【正文】 子 VI，其程序如圖 所示。接入溫度計(jì)可以實(shí)時顯示 測量溫度。 溫度報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì) 為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的溫度實(shí)時記錄及報(bào)警設(shè)計(jì)了以下程序，如圖 所示 。數(shù)據(jù)的采集模塊使用很普遍，在很多的相關(guān)資料中都可以見到該模塊的設(shè)計(jì)方案，溫度采集子 VI (DAQ 采集 .VI) 模塊的程序如圖 所示。圖 即為通道選擇子 VI 模塊的程序，其主要使用了編程當(dāng)中的條件結(jié)構(gòu)。 圖 用戶管理 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)設(shè)計(jì)） 24 通道選擇模塊程序設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)中考慮到，四個通道的數(shù)據(jù)采集需要對每個同通道的開閉進(jìn)行操作。這是在第二對話框里的密碼與第一 對話框密碼一致的情況下寫入條件結(jié)構(gòu)真的的時候只執(zhí)行的。倘若用戶登錄子 VI 向條內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)設(shè)計(jì)） 23 件結(jié)構(gòu)送一個假，事件結(jié)構(gòu)停止運(yùn)行。用戶登錄程序設(shè)計(jì)思路如圖 所示 。具體方法和源程序代碼將在下文做詳細(xì)介紹。 程序框圖設(shè)計(jì) LabVIEW 的源程序?yàn)榭驁D式的，且提供了非常豐富的庫函數(shù)，從數(shù)據(jù)采集到儀器控制，從信號產(chǎn)生到信號處理，從數(shù)據(jù)分析到圖形顯示，從文件讀寫到網(wǎng)絡(luò)通信，多種多樣，大大提高了用戶編程的效率，減輕了編程工作量。將本程序下載到本地計(jì)算機(jī)后，需要建立與用戶信息 .mdb 的 ODBC 連接。在這里可以設(shè)定溫度上下限報(bào)警的溫度值。在初始化設(shè)置結(jié)束后就可以啟動程序，并點(diǎn)擊采集按鈕，程序開始運(yùn)行，為指定的通道進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時顯示，記錄，及報(bào)警的功能。在程序運(yùn)行之前，有必要對程序運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行初始化設(shè)置。在首次使用的時候，系統(tǒng)會自動生成一個管理員用戶 Admin 將密碼設(shè)置為 123456 并對用戶進(jìn)行提示。 用戶登錄前面板 在程序使用過程中，為了防止非相關(guān)工 作人員修改程序而導(dǎo)致本虛擬熱電偶溫度記錄儀的癱瘓，需要為使用本虛擬儀器的相關(guān)技術(shù)人員設(shè)置使用權(quán)限，在用戶登錄界面中不同的用戶可使用不同的用戶名及密碼，亦可修改密碼，這部分程序?qū)⒃诤罄m(xù)用戶管理及密碼修改中詳細(xì)陳述。 基 于 L a b V I E W 的 熱 電 偶 溫 度 記 錄 儀 的 軟 件 設(shè) 計(jì)軟件前面板設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫訪問模塊設(shè)計(jì)通道選擇模塊設(shè)計(jì)溫度報(bào)警模塊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫寫入模塊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫查詢模塊設(shè)計(jì)信號處理模塊設(shè)計(jì)用戶登陸模塊設(shè)計(jì)溫度采集模塊設(shè)計(jì) 熱電偶溫度記錄儀的軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖 軟件前面板設(shè)計(jì) 根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的如溫度顯示、記錄、報(bào)警、查詢功能要求，在本設(shè)計(jì)中的軟件程序設(shè)計(jì)里我將不同的功能按照不同的模塊分別進(jìn)行了模塊化編程。 通過軟件實(shí)現(xiàn)溫度的采集、記錄、查詢等功能。以自發(fā)自收的形式，模擬出溫度記錄儀中的四個通道。單極性輸出范圍為 0V～ 10V；雙極性輸出范圍為 5V～ +5V。 PCI6221 的模擬輸入還可以選擇單極性或雙極性。 PCI6221 數(shù)據(jù)采集卡具有十六個模擬輸入通道，兩個模擬輸出通道。采用 PCI 計(jì)算機(jī)本身的總線，故將數(shù)據(jù)采集 卡 (DAQ)插入計(jì)算機(jī)的空槽中即可。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過傳感器獲取信號并送給數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，然后能進(jìn)行存儲。 R5 和穩(wěn)壓器主要用于失調(diào)的修正電壓，其輸出為 10 mV/℃ 。 LT1025 在 K 型熱電偶測溫中的應(yīng)用 K 型熱電偶測溫電路原理如圖 。在測溫要求不高時，各熱電偶的修正系數(shù)可近似認(rèn)為 ≈ 104。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)設(shè)計(jì)） 14 圖 LT1025 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 [16] 在寬溫度范圍內(nèi)， U 由于熱電偶的斜率會變化，從而產(chǎn)生相對于固定斜率的準(zhǔn)拋物線式測溫誤差。當(dāng)供電電壓低于 10V 時，其芯片內(nèi)部功耗引起的溫升小于 ℃ 緩沖器的作用是提高輸出能力，輸出為低阻抗，且獨(dú)立于供電電壓。完成了冷端電勢補(bǔ)償，并通過分度表可換算出實(shí)測溫度 t[15]。 LT1025 是美國 LINEAR 公司生產(chǎn)的低功耗熱電偶冷端補(bǔ)償專用集成芯片，它既可用于 E、 J、 K、 R、 S 和 T 型熱電偶的冷端補(bǔ)償，又可構(gòu)成攝氏溫度計(jì)，還可用于溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中。它采用二線制 4～ 20mA或數(shù)字化輸出 ,通過手持終端操作器接在 4～ 20mA任意位置 ,實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號通訊的現(xiàn)場或遠(yuǎn)距離重調(diào)。 （ 3）檢測、信號轉(zhuǎn)換和現(xiàn)場顯示一體化 隨著電子產(chǎn)品小型化 ,原來作為直流 4～ 20mA或 1～ 5V標(biāo)準(zhǔn)信號傳輸?shù)臒犭娕蓟驘犭娮柘盗械臏囟茸兯推?(實(shí)際上應(yīng)該叫信號轉(zhuǎn)換器 )也已小型化 ,可以安裝在現(xiàn)場的熱電偶或熱電阻接線盒內(nèi)與熱電偶或熱電阻成為一體。 熱電偶的發(fā)展趨勢 國內(nèi)外的許多研究機(jī)構(gòu)和制造商 ,根據(jù)工業(yè)過程自動化的檢測和控制要求 ,不斷設(shè)計(jì)和制造出許多新的熱電偶、熱電阻 ,目前的發(fā)展趨勢大致如下。當(dāng)熱電特性變化超過規(guī)定的范圍時，熱電偶指示的溫度便會失真，測溫誤差越來越大 [12]。所以熱電偶是使用最廣泛的測溫元件之一。由于熱電偶兩端所處的溫度不同，在熱電偶中就有電動勢產(chǎn)生用測量儀表測得電動勢的數(shù)值后，便可間接知道相應(yīng)的溫度或者直接由測量儀表指示出溫度。 ? 負(fù) 不親磁 本設(shè)計(jì)選 用 比較常用的 S 型熱電偶 與 K 型熱電偶 ， S 型熱電偶具有準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，測溫溫區(qū)寬，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)； K 型熱電偶的測溫范圍寬、線性度好、 熱電動勢較大 、靈敏度高、抗氧化能力較強(qiáng)，在氧化和還原氣氛中輸出熱電勢都比較穩(wěn)定。 ? 負(fù) 亮黃 III 200~40 177。 ? 負(fù) 稍親磁 III 20040 177。 ? 負(fù) 柔軟 1100 177。國際電工委員會（ IEC）共推薦了 8 種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的名稱，分度號，測量范圍，精確度等級及允許偏差如表 所示。 本章小結(jié) 溫度記錄儀分為有紙記錄儀和無紙記錄儀，早期的溫度記錄儀都是有紙類型的，隨著計(jì)算機(jī)的普及和廣泛應(yīng)用，無紙溫度記錄儀產(chǎn)生，并因?yàn)槠涓鼫?zhǔn)確地?cái)?shù)據(jù)記錄、更方便的數(shù)據(jù)存儲、更便捷的數(shù)據(jù)分析功能，所占市場份額逐年猛增。 PC_DAQ系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)采集板、信號調(diào)理電路和計(jì)算機(jī)為儀器硬件平臺組成的插卡式虛擬儀器系統(tǒng)。其溫度℃補(bǔ)償準(zhǔn)確度高達(dá) ℃ 。 系統(tǒng)基本原理圖如圖 所示。 熱電偶對現(xiàn)場溫度的測量、信號的調(diào)理到數(shù)據(jù)采集、數(shù) 據(jù)分析，數(shù)據(jù)處理，最后到執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成了一個完整的溫度測量與控制系統(tǒng)。 綜上所述，本設(shè)計(jì)采用 LabVIEW 來實(shí)現(xiàn)熱電偶溫度的記錄。虛擬儀器的設(shè)計(jì)中，硬件要求很低，成本低廉，程序?yàn)閳D形化語言，編程容易。 前 置 放 大 濾 波 A D 5 9 0P C I6 2 2 1數(shù) 據(jù) 采集 卡 P C 機(jī)前 置 放 大 圖 熱電偶測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 熱電偶采集被測溫度信號并將其轉(zhuǎn)化為電壓信號，經(jīng)儀表放大器放大，濾波電路濾波后輸入到數(shù)據(jù)采集卡，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳給 PC?？赏ㄟ^鍵盤設(shè)定測量信號種類、小數(shù)點(diǎn)位置、顯示范圍、記錄邊界、報(bào)警值、回差、系統(tǒng)誤差的校正、記錄標(biāo)尺、數(shù)據(jù)打印間隔、走紙速度、打印深度及時間等參數(shù)，并對所設(shè)參數(shù)加以保護(hù)。因此在熱電偶內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)設(shè)計(jì)） 7 溫 度記錄工作中，如何能將熱電偶溫度采集記錄技術(shù)有效的與 LabVIEW 虛擬儀器相結(jié)合就成了溫度采集及記錄領(lǐng)域的一個新課題，對測控技術(shù)的發(fā)展具有相當(dāng)積極的意義。例如利用 LabVIEW，可以產(chǎn)生獨(dú)立運(yùn)行的可執(zhí)行文件。 本章小結(jié) 溫度是表征設(shè)備狀態(tài)的重要物理量，也是傳熱學(xué)中進(jìn)行分析計(jì)算的重要參數(shù)，溫度采集及記錄是工業(yè)應(yīng)用與教學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常遇到的問題。 NI 設(shè)計(jì)這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時還提供了靈活性和強(qiáng)大的功能，使用戶輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護(hù)和修改高性能、低成本的測量和控制解決方案。 （ 2）擴(kuò)展性強(qiáng) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)設(shè)計(jì)） 6 NI 的軟硬件工具使得工程師和科學(xué)家們不再受硬件儀器的限制。 LabVIEW 平臺是一個在國內(nèi)外具有相當(dāng)影響和大量用戶的虛擬儀器開發(fā)平臺，它對于一般儀器的開發(fā)商、學(xué)校儀器制造專業(yè)的教學(xué)以及一些特殊的用戶是適宜的，但由于它是用 于虛擬儀器二次開發(fā)的軟件，而非可最終直接使用的儀器，這對大量的一般直接用戶即只想用虛擬儀器馬上直接測試分析試驗(yàn)結(jié)果的用戶，有不方便的地方，也有局限性。它更加充分地利用計(jì)算機(jī)的資源，大大增加了測試系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性。 VXI 的價格相對較高，適合于尖端的測試領(lǐng)域。但是 GPIB 的數(shù)據(jù)傳輸速度一般低于 500kb/s，不大適合于對系統(tǒng)速度要求較高的應(yīng)用。 GPIB 的硬件規(guī)格和軟件協(xié)議己納入國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 和 IEEE 。電子計(jì)算機(jī)及其配置的電子測量儀器硬件模塊組成了虛擬儀器測試硬件平臺的基礎(chǔ)。虛擬儀器測控系統(tǒng)通過信號采集設(shè)備和調(diào)理設(shè)備將計(jì)算機(jī)硬件和被測量硬件連接起來，再通過軟件取代常規(guī)儀器硬件，將計(jì)算機(jī)硬件資源與儀器硬件有機(jī)地融合為一體，從而把計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算處理能力和儀器硬件的測量、控制能力結(jié)合在一起，大大縮小了儀器硬件的成本和體積，并通過軟件來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的顯示、存儲以及分析處理 [6]。虛擬儀器的出現(xiàn)徹底改變了傳統(tǒng)的儀器觀念，開辟了測控技術(shù)的新紀(jì)元。因此如何能將熱電偶溫度測量記錄及其技術(shù)有效的與 LabVIEW 虛擬儀器相結(jié)合就成了溫度測試領(lǐng)域的一個新課題，對測控技術(shù)的發(fā)展具有相當(dāng)積極的意義。使用這種語言編程的時候，基本上不需要編寫程序代碼，而是“繪制”程序流程圖。對于不同的作物，其適宜的生長溫度總是在一個范圍。目前，溫度測量主要采用玻璃液體溫度計(jì)，人工觀測。然而 由于在某些場合目前有關(guān)規(guī)定必須使用有紙溫度記錄儀 ， 比如：醫(yī)療上用的高溫殺菌鍋、內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)設(shè)計(jì)） 3 低溫冷藏、用于出口的食品生產(chǎn)等；以及有紙溫度記錄儀無須電腦知識而適用于一些低知識水準(zhǔn)員工操作場合的管理和控制， 因此 有紙溫度記錄儀一時還無法被無紙記錄儀完全替代。在熱電偶溫度記錄工作中，應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)可以提高工作效率，節(jié) 約成本和提高準(zhǔn)確性。 按通道分：單通道 溫度記錄儀、雙通道溫度記錄儀、多通道溫度記錄儀。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)設(shè)計(jì)） 2 根據(jù)上述要求，國內(nèi)外溫度儀表將向以下幾方面發(fā)展 : （ 1） 繼續(xù)生產(chǎn)應(yīng)用廣泛的傳統(tǒng)溫度檢測元件，如 :熱電偶、熱敏電阻等。溫度的宏觀概念是冷熱程度的表示，溫度的微觀概念是大量分子運(yùn)動平均強(qiáng)的表示。 1876 年，德國的西門子制造出第一支鉑電阻溫度計(jì)。 1742 年，瑞典的攝爾西烏斯制成另一種水銀溫度計(jì)， 溫濕度記錄儀 以水的冰點(diǎn)為 100 度、沸點(diǎn)作為 0 度。 最早的溫度測量儀表，是意大利人伽利略于 1592 年創(chuàng)造的。 Virtual instrument。 采用 進(jìn)行圖形化編程 設(shè)計(jì)了 前面板 。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 （ 畢業(yè) 論文） 題 目： 基于 LabVIEW 的熱電偶 溫度記錄儀 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 測控技術(shù)與儀器 班 級： 測控 063 班 指導(dǎo)教師： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)設(shè)計(jì)） I 摘 要 溫度是表征設(shè)備狀態(tài)的重要物理量，也是傳熱學(xué)中進(jìn)行分析計(jì)算的重要參數(shù)，溫度測試及記錄是工業(yè)應(yīng)用與教學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常遇到的問題。硬件主要是由熱電偶溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、 PC機(jī)組成，主要實(shí)現(xiàn)溫 度信號的采集、轉(zhuǎn)換、處理等功能。 關(guān)鍵詞： Lab VIEW； 虛擬儀器；溫度；采集；記錄 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)設(shè)計(jì)） II Abstract Temperature not only is an important characterization of physical equipment, but also is the heat transfer analysis in an important parameter .The test and record the temperature industrial applications are often experiment with teaching problems. This set of virtual instrument which is based on the thermocouple temperature recorder, is record the temperature of thermocouple. Design is divided into hardware design and software design .Hardware was designed by the thermocouple temperature sensor, data acquisition cards, PC systems, etc. It is mainly temperature signal acquis