【正文】 回首過去，多少個難忘的日日夜夜依稀浮現(xiàn)眼前，酸甜苦辣，各種滋味，盡在其中。在前面板上放置日期、時間兩個字符串顯示。 程序子VI設(shè)計依據(jù)系統(tǒng)功能需要，設(shè)計了通道配置、預(yù)警系統(tǒng)、時間設(shè)置、線性化及冷端溫度補償4個子VI。在控制領(lǐng)域中作為強有力的控制工具，極大地推動了自動控制技術(shù)的發(fā)展。這包括指定操作是否連續(xù)或有限、為有限的操作選擇用于采集或生成的采集數(shù)量，以及在需要時創(chuàng)建一個緩沖區(qū)。對于有限采集，通過將每通道采樣數(shù)指定為1，這個函數(shù)就等待采集完所有請求的采樣數(shù)，然后讀取這些采樣。 NIDAQmx創(chuàng)建不同類型的虛擬通道 DAQmx Create Virtual Channel 節(jié)點圖標(biāo)及端口定義⑵ DAQmx Clear TaskNIDAQmx 清除任務(wù)函數(shù)可以清除特定的任務(wù)。軟件則由各種功能模塊構(gòu)成。MAX工具會讀取設(shè)備管理器在Windows注冊表中記錄的信息，并為每個DAQ卡分配邏輯設(shè)備號。LabVIEW默認(rèn)的是scan clock，換句話來說，當(dāng)選擇好掃描速率時，LabVIEW自動選擇盡可能快的通道時鐘速率，大多數(shù)情況下，這是一種比較好的選擇。間隔掃描適合緩慢變化的信號，比如溫度和壓力?！⊥讲蓸蛹俣ㄓ盟膫€通道來采集均為50kHz的周期信號（其周期是20μs），數(shù)據(jù)采集卡的采樣速率設(shè)為200kHz。此時，所有的通道共用一個A/D和S/H等設(shè)備，比每個通道分別配一個A/D和S/H的方式要廉價。在采樣過程中，應(yīng)注重采樣周期T的選擇(控制算法的精度與此有關(guān))。應(yīng)力計是阻值非常低的電阻設(shè)備，常用于配有電壓激勵源的惠斯通電橋。由于同一個ADC可以采集多個通道而不是一個通道，每個通道的有效采樣速率和所采樣的通道數(shù)呈反比。使用隔離的另一原因是為了確保插入式數(shù)據(jù)采集設(shè)備的讀數(shù)不會受到接地電勢差或共模電壓的影響。安裝完畢后，要對數(shù)據(jù)采集卡PCI6221進(jìn)行測試與設(shè)置。利用AD590的線性溫敏特性，可以給溫差電偶的參考端(冷端)提供溫度補償，使熱電偶的參考端在任何環(huán)境溫度下僅產(chǎn)生0V電動勢。由于利用了PN結(jié)的伏安特性與溫度的線性關(guān)系，以集成電路技術(shù)為制造手段；形成了帶有自動補償?shù)募蓽囟葌鞲衅鳌?CD4052真值表控制引腳狀態(tài)導(dǎo)通通道INHBAiXiY0000X0Y0011X1Y0102X2Y0113X3Y1**無無 CD4052的器件特性為：⑴寬范圍的數(shù)字和模擬信號電平：數(shù)字315 V，模擬可達(dá)15VPP。溫度測量電路的溫度測量范圍為0℃～1200℃，電壓輸出為0V～10V，輸出靈敏度為50mV/℃，并可直接與A/D接口兼容。支持多種系統(tǒng)平臺。提供了一個直覺式的環(huán)境，與測量緊密結(jié)合。⑸虛擬儀器在電信方面的應(yīng)用由于虛擬儀器具有靈活的圖形用戶接口，強大的檢測功能，同時又能與GPIB和VXI儀器兼容，因此很多工程師和研究人員都把它用于電信檢測和場測試方面。 虛擬儀器的應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，而今正沿著總線與驅(qū)動程序標(biāo)準(zhǔn)化、硬/軟件模塊化、編程平臺的圖形化和硬件模塊的即插即用方向進(jìn)步。PC技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)融合發(fā)展，虛擬儀器的功能得以進(jìn)一步的發(fā)展，如更多的嵌入式和實時功能。②I/O接口設(shè)備I/O接口設(shè)備主要完成被測輸入信號的采集、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換。USB技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)結(jié)合在一起是計算機儀表領(lǐng)域研究的熱點，基于USB總線接口設(shè)計的嵌入式虛擬儀器具有良好的系統(tǒng)擴(kuò)展性。另外，通過改變應(yīng)用程序，即界面程序設(shè)計可實現(xiàn)同功能的虛擬儀器，如虛擬數(shù)字示波器，虛擬頻譜分析儀等。利用DAQ可以方便快捷地組建虛擬儀器，實現(xiàn)“一機多型”和“一機多用” 。經(jīng)過10多年的發(fā)展，VXI系統(tǒng)的組建和使用越來越方便，尤其是組建大、中規(guī)模自動測量系統(tǒng)以及對速度、精度要求高的場合。 虛擬儀器的類型 GPIB總線方式的虛擬儀器 GPIB （General Purpose Interface Bus）是計算機和儀器之間的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，GPIB的硬件規(guī)格和軟件協(xié)議己經(jīng)納入國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 。操作者用鼠標(biāo)或鍵盤操作虛擬面板，就如同使用一臺專用測量儀器一樣。 虛擬儀器的基本概念由于電子技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展及其在電子測量技術(shù)與儀器領(lǐng)域中的應(yīng)用，新的測試?yán)碚?、新的測試方法、新的測試領(lǐng)域以及新的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，電子測量儀器的功能和作用已發(fā)生質(zhì)的變化，其中計算機處于核心地位，計算機軟件技術(shù)和測試系統(tǒng)更緊密地結(jié)合成一個有機整體，導(dǎo)致儀器的結(jié)構(gòu)、概念和設(shè)計觀點等也發(fā)生突破性的變化。用戶完全可以根據(jù)實際應(yīng)用需求，將先進(jìn)的信號處理算法、人工智能技術(shù)和專家系統(tǒng)應(yīng)用于儀器設(shè)計與集成，從而將智能儀器水平提高到一個新的層次?？砷_發(fā)基于單片機的對溫度進(jìn)行巡檢的多功能智能儀表，用MCS51單片機匯編語言進(jìn)行軟件設(shè)計，根據(jù)系統(tǒng)功能，把程序分成了幾個相對獨立的模塊，先分別調(diào)試各個模塊，然后再鏈接進(jìn)行總的仿真調(diào)試。.具體實現(xiàn)方法是在系統(tǒng)軟件設(shè)計時設(shè)置一個具有“非線性特性處理”功能的模塊，此模塊設(shè)計步驟如下。在構(gòu)成數(shù)字測溫儀表時必須增加無冷端效應(yīng)的測溫元件或在A/D轉(zhuǎn)換通道增加對T0的預(yù)處理，造成硬件投資增大，測量速度下降。我國從1988年1月1日起，熱電偶全部按IEC國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S, B,E, K, R, J, T七種標(biāo)準(zhǔn)熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶。設(shè)TTo、 NA NB，由于溫差電勢比接觸電勢小，所以在總電勢中，以導(dǎo)體AB在熱端的接觸電勢EAB(T)所占百分比大，決定了總電勢的方向，這時總電勢EAB(T，T0)可寫成： () 經(jīng)整理后推導(dǎo)可得： () ，熱電偶總電勢與電子密度及兩接觸點溫度有關(guān)。在某一溫度下，電子擴(kuò)散能力與靜電場的阻力達(dá)到動態(tài)平衡，此時在接點處形成接觸電勢， ； ()式中，e為單位電荷，e=* 1019 C；K為玻耳茲曼常數(shù)，K=*1023J/K；EAB (T)和EAB(T0)分別為導(dǎo)體A和B的兩個接點在溫度T和To時的電位差。兩熱電極A和B的組合稱作熱電偶。利用這種特性，可以方便地在回路中直接接入各種類型的顯示儀表或調(diào)節(jié)器。[3]熱電偶傳感器是利用“熱電效應(yīng)”制成的，利用兩種不同導(dǎo)體組成閉合回路?；谔摂M儀器的開放性和圖形化模塊式編程特點，系統(tǒng)功能可根據(jù)具體需要隨時更改或擴(kuò)展，使用方便、快捷，系統(tǒng)可移植性和重用性強。隨著各種新技術(shù)的發(fā)展，測控儀器將會向高效、高速、高精度和高可靠性以及自動化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，并且越來越大眾化和小型化。在一些實驗室中，鉑鍺系列熱電偶在300℃－1600℃的溫區(qū)內(nèi)被用作溫度標(biāo)準(zhǔn)器和精密溫度計。許多產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、能量和過程控制等都直接與溫度參數(shù)有關(guān)，因此實現(xiàn)準(zhǔn)確的溫度測量具有十分重要的意義。溫度是一個基本的物理量，它與其他許多物理參數(shù)都有著密切的關(guān)系，因而在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究領(lǐng)域和日常生活當(dāng)中，都離不開溫度的準(zhǔn)確測量和精密控制。熱電偶溫度信號經(jīng)調(diào)理電路進(jìn)行相應(yīng)的處理后，通過數(shù)據(jù)采集卡PCI6221送入計算機。本設(shè)計完成了基于LabVIEW的熱電偶溫度巡檢儀的前面板及相應(yīng)程序框圖的設(shè)計，可以巡回檢測4路K型熱電偶溫度信號。國內(nèi)外儀器儀表工業(yè)中最常用的一種測溫元件(或稱溫度傳感器)就是熱電偶。熱電偶是目前工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用最廣泛的溫度測量儀器之一，其工作原理是將溫度信號轉(zhuǎn)換成電勢信號，配以測量電勢信號的儀表，便可以實現(xiàn)溫度的測量或溫度信號的變換，具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、經(jīng)濟(jì)耐用、體積小和易于維護(hù)等優(yōu)點。由此可見，熱電偶在現(xiàn)代溫度測量科學(xué)和控制工業(yè)中占有十分重要的地位。開放式數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)將使虛擬儀器走上標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化和模塊化的道路。由于作者的專業(yè)技術(shù)經(jīng)驗和理論水平有限，論文中可能存在的一些錯誤和不足之處，懇請有關(guān)專家批評指正。當(dāng)閉合回路的兩接點也就是熱電偶的工作端和自由端分別處于不同的溫度場中時，回路中將會產(chǎn)生電動勢，產(chǎn)生的電動勢只與工作端和自由端的溫度差有關(guān)。由于熱電偶產(chǎn)生的熱電動勢與兩端溫度有關(guān)，只需將冷端的溫度恒定，熱電動勢與熱端溫度構(gòu)成單值函數(shù)。在兩個接點中，接點1是將兩電極焊在一起，測溫時將它放入被測對象中感受被測溫度，故稱之為測量端、熱端或工作端；接點2處于環(huán)境之中，要求溫度恒定，故稱之為參考端、冷端或自由端。NAT和NAT0為導(dǎo)體A在溫度分別為T和T0時的電子密度，NBT和NBT0為導(dǎo)體B在溫度分別為T和T0時的電子密度。電子密度不僅取決于熱電偶材料特性，而且隨溫度的變化而變化，它們并非常數(shù)。 熱電偶的冷端溫度補償及線性化 熱電偶的冷端溫度補償冷端溫度T0影響熱電偶的熱電勢，為使輸出電勢是被測溫度T的單一函數(shù)，必須使冷端溫度固定。 ⑶電橋補償法該法利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來補償熱電偶T0變化對輸出電勢的影響，是現(xiàn)場常用的冷端補償方法。由于工業(yè)常用的幾種熱電偶的輸出特性曲線存在共同特點，即除了曲線起始部分非線性較嚴(yán)重以外，其它部分線性較好。首先，根據(jù)熱電偶輸出的mV信號分度表，作出一條比較精確的輸入—輸出曲線。根據(jù)目前單片機儀表的一般特點。 ⑵應(yīng)用性強，系統(tǒng)費用低 應(yīng)用虛擬儀器思想，用相同的基本硬件可構(gòu)造多種不同功能的測試分析儀器，如同一個高速數(shù)字采樣器，可設(shè)計出數(shù)字示波器、邏輯分析儀、計數(shù)器等多種儀器。在上述的背景下，出現(xiàn)了新的儀器概念—虛擬儀器。因此，虛擬儀器的出現(xiàn)，模糊了測量儀器與計算機之間的界限。GPIB是最早的儀器總線。然而，組建VXI總線要求有機箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造價比較高。在性能上，隨著A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)、儀器放大技術(shù)、抗混疊濾波技術(shù)與信號調(diào)理技術(shù)的發(fā)展，DAQ 的采樣速率己達(dá)1 Gb/s，精度高達(dá)24位，通道數(shù)高達(dá)64個，并能任意結(jié)合數(shù)字I/O，模擬I/O，計數(shù)器/定時器等通道。這種類型的虛擬儀器具有一定的缺點：由于基于PCI總線的虛擬儀器在插入時都需要打開機箱，操作不方便；并且測試信號直接進(jìn)入計算機，各種現(xiàn)場的被測信號對計算機安全造成很大的威脅；同時，計算機內(nèi)部的強電磁干擾對被測信號也會造成很大的影向。嵌入式虛擬儀器可以獨立完成特定的信號處理和分析，又可以通過USB總線系統(tǒng)組合在一起，構(gòu)建大型的測試系統(tǒng)，完成復(fù)雜的測試功能。不同的總線有其相應(yīng)的I/O接口硬件設(shè)備，如利用PC機總線的數(shù)據(jù)采集卡/板DAQ、GPIB總線儀器、VXI總線儀器模塊、串行口式虛擬儀器等。隨著PC技術(shù)和相關(guān)科技的發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)已成為一項前沿學(xué)科，代表著儀器發(fā)展的最新方向，不斷地被推向各個新的領(lǐng)域，在新的世紀(jì)將大行其道。虛擬儀器技術(shù)在發(fā)達(dá)國家的推廣應(yīng)用十分普及。虛擬儀器還在其他很多領(lǐng)域包括航空、汽車、生物醫(yī)學(xué)等方面得到廣泛應(yīng)用。在這個平臺上各種領(lǐng)域的專業(yè)工程師和科學(xué)家們通過定義和連接代表各種功能模塊的圖標(biāo)來方便迅速地建立高水平的應(yīng)用程序。在任何一個平臺上開發(fā)的LabVIEW應(yīng)用程序可直接移植到其它平臺上。 硬件電路圖 多路選擇開關(guān)CD4052CD4052模擬數(shù)據(jù)選擇/配器是數(shù)字控制的模擬開關(guān)，具有低導(dǎo)通阻抗和非常低的關(guān)斷泄漏電流。⑵低導(dǎo)通阻抗：在VDDVEE=15V的條件下，整個15VPP信號輸入范圍的典型值為80Ω。因此，它具有集成度高，可靠性好，線性度好，接線簡單，測量靈敏等諸多優(yōu)點。 數(shù)據(jù)采集卡PCI6221數(shù)據(jù)采集卡的主要功能是向被測電路和元器件傳送所需的數(shù)據(jù)信號和控制信號，同時又接收并處理來自被檢對象的狀態(tài)信號。 信號調(diào)理的功能⑴放大功能放大是最為普遍的信號調(diào)理功能。當(dāng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備輸入和所采集的信號使用不同的參考“地線”，而一旦這兩個參考地線有電勢差，就會帶來麻煩。⑷濾波功能濾波器的功能是指在您所測量的信號中濾除不需要的信號。SCXI1121和SCXI1122有板載的激勵源，可配置為電流或電壓激勵，從而可用于壓力計、熱敏電阻器或RTD。即: ⑴T的選擇應(yīng)滿足采樣定理:Ws≥2Wmax； ⑵從控制性能來考慮:T越小，越接近連續(xù)系統(tǒng)，控制精度越高，但計算量越大，使可控制的回路數(shù)越小，且執(zhí)行機構(gòu)來不及響應(yīng)。循環(huán)采樣的缺點在于不能對多通道同步采樣，通道的掃描速率是由多路開關(guān)切換的速率平均分配給每個通道的。則采樣間隔為5μs（1/200kHz）。假定一個10通道溫度信號的采集系統(tǒng)，用間隔采樣，設(shè)置相鄰?fù)ǖ篱g的掃描間隔為5μs，每兩次掃描過程的間隔是1s，這種方法提供了一個以1Hz同步掃描10通道的方法。 間隔采樣與循環(huán)采樣比較 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的配置 通過數(shù)據(jù)采集卡獲取數(shù)據(jù)的虛擬儀器稱為PCDAQ（Data Acquisition，數(shù)據(jù)采集，簡稱DAQ）卡式儀器?？ㄅcMAX之間的關(guān)系。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是對被測熱電偶參數(shù)(熱電動勢)進(jìn)行定時采集、檢查(有效性及越限檢查)、處理(數(shù)字濾波、線性化等)、存儲、顯示、打印、報警等。如果現(xiàn)在正在運行，那么這個函數(shù)首先中止任務(wù)然后釋放掉它所有的資源。對于連續(xù)采集，將每通道采樣數(shù)指定為1將使得這個函數(shù)在執(zhí)