【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 ....................................................................................................................................... 28 致謝 .............................................................................................................................................. 29 寧波大學科技學院本科畢業(yè)設計（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行自動判別；同時根據(jù)監(jiān)測結(jié)果發(fā)出報警信號，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，實現(xiàn)生產(chǎn)過程在線數(shù)據(jù)的實時檢測成為現(xiàn)實， 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。首先，傳感器技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展為我們實現(xiàn)這一系統(tǒng)提供了理論支持，另外現(xiàn)實生產(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 應對措施，防范于未然，對人民生命和國家財產(chǎn)負責，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）是指將計算機作為平臺和具有標準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，其很強的靈活性，特別適用于現(xiàn)代復雜的測試測量系統(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)因為采用了計算機作 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)用戶的需要進行自由發(fā)揮，組合包括計算機平臺以及硬件、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行開解難度不大的維護、擴展和升級，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)濟的各個領(lǐng)域 受到了 計算機技術(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 。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， 利用計算機的硬 /軟件資源軟件化 硬件無法實現(xiàn) 的技術(shù)， 將 系統(tǒng)的功能 和 靈活性 進行 增強 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)的設計與實現(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、計算機等現(xiàn)代科學技術(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 十九世紀初至二十世紀末這一段時間，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時某些量的測量的。二十世紀初到五十年代這一段時間，電子管因為測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為測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，因為晶體管與集成電 路的出現(xiàn)及應用電子技術(shù)得到長足進步，數(shù)字技術(shù)被成功的運用到測量儀器中。因此，測量儀器的用途開始因為電子控制的集成電路和計算機技術(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算機技術(shù)的發(fā)展，測量儀器在它的引導下出現(xiàn)了新的研究方向并且取得了顯著的進步。智能儀器就是在計算機技術(shù)、微電子技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)迅速發(fā)展以及不斷在電工電子測量技術(shù)方面應用而產(chǎn)生的。智能儀器可以實現(xiàn)在儀器內(nèi)部放置微機，因此儀器具備控制、存儲、運算、邏輯等判斷能力甚至智能的自動操作，并且在準確度和靈敏度以及可靠性和自動化程度上的測量有不小 的進步，同時在運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步。智能儀器不僅可以部分腦力勞動進行自動的測試和完成數(shù)據(jù)的處理，同時，電子技術(shù)、微計算機技術(shù)的發(fā)展也會對促使它的不斷進步。 可惜的是傳統(tǒng)儀器獨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，因此對復雜化和多任務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，完成復雜化的測試系統(tǒng)。微機化儀 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微機的內(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 機的內(nèi)部總線在外部擴展機箱或者 PC 機內(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 五十年代 19 世紀 3 卡。利用 RS23 GPIB 接口總線甚至以太網(wǎng)電纜等對 PC 機和總線機箱進行通信。 卡式儀器因為各個生產(chǎn)廠家沒有統(tǒng)一的標準而出現(xiàn)插卡的尺寸標準性差，兼容性極低，因此標準化要求被用戶提出。 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準 —— PXI 總線標準。 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)域上進行的必要擴展和 PC 機在性價比上的優(yōu)勢整合在了一起。而虛擬儀器卻正是將 PC 機作為核心，測量功能軟件隨時進行支持，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際需求，如按自己的需求對儀器定義，對儀器系統(tǒng)進行靈活自主地調(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確度以及可復用性，更重要的是它的維護與擴展也更加的方便。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)的基礎上建立起來的，它因為將傳統(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 標兵。本文正是基于虛擬儀器技術(shù)設計多通道的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以對多路的信號進行實時的采集，同時顯示、記錄、分析處理得到的實驗信號數(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)域做出的重要擴充，不但對當前的科學技術(shù)發(fā)展意義深遠也對工業(yè)生產(chǎn)有著積極的深遠影響。 國內(nèi)外傳感器發(fā)展現(xiàn)狀 隨著時代的進步，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。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項目來開發(fā)。在美國，國家的長期安全與經(jīng)濟相關(guān)的 22 項重要技術(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。日本的６大國家重點核心技術(shù)就包括了強傳感器技術(shù)。 70年代末，美國專門成立國家技術(shù)小組（ BTG）對負責政府的傳感器技術(shù)和對各大公司的引領(lǐng)性傳感器技術(shù)進行開發(fā)研制。 在當今科技發(fā)達的世界，傳感器技術(shù)、通 信技術(shù)、計算機技術(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)展對社會的進步有著積極的作用。將計算機比喻為人類大腦的擴展，那么人基于虛擬儀器的汽鍋漏氣檢測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 4 類五官的延伸作用傳感器上得到體現(xiàn)了，集成電路和計算機技術(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 ” 。 傳感器技術(shù)被美國的國防部視為當今的 20 項關(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)的軍航天計劃中被列為第五條。因為傳感 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?，而電信號則是其最為普遍的做法 ,然后通過傳輸進行顯示。傳感器的開發(fā)研究和制造與許多的學科緊緊相關(guān)，因此它是多學科的綜合體現(xiàn)。同時信息領(lǐng)域方面的科學技術(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行采集，計算機技術(shù)則主要用于對信息進行處理。發(fā)展迅猛的實時控制與生產(chǎn)自動化要求計算機功能的更好發(fā)揮必須將傳感器技術(shù)放到首位來進行研究。 20 世紀中期過后 , 因為傳感器技術(shù)較計算機技術(shù)相對落后 , 所以信息獲得無法跟上信息處理的腳步 , 制約了計算機的應用以及