【正文】 載采集來的信息 ，包括最大最小值、平均值、中值等歷史數(shù)據(jù)，記錄溫度歷史曲線，方便研究溫度走向與分析。溫度控制失誤就可能引起生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品產(chǎn)量等一系列問題。使用自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)可以對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的溫度進(jìn)行自動(dòng)控制，保證生產(chǎn)的自動(dòng)化、智能化能夠順利、安全進(jìn)行，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。 數(shù)據(jù)記錄包括各種溫度產(chǎn)生時(shí)間、最大最小溫差等等。 temperature measurement。溫度控制失誤就可能引起生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品產(chǎn)量等一系列問題。使用自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)可以對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的溫度進(jìn)行自動(dòng)控制，保證生產(chǎn)的自動(dòng)化、 智能化能夠順利、安全進(jìn)行，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。 （ 4） 光纖溫度傳感器 這是 70年代發(fā)展起來的新型傳感器 ， 它是將光源的光經(jīng)光纖送入調(diào)制區(qū) , 在調(diào)制區(qū)內(nèi)被測(cè)參數(shù) (溫度 )與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用使光的光學(xué)性質(zhì) (如強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率等 )發(fā)生變化而成為被調(diào)制的信號(hào)光 ， 再經(jīng)光纖送入光檢測(cè)器及解調(diào)器而獲得被測(cè)參數(shù) ， 此種方法也適于其它參數(shù)的測(cè)量 。針對(duì)目前溫度分析系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和研制情況，本設(shè)計(jì)主要完成對(duì)溫度的采集、 監(jiān)測(cè) 、分析、顯 示。 3 2 虛擬儀器的基本理論 虛擬儀器的概念 虛擬儀器（ virtual instrument）的概念是美國(guó) NI公司（ National Instrument）提出來的 。 LabVIEW ( aboratory virtual instrument engineering workbench 即實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工作平臺(tái) )也是美 國(guó) NI公司推出的 ， 它集合 了 簡(jiǎn)單易用的圖形式開發(fā)環(huán)境與靈活的 G語言 ， 所見即所得的可視化技術(shù)為建立人機(jī)界面提供了一種簡(jiǎn)易的編程環(huán)境。它功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)示波器、邏輯分析儀 、 頻譜儀 、 信號(hào)發(fā)生器等多種普通儀器全部功能，配以專用探頭 和軟件還可檢測(cè)特定系統(tǒng)的參數(shù) ， 如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、汽油標(biāo)號(hào)、爐窯溫度、血液脈搏波 、 心電參數(shù)等多種數(shù)據(jù) ； 它操作靈活，完全圖形化界面，風(fēng)格簡(jiǎn)約，符合傳統(tǒng)設(shè)備的使用習(xí)慣，用戶不經(jīng)培訓(xùn) 即 可迅速掌握操作規(guī)程；它集成方便，不但可以和高速數(shù)據(jù)采集設(shè)備構(gòu)成自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng) ， 而且可以和控制設(shè)備構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)。我們常見到硬件工程師的工作臺(tái)上堆砌著紛亂的儀器，交錯(cuò)的線纜和繁多待測(cè)器件。在同等的性能條件下，相應(yīng)的虛擬儀器價(jià)格要低二分之一甚至更多。無所不在的計(jì)算機(jī)應(yīng)用為虛擬儀器的推廣提供了良好的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)的拾取、存儲(chǔ)、處理、分析一條龍操作 ，既有條不紊又迅捷快速 。硬件主要完成被測(cè)輸入信號(hào)的采集、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換。 第三， 基于通用接口總線 GPIB接口的虛擬儀器 ， 是以 GPIB接口儀器 、 GPIB接口卡及 PC機(jī)為儀器硬件平臺(tái) ， GPIB儀器具有獨(dú)立的儀器操作界面 ， 可以脫離計(jì)算機(jī)使用 ， 也可以通過標(biāo)準(zhǔn) GPIB電纜連接計(jì)算機(jī)實(shí)施程序控制。標(biāo)準(zhǔn)的 PXI模塊化儀器 系統(tǒng)有 8個(gè)插槽 ， 還可與 Compact PCI交互操作 ， 可與 GPIB或 VXI集成 ， 組成大規(guī)模、多用途系統(tǒng)。 5 2． 虛擬儀器的軟件構(gòu)成 虛擬儀器最核心的技術(shù)是軟件 ， 使原來需要硬件實(shí)現(xiàn)的功能軟件化 ， 以便最大限度地降低系統(tǒng)成本，增強(qiáng)系統(tǒng)功能與靈活性。軟件層次對(duì)外定義單一的調(diào)用接口 ， 各個(gè)軟件層次之間通過接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。虛擬輸入 /輸出層的功能是直接對(duì)儀器進(jìn)行控制 ， 完成數(shù)據(jù)讀寫。對(duì)于虛擬儀器應(yīng)用軟件來說 ， 對(duì)儀器的操作是通過調(diào)用虛擬儀器驅(qū)動(dòng)提供的單一接口來實(shí)現(xiàn)的 ， 而虛擬儀器驅(qū)動(dòng)又是調(diào)用虛擬輸入 / 輸出所提供的單一接口來實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于虛擬儀器應(yīng)用軟件的開發(fā)者來說 ， 在不了解儀器內(nèi)部操作與實(shí)現(xiàn)的情況下 ， 也可以進(jìn)行虛擬儀器應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)和開發(fā)。Labview/cvi 是基于文本編程的程序員提供高效的編程工具，通過三種編程語言 Visual C++,Visual Basic, Labview/cvi 構(gòu)成測(cè)試系統(tǒng)，它充分利用計(jì)算機(jī)的總線、機(jī)箱、電源及軟件的便利。儀器軟件裝在計(jì)算機(jī)上，通?？梢酝瓿筛鞣N測(cè)量測(cè)試儀器的功能，可以組成數(shù)字存儲(chǔ)示波器、頻譜分析儀、邏緝分析儀、任意波形發(fā)生器、頻率計(jì)、數(shù)字萬用表、 功率計(jì)、程控穩(wěn)壓電源、數(shù)據(jù)記錄儀、數(shù)據(jù)采集器。它的出現(xiàn)使電子測(cè)量獨(dú)立的單臺(tái)手工操作向大規(guī)模自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展，典型的 GPIB 系統(tǒng)由一臺(tái) PC 機(jī)、一塊 GPIB 接口卡和若干臺(tái) GPIB 形式的儀器通過 GPIB 電纜連接而成。 第四類 ， VXI 總線方式虛擬儀器 VXI 總線是一種高速計(jì)算機(jī)總線 VME 總線在 VI 領(lǐng)域的擴(kuò)展，它具有穩(wěn)定的電源，強(qiáng)有力的冷卻能力和嚴(yán)格的 RFI/EMI 屏蔽。然而，組建 VXI 總線要求有機(jī)箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造價(jià)比較高。 本章小結(jié) 在本章主要引出虛擬儀器及其相關(guān)知識(shí)，重點(diǎn)探討了虛擬儀器的結(jié)構(gòu)、概念和分類，并對(duì)先進(jìn)的虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器做了比較，下一章我們將進(jìn)入到本溫度采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分。最后將這些控件或 VI 模塊連接起來即可完成儀器設(shè)計(jì)。其中最最具特色的是“加亮執(zhí)行”和“設(shè)置探針”，前者用于跟蹤程序運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)流，后者用于在程序運(yùn)行過程中在線顯示數(shù)據(jù)值。 ? 支持 TCP/IP、 DDE 等功能 。該版本為多核設(shè)備預(yù)先設(shè)置了多線程功能，還做了包括可程序設(shè)計(jì)的控制面板、用戶定義控制、應(yīng)運(yùn)程序發(fā)行等重大改進(jìn)； ? 20xx 年， LabVIEW7 express 和 LabVIEW7 系列開始推向市場(chǎng)，在 LabVIEW7 系列中，引入了新的數(shù)據(jù)類型 —— 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)類型（ dynamic data type），并增加了 LabVIEW PDA和 LabVIEW FPGA 等各種不同的功能模塊； ? 20xx 年， LabVIEW8 版本問世，改版本具有分布式、智能化的優(yōu)異特性； ? 20xx 你去， 20 周年紀(jì)念版 面世， 是其中文版本，也是LabVIEW 諸多版本中的唯一中文版； ? 20xx 年 8 月， 版本面世，它是國(guó)內(nèi)目前廣泛應(yīng)用的版本； ? 20xx 年 8 月 版本發(fā)布，它是 NI 目前正式推出專用于測(cè)試、控制和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的 LabVIEW 圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái) 的最新版本。 流程圖是指測(cè)試程序的內(nèi)部運(yùn)行結(jié)構(gòu)，是測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)處理的流程 。只是 LabVIEW 流程圖的開發(fā)時(shí)圖形化的，更簡(jiǎn)單、高效 、 直觀 。 1. 應(yīng)用于自動(dòng)化 測(cè)試和測(cè)量平臺(tái) LabVIEW 在測(cè)定和測(cè)量中的應(yīng)用任務(wù)如 下 表 31所示。通常的應(yīng)用有嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)測(cè)試、控制設(shè)計(jì)、數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)、電子電路設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)等。 本章小結(jié) 本章主要探討了虛擬軟件 LabVIEW 的相關(guān)信息，包括 LabVIEW 的發(fā)展歷史、應(yīng)用領(lǐng)LabVIEW 相對(duì)于其它軟件的優(yōu)越性、 LabVIEW 的前后面板。子 VI 是由其他 VI 調(diào)用的獨(dú)立的 VI，即子 VI 用在頂層 VI 框圖中。 圖 42 模擬溫度發(fā)生器 12 VI 設(shè)計(jì) VI程序的前面板是一個(gè)交互式的用戶界面，相當(dāng)于真實(shí)物理測(cè)試儀器的儀器面板。 圖 43 虛擬溫度采集檢測(cè) 圖 44 數(shù)據(jù)分析面板 13 點(diǎn)擊工具欄運(yùn)行鍵，彈出對(duì)話框設(shè)置采集溫度上下限，圖 45，設(shè)置完上下限值，點(diǎn)擊確定，系統(tǒng)開始采集數(shù)據(jù)。面板的下方還將顯示出自相關(guān)函數(shù)圖像，便以判斷所采集的溫度是否具有周期性。虛擬儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵所在就是程序框圖的設(shè)計(jì)，合理的布局 ，恰當(dāng)?shù)暮瘮?shù)運(yùn)用可以是 復(fù)雜 的系統(tǒng)運(yùn)行順暢。其編程框圖如圖 52所示 隨機(jī)溫度 大于上限 小于上限 報(bào)警 溫度曲線顯示 瞬時(shí)溫度值顯示 轉(zhuǎn)換至動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù) 最 大 值 時(shí) 間 最 大 值 最 小 值 最 小 值 時(shí) 間 總 采 樣 數(shù) 平 均 溫 度 最 大 溫 差 曲線擬合 單頻測(cè)量 頻 率 溫度曲線 上限數(shù)組 下限數(shù)組 統(tǒng)計(jì) 16 圖 52 數(shù)據(jù)初始化 溫度采集 如圖 53所示，程序中 為虛擬溫度發(fā)生器子 VI（ 圖 42）。另經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)經(jīng)多項(xiàng)式階數(shù)為 5 的曲線擬合后，輸出擬合后的溫度曲線。 圖 54 數(shù)據(jù)分析程序框圖 下面便對(duì)其內(nèi)部主要統(tǒng)計(jì)函數(shù)做相關(guān)介紹： 1． 相關(guān)性分析 假定一個(gè)樣本 x(t)來自各態(tài)歷經(jīng)平穩(wěn)隨機(jī)過程，則其自相關(guān)函數(shù) Rxx(t)(簡(jiǎn)記為 Rx(τ )是樣本信號(hào) x(t)與此樣本記錄在作時(shí)移τ后的信號(hào) x(t+τ )作乘積后再積分平均的運(yùn)算值，即 ? ?? T dtxtxTR x x 0 )()(1lim)( ??τ ，（ 51） 所用計(jì)算公式： ? ?? ? ?? 1// 0 )()()( kN i kixixkR xx k=0,177。 18 因此可以利用自相關(guān)函數(shù)檢測(cè)信號(hào)中有無周期成分。 LabVIEW 中包含了大量的曲線擬合函數(shù)以滿足不同的擬合 需要，其中不僅包括二維曲線擬合，還包括三維曲面擬合。多項(xiàng)式系數(shù)的元素為 m+1，其中 m 是多現(xiàn)實(shí)階數(shù)。 未來 展望 雖然本文針對(duì) 溫度采集和分析系統(tǒng) 做了一定的研究工作，并取得了一些研究成果，但仍有一些問題值得進(jìn)一步探討。 在此謹(jǐn)向尊敬的 老 師 們 致以由衷的感謝和崇高的敬意！ 感謝所有給予我 關(guān)心和幫助的同學(xué)與朋友們！ 在眾多 好友的大力幫助 與關(guān)懷下我才能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)及論文 ，在此表示衷心的感謝！ 感謝我的父母對(duì)我學(xué)習(xí)和生活的支持，他們不僅僅給了我生命，更教會(huì)我很多為人處事的道理！ 感謝各位老師在百忙之中抽出寶貴時(shí)間來審閱本論文，懇請(qǐng)批評(píng)指正！在論文完成之際，再次深深感謝所有支持、鼓勵(lì)和幫助過我的老師和同學(xué)們。 并完成多通道多輸入的實(shí)時(shí)采集，以適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)需要，同時(shí)可以 將 無線通信 技術(shù)和 溫度采集系統(tǒng) 結(jié)合，從而可以 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和遠(yuǎn)程控制 。 本章小結(jié) 在本章主要對(duì)前一章的補(bǔ)充與細(xì)化，給出了整個(gè)系統(tǒng)的流程圖，重點(diǎn)分析解讀程序框圖里的每 一個(gè)模塊及其意義，對(duì)數(shù)據(jù)分析里面的相關(guān)統(tǒng)計(jì)函數(shù)做了詳細(xì)說明，例如相關(guān)函數(shù)、曲線擬合等等 19 6 結(jié)束語 系統(tǒng)總 結(jié) 可見，在 LabVIEW 圖形化語言環(huán)境下設(shè)計(jì)的虛擬溫度采集系統(tǒng)簡(jiǎn)單快捷，用戶完全可根據(jù)實(shí)際環(huán)境溫度的需要，調(diào)節(jié)不同功能的軟件模塊，改變?cè)O(shè)定的參數(shù)，就可以