【正文】 ............ 14 軟件總體結(jié)構(gòu) ........................................................................................................... 15 硬件總體結(jié)構(gòu) ........................................................................................................... 17 系統(tǒng)模塊介紹 ........................................................................................................... 18 系統(tǒng)程序框圖 ........................................................................................................... 21 5 總結(jié) ....................................................................................................................................... 27 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 28 致謝 .............................................................................................................................................. 29 寧波大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1. 緒論 汽鍋漏氣監(jiān)測的意義 汽鍋漏氣性檢測是關(guān)于生產(chǎn)及設(shè)備安全的重大舉措。汽鍋漏氣性檢測的前提是將待測汽鍋中跟好的汽鍋中間通過差壓傳感器進(jìn)行連接，根據(jù)差壓傳感器上壓力的變化對汽鍋漏氣與否進(jìn)行自動判別；同時根據(jù)監(jiān)測結(jié)果發(fā)出報(bào)警信號，讓值班人員及時監(jiān)督處理，防止重大安全事故的發(fā)生，這是提高生產(chǎn)力保證過程正常進(jìn)行必要的安全措施。 近年來隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程在線數(shù)據(jù)的實(shí)時檢測成為現(xiàn)實(shí)， 而且精度在不斷的提高，這為國民生產(chǎn)帶來了很大的便捷，提高了生產(chǎn)力。隨著近年來虛擬技術(shù)在國內(nèi)的普及和發(fā)展，利用虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的安全檢測越來越受到企業(yè)的重視，它的實(shí)現(xiàn)簡單安全及可靠，比傳統(tǒng)的硬件儀器更具優(yōu)勢。因此，汽鍋漏氣性檢測系統(tǒng)如果是靠傳感器和虛擬儀器結(jié)合起來構(gòu)建的，其具有的意義可能會更加現(xiàn)實(shí)。首先，傳感器技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展為我們實(shí)現(xiàn)這一系統(tǒng)提供了理論支持，另外現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)對安全性的要求使得檢測系統(tǒng)的需求日益增加。開展此項(xiàng)安全檢測工作，就是要通過對差壓傳感器數(shù)據(jù)的檢測及判斷，遲早發(fā)現(xiàn)問題，并及時采取 應(yīng)對措施，防范于未然，對人民生命和國家財(cái)產(chǎn)負(fù)責(zé)，把損失降低到最低限度，保證生產(chǎn)過程安全可靠。所以，汽鍋漏氣檢測系統(tǒng)的建立具有舉足輕重的地位。 虛擬儀器技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 虛擬儀器 VI（ Visual Instrument）是指將計(jì)算機(jī)作為平臺和具有標(biāo)準(zhǔn)接口的硬件模塊以及開發(fā)測試的軟件結(jié)合起來構(gòu)成的系統(tǒng)，并且其在目前世界儀器構(gòu)成方案的地位越發(fā)重要。虛擬儀器在國外已經(jīng)比較盛行了，其很強(qiáng)的靈活性，特別適用于現(xiàn)代復(fù)雜的測試測量系統(tǒng)。因此虛擬儀器技術(shù)近幾年在國內(nèi)受重視的程度也在不斷提高。虛擬儀器系統(tǒng)因?yàn)椴捎昧擞?jì)算機(jī)作 為平臺，所以數(shù)據(jù)的采集、處理以及顯示和存儲等方面可以根據(jù)用戶的需要進(jìn)行自由發(fā)揮，組合包括計(jì)算機(jī)平臺以及硬件、軟件和完成系統(tǒng)的功能必備的各類附件等，大大的突破傳統(tǒng)儀器欠缺的地方，甚至可以對虛擬儀器進(jìn)行開解難度不大的維護(hù)、擴(kuò)展和升級，所以人們正在逐步的采納“ Soft is Instruments (軟件就是儀器 )這一觀念。不僅僅是 國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域 受到了 計(jì)算機(jī)技術(shù) 以及 信息技術(shù) 快速 發(fā)展 帶來的好處 ， 而且對于 測量儀器 與 測試技術(shù)的變革 也帶來了很大的契機(jī) 。美國國家儀器公司 (National Instruments Corp，簡稱 NI) 在 86 年 首次 提出 了 虛擬儀器的概念，市場 就被擁有高 性價(jià)比、開放性等優(yōu)勢 的 虛擬儀器 快速占據(jù) 。 簡單的說， 利用計(jì)算機(jī)的硬 /軟件資源軟件化 硬件無法實(shí)現(xiàn) 的技術(shù)， 將 系統(tǒng)的功能 和 靈活性 進(jìn)行 增強(qiáng) 并將系統(tǒng)的成本降低到最低程度，這些就是 虛擬儀器技術(shù) 性能的主要表現(xiàn)。 基于虛擬儀器的汽鍋漏氣檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 2 虛擬儀器技術(shù)發(fā)展趨勢 虛擬儀器的出現(xiàn)是與微電子、通信、計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展密不可分的。庫侖在 1785 年將靜電扭秤發(fā)明，哈里斯在 1834 年將靜電電表的結(jié)構(gòu)提出來，因此，電測儀表與電子儀器的進(jìn)步、儀器儀表元器件的品質(zhì)與測量的理論方法的提高得以實(shí)現(xiàn)。而 測量儀器的發(fā)展被廣泛的說成如圖所示的五個階段： 圖 測量技術(shù)的發(fā)展 十九世紀(jì)初至二十世紀(jì)末這一段時間，測量儀器的發(fā)展史程由模擬儀器、電子儀器、數(shù)字儀器、智能儀器依次走過，直到最后實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代的虛擬儀器。模擬式電壓表、電流表等模擬儀器是為了滿足當(dāng)時某些量的測量的。二十世紀(jì)初到五十年代這一段時間，電子管因?yàn)闇y量儀器的材料性能提高而出現(xiàn)，同時以記錄儀與示波器為代表的電子儀表也因?yàn)闇y量的理論和方法與電子技術(shù)、控制技術(shù)結(jié)合在一起而出現(xiàn)。 1950 年以后，因?yàn)榫w管與集成電 路的出現(xiàn)及應(yīng)用電子技術(shù)得到長足進(jìn)步，數(shù)字技術(shù)被成功的運(yùn)用到測量儀器中。因此，測量儀器的用途開始因?yàn)殡娮涌刂频募呻娐泛陀?jì)算機(jī)技術(shù)融和在一起而出現(xiàn)。 1970 初微處理器的問世加速了微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，測量儀器在它的引導(dǎo)下出現(xiàn)了新的研究方向并且取得了顯著的進(jìn)步。智能儀器就是在計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速發(fā)展以及不斷在電工電子測量技術(shù)方面應(yīng)用而產(chǎn)生的。智能儀器可以實(shí)現(xiàn)在儀器內(nèi)部放置微機(jī)，因此儀器具備控制、存儲、運(yùn)算、邏輯等判斷能力甚至智能的自動操作，并且在準(zhǔn)確度和靈敏度以及可靠性和自動化程度上的測量有不小 的進(jìn)步，同時在運(yùn)用能力和解決測量技術(shù)問題的深度與廣度等地方也有顯著的進(jìn)步。智能儀器不僅可以部分腦力勞動進(jìn)行自動的測試和完成數(shù)據(jù)的處理，同時，電子技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也會對促使它的不斷進(jìn)步。 可惜的是傳統(tǒng)儀器獨(dú)立使用和手動操作的模式在數(shù)字化儀器和智能儀器階段還是沒能擺脫掉，因此對復(fù)雜化和多任務(wù)的測量需求基本不能勝任。然而這樣的問題在總線式儀器和系統(tǒng)出現(xiàn)后得到了完美的解決。 CAMAC、 RS232 以及 GPIB 等不同儀器通訊接口總線被人們不斷發(fā)明制造出來，它可以連起多臺智能儀器，完成復(fù)雜化的測試系統(tǒng)。微機(jī)化儀 器的概念（現(xiàn)在的卡式儀器）在 1982 年美國西北儀被器的公司總裁德伯克提出?？ㄊ絻x器可以說是虛擬儀器的前期模型，它將傳統(tǒng)的獨(dú)立式儀器中的接口部分和測量電路部分整合在一起的儀器功能卡插進(jìn)微機(jī)的內(nèi)部插槽或者外部插件箱中。 PC 總線儀器系統(tǒng)就是其中的一個代表，它利用 PC 機(jī)的內(nèi)部總線在外部擴(kuò)展機(jī)箱或者 PC 機(jī)內(nèi)部插上許多的儀器模擬儀器 電子儀器 數(shù)字儀器 智能儀器 虛擬儀器 九十年代 七十年代 20 世紀(jì) 五十年代 19 世紀(jì) 3 卡。利用 RS23 GPIB 接口總線甚至以太網(wǎng)電纜等對 PC 機(jī)和總線機(jī)箱進(jìn)行通信。 卡式儀器因?yàn)楦鱾€生產(chǎn)廠家沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)而出現(xiàn)插卡的尺寸標(biāo)準(zhǔn)性差，兼容性極低，因此標(biāo)準(zhǔn)化要求被用戶提出。 1987 年 ，美國的惠普和泰克等 5 家公司在 VME 總線的基礎(chǔ)上，聯(lián)合提出了一種新型總線系統(tǒng) —— VXI(VME extension For Instrumentation)總線。美國 NI 公司在 1997 年隨即推出了一種新型的儀器總線的標(biāo)準(zhǔn) —— PXI 總線標(biāo)準(zhǔn)。 PXI 儀器比 VXI 儀器成本更低甚至能更好的組合成便攜的測試系統(tǒng)， PXI 規(guī)范可以說是為了形成主流的一種測試虛擬儀器平臺而將 PCI 總線在面向儀器的領(lǐng)域上進(jìn)行的必要擴(kuò)展和 PC 機(jī)在性價(jià)比上的優(yōu)勢整合在了一起。而虛擬儀器卻正是將 PC 機(jī)作為核心，測量功能軟件隨時進(jìn)行支持，同時擁有虛擬 的控制面板以及通信能力與儀器必要硬件的 VXI 儀器或者PC 儀器。虛擬儀器技術(shù)可以滿足用戶許多的實(shí)際需求，如按自己的需求對儀器定義，對儀器系統(tǒng)進(jìn)行靈活自主地調(diào)試等等。而它的儀器系統(tǒng)具有更短的開發(fā)周期和成本低但是它卻具有更高的測量速度和準(zhǔn)確度以及可復(fù)用性，更重要的是它的維護(hù)與擴(kuò)展也更加的方便。由此可以得出一個結(jié)論，在不久的未來，虛擬儀器的軟件的開發(fā)定有不小的拓展空間。 虛擬儀器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是在虛擬儀器技術(shù)的基礎(chǔ)上建立起來的，它因?yàn)閷鹘y(tǒng)數(shù)據(jù)采集所面臨的一些問題很好的解決，在一定程度上它成為了帶領(lǐng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展的 標(biāo)兵。本文正是基于虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)多通道的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以對多路的信號進(jìn)行實(shí)時的采集，同時顯示、記錄、分析處理得到的實(shí)驗(yàn)信號數(shù)據(jù)。 虛擬儀器的不僅僅是儀器發(fā)展歷史上的一場重要革命，同時它也是人類生產(chǎn)力最新的發(fā)展趨勢和方向，它在信息技術(shù)領(lǐng)域做出的重要擴(kuò)充，不但對當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)發(fā)展意義深遠(yuǎn)也對工業(yè)生產(chǎn)有著積極的深遠(yuǎn)影響。 國內(nèi)外傳感器發(fā)展現(xiàn)狀 隨著時代的進(jìn)步，現(xiàn)在的社會是信息的社會，信息的發(fā)展速度代表了國家科技水平的提高，傳感器在現(xiàn)代信息社會的地位是非常重要的，早在 80 年代美國就聲稱傳感器時代的到來，傳感器技 術(shù)也被日本放在十大技術(shù)的首位。日本各界人士聲稱 “ 新領(lǐng)域的控制必須以傳感器技術(shù)的控制為前提 ” 。 傳感器技術(shù)的開發(fā)已經(jīng)被世界的許多國家列為首要任務(wù)。在美國、日本、英國、法國、德國等國家感器技術(shù)都被作為國家的重點(diǎn)項(xiàng)目來開發(fā)。在美國，國家的長期安全與經(jīng)濟(jì)相關(guān)的 22 項(xiàng)重要技術(shù)中，與傳感器的信息處理技術(shù)相關(guān)的技術(shù)就有 6 項(xiàng)。日本的６大國家重點(diǎn)核心技術(shù)就包括了強(qiáng)傳感器技術(shù)。 70年代末，美國專門成立國家技術(shù)小組（ BTG）對負(fù)責(zé)政府的傳感器技術(shù)和對各大公司的引領(lǐng)性傳感器技術(shù)進(jìn)行開發(fā)研制。 在當(dāng)今科技發(fā)達(dá)的世界，傳感器技術(shù)、通 信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)并列為信息產(chǎn)業(yè)最有發(fā)展前途的技術(shù)，因此傳感器的迅速發(fā)展對社會的進(jìn)步有著積極的作用。將計(jì)算機(jī)比喻為人類大腦的擴(kuò)展，那么人基于虛擬儀器的汽鍋漏氣檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 4 類五官的延伸作用傳感器上得到體現(xiàn)了，集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳感器作為信息的采集裝置也越來越受到人們的重視。 70 年代起，傳感器就開始在全世界掀起了一股 “ 颶風(fēng) ” 。 傳感器技術(shù)被美國的國防部視為當(dāng)今的 20 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一，在日本它被稱為６大核心枝術(shù)之一，德國的軍用傳感器技術(shù)被優(yōu)先發(fā)展，英國、法國等加大了在傳感器的開發(fā)與投資，甚至在原蘇聯(lián)的軍航天計(jì)劃中被列為第五條。因?yàn)閭鞲?器被全世界的關(guān)注和重視程度極高，所以得到了及其迅猛的發(fā)展，它生產(chǎn)和市場的需求量上在近十幾年來都以 20％以上的年增長率增長。目前已有 5000 余家的單位從事傳感器的生產(chǎn)研制。美國、歐洲和俄羅斯各自擁有 1500 多家，日本也獨(dú)有 700 多家。 傳感器由敏感器件構(gòu)成 , 它可以將接收的一種信號轉(zhuǎn)換成另一種可用的方便傳輸?shù)男盘枺娦盘杽t是其最為普遍的做法 ,然后通過傳輸進(jìn)行顯示。傳感器的開發(fā)研究和制造與許多的學(xué)科緊緊相關(guān)，因此它是多學(xué)科的綜合體現(xiàn)。同時信息領(lǐng)域方面的科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展也促使了傳感器技術(shù)不斷的被人們放在心上 , 傳感器所起的作用也越來越重要。 在信息社會對信息的采集與處理是一門非常重要的技術(shù) , 傳感器主要用于對信息進(jìn)行采集，計(jì)算機(jī)技術(shù)則主要用于對信息進(jìn)行處理。發(fā)展迅猛的實(shí)時控制與生產(chǎn)自動化要求計(jì)算機(jī)功能的更好發(fā)揮必須將傳感器技術(shù)放到首位來進(jìn)行研究。 20 世紀(jì)中期過后 , 因?yàn)閭鞲衅骷夹g(shù)較計(jì)算機(jī)技術(shù)相對落后 , 所以信息獲得無法跟上信息處理的腳步 , 制約了計(jì)算機(jī)的應(yīng)用以及