【正文】 及以 LABVIEW 為 基礎(chǔ)的 軟件開(kāi)發(fā)。為了改善傳統(tǒng)溫度巡檢儀的功能。因此在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)注意以下兒個(gè)方面： (l)避免受到過(guò)大的震動(dòng)和應(yīng)力作用 ： 當(dāng)熱敏電阻受到?jīng)_擊、震動(dòng)或其他形式的加速時(shí)，會(huì)導(dǎo)致感溫元件變形、彎曲而產(chǎn)生應(yīng)力，從而改變其溫度一電阻特性。 如圖 熱電偶測(cè)溫原理圖： T 0TAB 圖 熱電偶測(cè)溫原理圖 由熱電效應(yīng)可知，閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì) 由兩部分組成，即接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)，總電勢(shì)為 0 0 0 0( , ) ( ) ( , ) ( ) ( , )AB A B B A B AE t t e t e t t e t e t t? ? ? ?。熱電偶可以用來(lái)測(cè)量 — 200℃ ～ 1600℃ 范圍內(nèi)的溫度，有些熱電偶甚至可 測(cè) 2020℃以上溫度。 熱敏電阻由鉆、錳、鎳等金屬的氧化物采用不同的配方高溫?zé)Y(jié)而成，然后采用不同的封裝形式制成珠狀、片狀、桿狀、墊圈狀等形狀，包括三類(lèi) :電阻值隨溫度增加而增加的正電阻溫度系數(shù)熱敏電阻 (PTC)，電 阻值隨溫度增加而減小的負(fù)電阻溫度系數(shù)熱敏電阻 (NTC)和在某一特定溫度下電阻值會(huì)發(fā)生突變的臨界溫度電阻器 (CTR)。目前，應(yīng)用最廣泛的溫度傳感器是熱電偶、熱電阻、熱敏電阻、 PN 結(jié)型溫度傳感器以及集成溫度傳感器。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的工程實(shí)踐，人們總結(jié)出對(duì)固體表面測(cè)溫時(shí)的幾種提高測(cè)試準(zhǔn)確度的方法分別為 :等溫線(xiàn)敷設(shè)法、平衡加熱法、周期加熱法等。但通常我們可把這些對(duì)象劃分為固體，液體和氣體狀態(tài)這三 類(lèi)。 目前， Nl 提供了多種軟硬件產(chǎn)品，應(yīng)用遍布電子、機(jī)械、通信、汽車(chē)制造、生物、醫(yī)藥、化工、科研、教育等各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。虛擬儀器將會(huì)在科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)也對(duì)于將來(lái)系統(tǒng)的維護(hù)提供了便利。如通過(guò)使用數(shù)據(jù)探針、高亮執(zhí)行調(diào)試等多種方法，程序以較慢的速度運(yùn)行，使沒(méi)有執(zhí)行的代碼顯示灰色，執(zhí)行后的代碼會(huì)高亮顯示，同時(shí)在線(xiàn)顯示數(shù)據(jù)流線(xiàn)上的數(shù)據(jù)值，完全跟蹤數(shù)據(jù)流的運(yùn)行。流程圖中包括前面板上的控件的連線(xiàn)端子，還有一些前面板上沒(méi)有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線(xiàn)等。像許多重要的軟件一樣，LabVIEW 提供了 Windows、 UNIX、 Linux、 Macintosh 的多種版本 。這是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件。這些工作對(duì)于那些不熟悉這方面知識(shí)的工程設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，要花費(fèi)大量時(shí)間和精力，這樣直接影響了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的周期和性能。 虛擬儀器的軟件結(jié) 構(gòu) 虛擬儀器技術(shù)的核心是軟件，其軟件基本結(jié)構(gòu)如圖 所示。 (4) Pxl(PCI extension for Instrumentation)是 Compact PCI 總線(xiàn)在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展，是Nl 公司于 1997 年發(fā)布的一種新的開(kāi)放性、模塊化儀器總線(xiàn)規(guī)范。 (2) GPIB(Generae Purpose Irafce Bus)通用接口總線(xiàn)，是計(jì)算機(jī)和儀器 間 的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。 P C D A QG P I B 儀 器串 口 儀 器V X I 模 塊P X I 模 塊計(jì) 算 機(jī)被 測(cè) 信 號(hào) 圖 虛擬儀器構(gòu)成方式 (1) DAQ 歸（ Data Aequisition)數(shù)據(jù)采集卡指的是基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn) (如 ISA、 PCI、USB 等 )的內(nèi)置 功 能插卡。以通用的計(jì)算機(jī)硬件 及操作系統(tǒng)為依托，實(shí)現(xiàn)各種儀器功能，虛擬儀器主要是指這種方式。從總體而言，虛擬儀器是測(cè)量 /測(cè)試領(lǐng)域的一個(gè)創(chuàng)新概念，改變了人們對(duì)儀器的傳統(tǒng)觀念，適應(yīng)了現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展趨勢(shì)?！败浖褪莾x器”是虛擬儀器概念最簡(jiǎn)單，也是最本質(zhì)的表述。 虛擬儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀器儀表技術(shù)結(jié)合的產(chǎn) 物。 在數(shù)顯示模塊：采用波形 顯示 ， 數(shù)值顯示 ， 使 溫度 數(shù)值 更加直觀的顯示給用戶(hù)，同時(shí)可以顯示實(shí)時(shí)溫度值 與 實(shí)時(shí) 溫度 曲線(xiàn) ，可以 使 用戶(hù) 對(duì)檢測(cè)點(diǎn)的溫度情況有更深入的了解。 虛擬儀器技術(shù)從八十年代末開(kāi)始，已經(jīng)經(jīng)歷十幾年的發(fā)展歷程。 目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展，小型、低功耗、高可靠性、低成本的溫度傳感器已經(jīng)越來(lái)越受到關(guān)注 ，并廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制和自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)中。 data acquisition。 基于虛擬儀器的熱電偶溫度巡檢儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 摘 要 溫度檢測(cè)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研等工作中占有重要地位，溫度檢測(cè)儀器的功能和質(zhì)量對(duì)于溫度測(cè)試的結(jié)果有著很大影響，因此開(kāi)發(fā)高性能的溫度測(cè)試儀是十分必要的。 關(guān)鍵詞： 虛擬儀器 ； 數(shù)據(jù)采集 ； 溫度巡檢儀 ； LabVIEW； Access； Design and Implementation of Thermocouple Temperature data logging devices Based on Virtual Instrument Abstract Temperature detection occupies an important position in the industrial and agricultural production, scientific research and other work, the function and quality of the temperature detection apparatus have significant impacts on the results of the test temperature, so it is very necessary to develop highperformance temperature measuring device. Based on puter and with the corresponding test function hardware as a signal input and output interface, Virtual instrument is a system using virtual instrument software development platform (eg, LabVIEW) to simulate the instrument panel puter, to achieve the corresponding functions and to achieve signal acquisition, analysis, data processing and results display. The virtual thermocouple temperature data logging devices designed in this paper uses NI PCI6221 data acquisition card to fulfill the function of eightway realtime temperature data acquisition, realtime display, system management, data processing as well as data access. This paper first briefly introduces the background, purpose and significance of virtual thermocouple temperature data logging devices, and gives out the overall design program of the virtual thermocouple temperature data logging devices, users have choices according the first panel on the thermocouple types. Secondly, the data acquisition module and the LabVIEW software module design are discussed in detail. Based on the design of LabVIEW software modules, including the design of front panel and block diagram process, finally, the paper introduces the principle and use of the database, and the way to achieve data access by way of the Access database. Key words: virtual instrument。 常 用的溫度采集系統(tǒng)絕大部分是由 集成的溫度傳感器 和單片機(jī)構(gòu)成的， 該技術(shù)應(yīng)用十分廣泛， 但其編程復(fù)雜， 控制不穩(wěn)定，系統(tǒng)的精度不高 ， 這種方案人機(jī)界面不友好、調(diào)試期長(zhǎng)、修改不方便，因此采用效率和自動(dòng)化水平更高的新的測(cè)量手段，是溫度測(cè)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。常用傳感器及相應(yīng)的調(diào)理模塊也趨向模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，因而減少了硬件的重復(fù)開(kāi)發(fā)，這使得我們可 以方便地對(duì)其進(jìn)行硬件維護(hù)、功能擴(kuò)展和軟件升級(jí)。 由于采集來(lái)的是電壓信號(hào) ， 而 要顯 示溫度值， 所以 就必須進(jìn)行標(biāo)度轉(zhuǎn)換。 第二章 虛擬儀器 簡(jiǎn)介 虛擬儀器概述 虛擬儀器的起源可以追溯到 20 世紀(jì) 70 年代，當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)在國(guó)防、航天等領(lǐng)域已經(jīng)具有了很快的發(fā)展速度， PC 機(jī)的出現(xiàn)使儀器的計(jì)算機(jī)化成為可能。在測(cè)試系統(tǒng)和儀器設(shè)計(jì)中盡量用軟件代替硬件，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)與儀器的功能。 (2) 虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用 虛擬儀器技術(shù)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)與儀器技術(shù)相結(jié)合的創(chuàng)新技術(shù)，應(yīng)用前景十分廣泛。另一種方式是將儀器裝入計(jì)算機(jī)。虛擬儀器的構(gòu)成主要有五種類(lèi)型，如圖 所示。對(duì)我國(guó)大多數(shù)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，它具有很高的性能價(jià)格比，是一種特別適合我國(guó)國(guó)情的虛擬儀器方案。儀器專(zhuān)用總線(xiàn)在吸收 EIEE488 的成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，增加了 10MHz 時(shí)鐘線(xiàn)，模擬和數(shù)字混合總線(xiàn)，星 形總線(xiàn)等高速總線(xiàn)，定時(shí)關(guān)系嚴(yán)格，兼有計(jì)算機(jī)總線(xiàn)和儀器總線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。 RS— 232 總線(xiàn)是早期采用的通用串行總線(xiàn)，將帶有 RS— 232 總線(xiàn)接口的儀器作為 1/0 接口設(shè)備，通過(guò) RS— 232 串口總線(xiàn)與計(jì)算機(jī)組成虛擬儀器系統(tǒng)目前仍然是虛擬儀器構(gòu)成方式之一，主要適用于速度較低的測(cè)試系統(tǒng)。除了要花大量時(shí)間進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)面板設(shè)計(jì)外，還要編制大量的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和底層控制程序。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用 TCP/IP、 ActiveX 等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)。利用 LabVIEW，可產(chǎn)生獨(dú)立運(yùn)行的可執(zhí)行文件，它是一個(gè)真正的 32 位編譯器。在流程圖中對(duì) VI 編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出功能。 ② 設(shè)計(jì)的思路和運(yùn)行過(guò)程清晰而且直觀。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在如下幾方面 : ① 把一個(gè)復(fù)雜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)分為多個(gè)子系統(tǒng)，程序設(shè)計(jì)思路清晰，給設(shè)計(jì)者調(diào)試程序帶來(lái)了諸多的方便。“沒(méi)有測(cè)量就沒(méi)有鑒別，科學(xué)技術(shù)就不能前進(jìn)”。隨著計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，虛擬儀器將向高性能、多功能、集成化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。另外溫度測(cè)試的對(duì)象也是各種各樣。在具體測(cè)溫時(shí)，傳感器如何與被測(cè)對(duì)象接觸對(duì)溫度的測(cè)試結(jié)果影響較大是個(gè)重要問(wèn)題。在選擇溫度傳感器時(shí)應(yīng)考慮的主要因素有溫度測(cè)量范圍、精度、響應(yīng)時(shí)間、穩(wěn)定 性、線(xiàn)性度和靈敏度。鉑的使用溫度范圍寬(200℃ — 850℃ )，重復(fù)性極好，可耐受各種化學(xué)物質(zhì)，抗腐蝕性好，是一種多用途金屬，但成本較高。在工作時(shí)，只要與顯示儀表配合即可測(cè)量氣體、液體、固體的溫度。導(dǎo)體 A 和 B 稱(chēng)為熱電極 ， 溫度較高的一 端 (T )叫工作端 ( 通常焊接在一起 )；溫度較低的一端 (To )叫自由端 ( 通常處于某個(gè)恒定的溫度下 )。 溫度測(cè)試的注意事項(xiàng) 溫度檢測(cè)技術(shù)是一種精度較高，測(cè)溫誤差較小的檢測(cè)技術(shù)，如果應(yīng) 用不當(dāng)，將會(huì)引起很大的測(cè)量誤差，得不到正確的溫度數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 本論 文設(shè)計(jì)主要是解決多點(diǎn)溫度的巡回檢測(cè)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示溫度值和溫度曲線(xiàn)。本系統(tǒng)結(jié)果顯示形象直觀，操作方便，并且通過(guò)修改軟件還可以容易地?cái)U(kuò)展功能。所以熱電偶是使用最廣泛的測(cè)溫元件之一。補(bǔ)償冷端電壓的方法就是所謂的冷端補(bǔ)償。 AD590單片集成溫度傳感器，是電流型集 成溫度傳感器。 A D 5 8 0+ 5 vA D 5 2 47 v1 kG = 1 0 01 k2 5 0 Ω1 0 k2 k采 集 卡a i 8A D 5 9 0+ 圖 冷端 溫度 補(bǔ)償電路 信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì) 微弱信號(hào)都要進(jìn)行放大以提高分辨率和降低噪聲， 使 信號(hào) 調(diào)理后的電壓范圍和采集卡的電壓范圍相匹配。 PCI 數(shù)據(jù)采集卡 LabVIEW提供了 Measujrementamp。輸出信號(hào)受數(shù)模轉(zhuǎn)換器（ D/A）的建立時(shí)間、轉(zhuǎn)換率、分辨率等因素影響。路數(shù)要能同控制對(duì)象配合，而且需要的電流要小于采集卡所能提供的驅(qū)動(dòng)電流。計(jì)數(shù)器最重要的參數(shù)是分辨率和時(shí)鐘頻率，高分辨率意味著計(jì)數(shù)器可以計(jì)更多的數(shù)，時(shí)鐘頻率決定了計(jì)數(shù)的快慢，頻率越高，計(jì)數(shù)速度就越快。 數(shù)據(jù)采集 (DAQ)離不開(kāi) DAQ 驅(qū)動(dòng)軟件。它可以采集模擬信號(hào)，數(shù)字信號(hào)，擁有定時(shí)器的功能，同時(shí)還具有模擬輸出的功能，該數(shù)據(jù)采集卡具有高性能的數(shù)據(jù)采集與控制功能。 數(shù)據(jù)采集卡的