【正文】 ....................................................................................................... 29 寧波大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)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(shè)備安全的重大舉措。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。 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(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。不僅僅是 國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域 受到了 計算機(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) 。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現(xiàn)。 1950 年以后，因為晶體管與集成電 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)被成功的運用到測量儀器中。智能儀器可以實現(xiàn)在儀器內(nèi)部放置微機(jī)，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(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。 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)。 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。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)。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。 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。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)。 在當(dāng)今科技發(fā)達(dá)的世界，傳感器技術(shù)、通 信技術(shù)、計算機(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。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。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)。 20 世紀(jì)中期過后 , 因為傳感器技術(shù)較計算機(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 , 制約了計算機(jī)的應(yīng)用以及電子工業(yè)的進(jìn)步?！? 我們國家的經(jīng)濟(jì)實力與科技能力正在飛速的發(fā)展，很多高、新、精以及特殊行業(yè)需要的高科技含量的傳感器在市面上總是無法滿足需求。傳感器的產(chǎn)品有非常多的種類，其原因就是因為它所依靠的科學(xué)技術(shù)原理比較多，應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)比較復(fù)雜，因此具備了多樣性、邊緣性和綜合性、技藝性。近些年來，傳感器在我國年銷售的平均增長也近乎達(dá)到 40%， 5 而傳感器在國 外的市場也是以持續(xù)不斷的態(tài)勢發(fā)展， Intechno 咨詢公司對 3000 多家遍布全球的傳感器制造商在 07 年的年度總銷售額進(jìn)行估計，其至少擁有 500 億美元；在 10 年的年度總銷售額估計，其至少擁有 600 億美元，毫無疑問，這是一個巨大的機(jī)遇擺在了傳感器廠商的面前。 總而言之 , 傳感器技術(shù)已經(jīng)全面的在我們的生活、科研、民生經(jīng)濟(jì)等等各個層次廣泛的得以應(yīng)用 , 構(gòu)成了一個大型多樣化的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域 , 傳感器技術(shù)的開發(fā)研究會隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展持續(xù)不斷的進(jìn)步 , 所以吸引了全世界的目光是必然不可阻擋的。 4）對本次設(shè)計的方案進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)、并補(bǔ)充不足的地方方便以后的研究。 由此可知 ，傳感器 將能量的形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換的器件 ， 因此不少人用 “ 換能器－ Transducer” 來稱謂 “ 傳感器－ Sensor” 。 因此，這類的傳感器也可以測量極其 7 細(xì)微的變化轉(zhuǎn)換為電信號傳輸顯示 。 傳感器常用術(shù)語 1．傳感器 由 敏感 器件 與 轉(zhuǎn)換 器件構(gòu)成的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?的器件 。 2．測量范圍 ：被測信號沒有超出允許的誤差限度的范圍 。 6．分辨力 ： 在測量范圍內(nèi) 可以檢測出的被測信號變化的最小量 。 10 最大激勵 ：在 傳感器上 可以 施加 的最大的室內(nèi) 的激勵電壓或 者激勵 電流。 14． 零點輸出 ：當(dāng) 被測 信號 為 0時 的 傳感器在室內(nèi)的輸出。 18．零點漂移 ： 傳感器 在一定時間內(nèi)并在室內(nèi)條件 零點輸出的變化 量 。 22．熱零點漂移 ：因為四周 溫度 改變 而 出現(xiàn) 的零點漂移。 26．固有頻率 ： 傳感器在無阻力 狀態(tài)下 的自由振蕩 頻率 。 30．絕緣電阻 ： 傳感器規(guī)定 的 絕緣部分 在室溫下 的電阻。 當(dāng)前 傳感器 表現(xiàn) 成熟 的 市場 包括 壓力 和 溫度傳感器 以及 流量 和 水平傳感器。 當(dāng)前，傳感器的全球市場出現(xiàn)迅猛增長的傾向。 總所周知 ，晶體 和 非晶體 各自具備 各向異性 和 各向同性的 特性 。 壓電傳感器中有石英 和 磷酸二氫胺 以及 酒石酸鉀鈉 等 壓電材料 。 磷酸二氫胺 就是可以承擔(dān)高溫和高濕度環(huán)境的 人造晶體， 因此它的應(yīng)用就相對十分廣泛 。 壓電式加速度傳感器 是一種具有簡單 的 結(jié)構(gòu) 以及較小 體積 和 重量 的 長壽命常用加速度計。壓電式傳感器 還可以在 心室 的 導(dǎo)管式微音器 等 生物醫(yī)學(xué) 測量中 進(jìn)行應(yīng)用。 首先形成 硅可動極 與 玻璃固定極相對 的 電容， 然后在可動極施加壓力改變靜電容量，從而實現(xiàn)將外力信號轉(zhuǎn)換為電信號，這就是 靜 電容 量型壓力傳感器 的工作原理 基于虛擬儀器的汽鍋漏氣檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 10 壓力傳感器種類 壓力傳感器包括：工業(yè)壓力傳感器、陶瓷壓力傳感器、擴(kuò)散硅壓力傳感器、藍(lán)寶石壓力傳感器、壓電壓力傳感器、應(yīng)變片壓力傳感器。傳感器確認(rèn)的同時也意味著與之對應(yīng)的測量方法和設(shè)備等等的確 定，因此，此次測量的成功與否和傳感器的選取是否合理有相當(dāng)大的關(guān)系。 靈敏度的選擇 傳感器的靈敏度 在不超出 線性范圍 的情況下 越 高越 好。 傳感器的靈敏度 還具有 方向性。 為了 在 動態(tài)測量 中 減少誤 差 ， 對傳感器的選擇應(yīng)該遵循測量 信號的特點 響應(yīng) 特性 。 但是實際的使用過程中，沒有一個傳感器可以保證絕對的線性度，因此在測量的精度要求不高的情況下，可以將誤差較小的非線性化器件進(jìn)行線性化的近似處理，以此方便的開展進(jìn)行測量工作 。 傳感器的穩(wěn)定性既需要它對使用環(huán)境進(jìn)行選擇，同時也會因為這個因素在使用之前需要對傳感器進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，甚至在使用的過程中還需要對環(huán)境影響進(jìn)行一定的干預(yù)。 因此傳感器的精度和它的價格是成正比關(guān)系的。 第二種是 開始 加壓變送器 的 輸出 沒有 ，再 對 變送器 進(jìn)行 加壓 時 輸出 突變 ， 而 泄壓 的 變送器零位 無法歸位 ， 此時多半是 壓力傳感器 的 密封圈 出現(xiàn)了故障 。這種故障是壓力源的問題。變送器的壓力敏感件 的 軸向 應(yīng)該 垂直于重力方向 安裝，并在固定后調(diào)整零位值，以此避免其 測量范 圍很小 而受到傳感器件的影響 。 這種整合方式目前可以歸納為兩種：第 一種是 在 儀器 中安裝 計算機(jī)，智能化 的儀器就是它的典型代表 。 早在 1970 年 虛擬儀器 就開始萌芽了 ， 當(dāng)時的 國防、航天等領(lǐng)域 的 測控系統(tǒng) 是由 計算機(jī) 實現(xiàn)的，而儀器級 別 的計算機(jī) 在 PC 機(jī) 的出現(xiàn)后變成了現(xiàn)實 ， 甚至于 NI 公司 在 以前的版本 出現(xiàn)在Macintosh 計算機(jī) 上的時間比 Microsoft 公司 Windows 出現(xiàn)的時間更早 。 因為普通 PC 機(jī)自身的缺陷造成它 構(gòu)建 起來的 計算機(jī)測試系統(tǒng) 或者 虛擬儀器 不具備很高的性能 。但是 VXI 儀器 有一個缺點就是 價格 太高 ， 因此現(xiàn)在的市場出現(xiàn)了一種比較 便宜的 PXI 標(biāo)準(zhǔn) 的 儀器。 LabVIEW（ Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言。 而LabVIEW 中用戶界面 換了種說法，稱其為 前面板。 (2) LabVIEW 的庫函數(shù)非常豐富，因此對 數(shù)據(jù) 的 采集 和 分析 以及 存儲 都能帶來很大的便利 。 (6) LabVIEW 系統(tǒng)還支持 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 ， Inter 的使用 功能強(qiáng)大， 可以進(jìn)行 方便 的 開發(fā)遠(yuǎn)程測控儀器。 虛擬儀器 在 未來 開發(fā)制造主要需要解決的是和 計算機(jī)的連接 以及 各種標(biāo)準(zhǔn)儀器 相互之間的鏈接問題 。它 的 庫函數(shù) 里面還含有 TCP/IP、 ActiveX 等軟件 應(yīng)用 的標(biāo)準(zhǔn)。 用它編寫程序時，程序代碼的編寫是使用不上的 ， 它是通過 框圖 或者 流程圖 的形式進(jìn)行程序的編寫 。 32 位 或 64 位 的編譯器完成可以通過 LabVIEW 獨 自 運行的 一份可執(zhí)行文件來生成 。 Windows XP 平臺上經(jīng)過完整測試。 1 個數(shù)據(jù)庫文件（ ）需要和 ODBC 建立 連接。 軟件總體結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)主要利用 LabVIEW 虛擬儀器軟件設(shè)計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采集所用到的硬件系統(tǒng)主要完成從采集到處理、轉(zhuǎn)換、傳送的過程，而軟件設(shè)計整個系統(tǒng)的核心部分。當(dāng)搭建好前面板以后，要設(shè)定相關(guān)按鈕的屬性。 這次做畢業(yè)設(shè)計的經(jīng)歷也會是我終身受益，我感受到做畢業(yè)設(shè)計 是 要真真正正用心去做的一件事，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒有 自己的研究，就沒有所突破，那也就不叫畢業(yè)設(shè)計了?；谔摂M儀器的汽鍋漏氣檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 28 參考文獻(xiàn) [1] 楊樂平，李海濤． LabVIEW 高級程序設(shè)計 [M]．北京：清華大學(xué)出版社， 20xx： 470—473． [2] 許斌．基于虛擬儀器技術(shù)的信號產(chǎn)生及數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng) [J]． 20xx． [3]冉寶春，郭慶吉．應(yīng)用 LabVIEW 構(gòu)建和建立訪問數(shù)據(jù)庫的方法 [J]．工業(yè)儀表與自動化裝置， 20xx，6： 48—5O． [4]周熊，葉平． LaVIEW 中利用 LabSQL 對數(shù)據(jù)庫訪問的實現(xiàn)口 [J]．理論與方法， 20xx， 26(7)： 15—17． [5] 王劍 . 基于 LabVIEW 的數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)的開發(fā) [D]. 哈爾濱理工大學(xué) , 20xx,(01) . 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