【正文】 ....................................................................................................... 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(cè)的意義 汽鍋漏氣性檢測(cè)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(cè)系統(tǒng)如果是靠傳感器和虛擬儀器結(jié)合起來(lái)構(gòu)建的，其具有的意義可能會(huì)更加現(xiàn)實(shí)。 虛擬儀器技術(shù)的國(guó)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(tái)和具有標(biāo)準(zhǔn)接口的硬件模塊以及開(kāi)發(fā)測(cè)試的軟件結(jié)合起來(lái)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)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(lái)的好處 ， 而且對(duì)于 測(cè)量?jī)x器 與 測(cè)試技術(shù)的變革 也帶來(lái)了很大的契機(jī) 。庫(kù)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(lái)，因此，電測(cè)儀表與電子儀器的進(jìn)步、儀器儀表元器件的品質(zhì)與測(cè)量的理論方法的提高得以實(shí)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(zhǎng)足進(jìn)步，數(shù)字技術(shù)被成功的運(yùn)用到測(cè)量?jī)x器中。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(chǔ)、運(yùn)算、邏輯等判斷能力甚至智能的自動(dòng)操作，并且在準(zhǔn)確度和靈敏度以及可靠性和自動(dòng)化程度上的測(cè)量有不小 的進(jìn)步，同時(shí)在運(yùn)用能力和解決測(cè)量技術(shù)問(wèn)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(lái)，它可以連起多臺(tái)智能儀器，完成復(fù)雜化的測(cè)試系統(tǒng)。 PC 總線儀器系統(tǒng)就是其中的一個(gè)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(guó) 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(kāi)發(fā)周期和成本低但是它卻具有更高的測(cè)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(chǎng)重要革命，同時(shí)它也是人類生產(chǎn)力最新的發(fā)展趨勢(shì)和方向，它在信息技術(shù)領(lǐng)域做出的重要擴(kuò)充，不但對(duì)當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)發(fā)展意義深遠(yuǎn)也對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有著積極的深遠(yuǎn)影響。在美國(guó)、日本、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)等國(guó)家感器技術(shù)都被作為國(guó)家的重點(diǎn)項(xiàng)目來(lái)開(kāi)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(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(duì)社會(huì)的進(jìn)步有著積極的作用。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(chǎng)的需求量上在近十幾年來(lái)都以 20％以上的年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。傳感器的開(kāi)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(guò)后 , 因?yàn)閭鞲衅骷夹g(shù)較計(jì)算機(jī)技術(shù)相對(duì)落后 , 所以信息獲得無(wú)法跟上信息處理的腳步 , 制約了計(jì)算機(jī)的應(yīng)用以及電子工業(yè)的進(jìn)步?！? 我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)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(wú)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?yàn)樗揽康目茖W(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(lái)，傳感器在我國(guó)年銷售的平均增長(zhǎng)也近乎達(dá)到 40%， 5 而傳感器在國(guó) 外的市場(chǎng)也是以持續(xù)不斷的態(tài)勢(shì)發(fā)展， Intechno 咨詢公司對(duì) 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(jì)，其至少擁有 500 億美元；在 10 年的年度總銷售額估計(jì)，其至少擁有 600 億美元，毫無(wú)疑問(wèn)，這是一個(gè)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(gè)層次廣泛的得以應(yīng)用 , 構(gòu)成了一個(gè)大型多樣化的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域 , 傳感器技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究會(huì)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(duì)本次設(shè)計(jì)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(lái)稱謂 “ 傳感器－ Sensor” 。 因此，這類的傳感器也可以測(cè)量極其 7 細(xì)微的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸顯示 。 傳感器常用術(shù)語(yǔ) 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(hào)轉(zhuǎn)換成另一種 可用 的方便傳輸?shù)男盘?hào) 的器件 。 2．測(cè)量范圍 ：被測(cè)信號(hào)沒(méi)有超出允許的誤差限度的范圍 。 6．分辨力 ： 在測(cè)量范圍內(nèi) 可以檢測(cè)出的被測(cè)信號(hào)變化的最小量 。 10 最大激勵(lì) ：在 傳感器上 可以 施加 的最大的室內(nèi) 的激勵(lì)電壓或 者激勵(lì) 電流。 14． 零點(diǎn)輸出 ：當(dāng) 被測(cè) 信號(hào) 為 0時(shí) 的 傳感器在室內(nèi)的輸出。 18．零點(diǎn)漂移 ： 傳感器 在一定時(shí)間內(nèi)并在室內(nèi)條件 零點(diǎn)輸出的變化 量 。 22．熱零點(diǎn)漂移 ：因?yàn)樗闹?溫度 改變 而 出現(xiàn) 的零點(diǎn)漂移。 26．固有頻率 ： 傳感器在無(wú)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(chǎng) 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(chǎng)出現(xiàn)迅猛增長(zhǎng)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(duì)十分廣泛 。 壓電式加速度傳感器 是一種具有簡(jiǎn)單 的 結(jié)構(gòu) 以及較小 體積 和 重量 的 長(zhǎng)壽命常用加速度計(jì)。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(cè)量中 進(jìn)行應(yīng)用。 首先形成 硅可動(dòng)極 與 玻璃固定極相對(duì) 的 電容， 然后在可動(dòng)極施加壓力改變靜電容量，從而實(shí)現(xiàn)將外力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，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(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)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(shí)也意味著與之對(duì)應(yīng)的測(cè)量方法和設(shè)備等等的確 定，因此，此次測(cè)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(dòng)態(tài)測(cè)量 中 減少誤 差 ， 對(duì)傳感器的選擇應(yīng)該遵循測(cè)量 信號(hào)的特點(diǎn) 響應(yīng) 特性 。 但是實(shí)際的使用過(guò)程中，沒(méi)有一個(gè)傳感器可以保證絕對(duì)的線性度，因此在測(cè)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(kāi)展進(jìn)行測(cè)量工作 。 傳感器的穩(wěn)定性既需要它對(duì)使用環(huán)境進(jìn)行選擇，同時(shí)也會(huì)因?yàn)檫@個(gè)因素在使用之前需要對(duì)傳感器進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，甚至在使用的過(guò)程中還需要對(duì)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(jià)格是成正比關(guān)系的。 第二種是 開(kāi)始 加壓變送器 的 輸出 沒(méi)有 ，再 對(duì) 變送器 進(jìn)行 加壓 時(shí) 輸出 突變 ， 而 泄壓 的 變送器零位 無(wú)法歸位 ， 此時(shí)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(wèn)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(cè)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(jì)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(kāi)始萌芽了 ， 當(dāng)時(shí)的 國(guó)防、航天等領(lǐng)域 的 測(cè)控系統(tǒng) 是由 計(jì)算機(jī) 實(shí)現(xiàn)的，而儀器級(jí) 別 的計(jì)算機(jī) 在 PC 機(jī) 的出現(xiàn)后變成了現(xiàn)實(shí) ， 甚至于 NI 公司 在 以前的版本 出現(xiàn)在Macintosh 計(jì)算機(jī) 上的時(shí)間比 Microsoft 公司 Windows 出現(xiàn)的時(shí)間更早 。 因?yàn)槠胀?PC 機(jī)自身的缺陷造成它 構(gòu)建 起來(lái)的 計(jì)算機(jī)測(cè)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(gè)缺點(diǎn)就是 價(jià)格 太高 ， 因此現(xiàn)在的市場(chǎng)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(yǔ)言。 而LabVIEW 中用戶界面 換了種說(shuō)法，稱其為 前面板。 (2) LabVIEW 的庫(kù)函數(shù)非常豐富，因此對(duì) 數(shù)據(jù) 的 采集 和 分析 以及 存儲(chǔ) 都能帶來(lái)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(kāi)發(fā)遠(yuǎn)程測(cè)控儀器。 虛擬儀器 在 未來(lái) 開(kāi)發(fā)制造主要需要解決的是和 計(jì)算機(jī)的連接 以及 各種標(biāo)準(zhǔn)儀器 相互之間的鏈接問(wèn)題 。它 的 庫(kù)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(shí)，程序代碼的編寫是使用不上的 ， 它是通過(guò) 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(guò) LabVIEW 獨(dú) 自 運(yùn)行的 一份可執(zhí)行文件來(lái)生成 。 Windows XP 平臺(tái)上經(jīng)過(guò)完整測(cè)試。 1 個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)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(jì)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(guò)程，而軟件設(shè)計(jì)整個(gè)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(jì)的經(jīng)歷也會(huì)是我終身受益，我感受到做畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(guò)程和研究的過(guò)程，沒(méi)有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒(méi)有 自己的研究，就沒(méi)有所突破，那也就不叫畢業(yè)設(shè)計(jì)了?；谔摂M儀器的汽鍋漏氣檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 28 參考文獻(xiàn) [1] 楊樂(lè)平，李海濤． LabVIEW 高級(jí)程序設(shè)計(jì) [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(hào)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(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的方法 [J]．工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置， 20xx，6： 48—5O． [4]周熊，葉平． LaVIEW 中利用 LabSQL 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的實(shí)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(kāi)發(fā) [D]. 哈爾濱理工大學(xué) , 20xx,(01) . [6]畢虎，律方成，李燕青，等． LabVIEW 中訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的幾種不同方法 [J]．微計(jì)算機(jī)信息， 20xx， 22(1)： [7] 李震．基于虛擬儀器的實(shí)驗(yàn)信號(hào)集成處理系統(tǒng)研究 [J]．安徽機(jī)電學(xué)院學(xué)報(bào)， 20xx， 17(2)： 5—8． [8] 朱 曉華．基于組件技術(shù)的虛擬儀器開(kāi)發(fā)方法研究 [J]．上海大學(xué)學(xué)報(bào)， 1999， 5(4)： 357—361． [9] 劉亞．虛擬儀器構(gòu)建技術(shù) [J]．計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量與控制， 1999， 7(3)： 40— 43． [10] Chunghwan Je, Richard Stone, Steven G. Oberg。在本文即將完成之際，學(xué)生再次對(duì)恩師多年的培養(yǎng)和教育表示衷心的感謝。 Development of a remoteaccess laboratory: a dc motor control experiment. in Industry 52 20xx: 305–311 [12]LEE Chinghung,LIN Yuhing,LAI Weiyu. Systems identification using ty