【正文】 發(fā)展到現(xiàn)在的虛擬儀器。隨著電子技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，智能儀器的智能水平不斷提高。插卡總線機(jī)箱與 PC 機(jī)間的通信，可利用 RS23 GPIB接口總線或以太網(wǎng)電纜等進(jìn)行。虛擬 儀器技術(shù)的出現(xiàn)，使得用戶可以自己定義儀器，靈活地設(shè)計(jì)儀器系統(tǒng)，滿足多種多樣的實(shí)際需求。 本章小結(jié) 本設(shè)計(jì)所做的工作 本設(shè)計(jì)以 兩 個(gè) 采集 通道進(jìn)行設(shè)計(jì)，從傳感器來(lái)的模擬輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理后，輸入到 NI PCI6221 數(shù)據(jù)采集卡，然后經(jīng)過(guò) PCI 總線送入 PC 機(jī)，由軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 和 采樣波形的實(shí)時(shí)顯示，并以一定的時(shí)間間隔插入數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)保存，邊采集邊保存，然后通過(guò) 虛擬儀器的 實(shí)現(xiàn)了歷史 數(shù)據(jù)的檢索和 WEB 遠(yuǎn)程控制查詢。自 1839 年美國(guó)人 Goodyear 發(fā)現(xiàn)橡膠硫化至今，人們對(duì)硫化所用材料和工藝以及硫化機(jī)理的研究從未間斷過(guò)。 （ 2）高溫蒸汽硫化。目前，后兩種硫化方式較前兩種有明顯的優(yōu)勢(shì)和更廣闊市場(chǎng)前景。其中熱排是 為了把膠囊中的冷凝水排出。等效硫化公式（其中硫化溫度系數(shù)可調(diào)）如下： τ1/τ2=K (t2t1)/10 τ1－溫度為 t1 的硫化時(shí)間 τ2－溫度為 t2 的硫化時(shí)間 K－硫化溫度系數(shù)（該系數(shù)根據(jù)產(chǎn)品不同為可變值） （ 3）溫度控制精度為 177。 1）如何提高輪胎內(nèi)部各點(diǎn)硫化程度的均勻性。 對(duì)于問(wèn)題 （ 1） ，通過(guò)國(guó)內(nèi)外學(xué)者的大量研究，一般從兩方面來(lái)解決，一方面通過(guò)制定新的材料配方，使硫化過(guò)程中輪胎內(nèi)部各區(qū)域的溫度上升速度基本一致；另一方面，通過(guò)在硫化前對(duì)輪胎進(jìn)行預(yù)熱，使硫化開(kāi)始時(shí)，輪胎內(nèi)部保持較高的溫度，從而加快輪胎內(nèi)部各點(diǎn)的硫化速度，以達(dá)到硫化程度的內(nèi)外均。 虛擬儀器的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的功能化硬件模塊和計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)成的電子測(cè)試儀器，而軟件是虛擬儀器的核心，如圖 所示，其中軟件的基礎(chǔ)部分是設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件，而這些標(biāo) 準(zhǔn)的儀器驅(qū)動(dòng)軟件使得系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與儀器的硬件變化無(wú)關(guān)。它功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)示波器、邏輯分析儀、頻譜儀、信號(hào)發(fā)生器等多種普通儀器全部功能，配以專用探頭和軟件還可檢測(cè)特定系統(tǒng)的參數(shù)，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、汽油標(biāo)號(hào)、爐窯溫度、血 液脈搏波、心電參數(shù)等多種數(shù)據(jù)；它操作靈活，完全圖形化界面，風(fēng)格簡(jiǎn)約，符合傳統(tǒng)設(shè)備的使用習(xí)慣，用戶不經(jīng)培訓(xùn)即可迅速掌握操作規(guī)程。同時(shí)，虛擬儀器的面板上的顯示元件和操作元件的種類與形式不受標(biāo)準(zhǔn)元件和加工工藝的限制，由編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)用戶的要求和操作需要來(lái)設(shè)計(jì)儀器面板。 表 31 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較 虛擬儀器 傳統(tǒng)儀器 開(kāi)發(fā)維護(hù)費(fèi)用低 開(kāi)發(fā)維護(hù)費(fèi)用高 技術(shù)更新周期短（ ～ 1 年） 技術(shù)更新周期短（ 5～ 10 年） 軟件是關(guān)鍵 硬件是關(guān)鍵 價(jià)格低 價(jià)格昂貴 開(kāi)放、靈活與計(jì)算機(jī)同步，可重復(fù)用和重配置 固定 可用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)周邊各儀器 只可連有限的設(shè)備 自動(dòng)化、智能化、多功能、遠(yuǎn)距離傳輸 功能單一，操作不便 近年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，己經(jīng)形成了網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器。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，虛擬儀內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 13 器主要是指這種方式。可根據(jù)實(shí)際情況采用不同的 I/O 接口硬件設(shè)備，如數(shù)據(jù)采集卡 /板 (DAQ)、 GPIB 總線儀器、VXI 總線儀器、串口儀器、 USB等。對(duì)我國(guó)大多數(shù)用戶來(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。儀器專用總線在吸收 IEEE488 的成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，增加了 10MHz時(shí)鐘線，模擬和數(shù)字混合總線，星形總線等高速總線，定時(shí)關(guān)系嚴(yán)格，兼有計(jì)算機(jī)總線和儀器總線的優(yōu)點(diǎn)。 RS232 總線是早期采用的通用串行總線，將帶有 RS232 標(biāo)準(zhǔn)總線接口的儀器作為 I/O 接口設(shè)備，通過(guò) RS232 串口總線與計(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/PI、 ActiveX 等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù) ，是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件。像許多通用的軟件一樣， LabVIEW 提供了 Windows、 UNIX、 Linux、 Macintosh OS等多種版本。在許多情況下，使用 VI 可以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)儀器，不僅在屏幕上出現(xiàn)一個(gè)惟妙惟肖的 標(biāo)準(zhǔn)儀器面板，而且其功能也與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)儀器相差無(wú)幾。設(shè)計(jì)者可把一個(gè)復(fù)雜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)分為多個(gè)子系統(tǒng)，每一個(gè)都可完成一定的功能。 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)概述 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)涉及到以下幾個(gè) 最重要的概念： 1）數(shù)據(jù)庫(kù) (DataBase)是長(zhǎng)期儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。 邏輯層是數(shù)據(jù)抽象的中間層，描述數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)整體的邏輯結(jié)構(gòu)。 ③ 數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行管理：數(shù)據(jù)庫(kù)在建立、運(yùn)用和維護(hù)時(shí)由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一控制，以保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、多用戶對(duì)數(shù)據(jù)的并發(fā)使用及發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù)，從而保證數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)模型及各部分功能模塊方案確定以后，各部分功能模塊只針對(duì)數(shù)據(jù) 庫(kù)，因此其開(kāi)發(fā)調(diào)試工作可以獨(dú)立開(kāi)展，互不影響，明顯內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 20 提高了程序的開(kāi)發(fā)效率。 Access 數(shù)據(jù)庫(kù)由七種對(duì)象組成，它們是表、查詢、窗體、報(bào)表、宏、頁(yè)和模塊。 ADO 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作步驟一般分為如下幾步： ① 創(chuàng)建數(shù)據(jù)源名 (DSN)； ② 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)連接 (Connection)； ③ 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象； ④ 操作數(shù)據(jù)庫(kù)； ⑤ 關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象和連接。 通過(guò)虛擬儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)操作的優(yōu)點(diǎn)是： 安全性得到保證。 如圖 。 2）數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)特征的抽象，描述的是數(shù)據(jù)的共性。 ③ 便于實(shí)現(xiàn)“測(cè)試集成”和虛擬儀器庫(kù)的思想。這為程序的調(diào)試和參數(shù)的設(shè)定帶來(lái)諸多的方便。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 17 2）流程圖：流程圖提供 VI 的圖形化源程序。 目前，在以 PC 機(jī)為基礎(chǔ)的測(cè)試和工控軟件中， LabVIEW 的市場(chǎng)普及率僅次于 C++/C 語(yǔ)言。LabWindows/CVI 是為熟悉 C 語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)人員準(zhǔn)備的，是在 Windows 環(huán)境下的標(biāo)準(zhǔn)ANSIC 開(kāi)發(fā)環(huán)境。這些軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供了強(qiáng)大的儀器軟面板設(shè)計(jì)工具和各種數(shù)據(jù)處理工具，再加上虛擬儀器硬件廠商提供的各種 硬件的驅(qū)動(dòng)程序模塊，簡(jiǎn)化了虛擬儀器的設(shè)計(jì)工作。 PXI 增加了用于多個(gè)板卡同步的觸發(fā)總線和 10MHz 參考時(shí)鐘、用于精確定時(shí)的星形觸發(fā)總線，以及用于相鄰模塊間高速通信的局部總線等，來(lái)滿足實(shí)驗(yàn)和測(cè)量用戶的要求。每臺(tái) GPIB 儀器有單獨(dú)的地址，由計(jì)算機(jī)控制操作。在性能上，隨著 A/D 轉(zhuǎn)換技術(shù)，濾波技術(shù)和信號(hào)調(diào)理技術(shù)的發(fā)展， DAQ 卡的采樣速率已達(dá) 1GB/s，精度高達(dá)24 位，通道數(shù)高達(dá) 64 個(gè)，并具有數(shù)字 I/O，模擬 I/O 和計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器等通道。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器設(shè)計(jì)日趨模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)工作量大大減小。計(jì)算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 12 5） 虛擬儀器開(kāi)放、靈活，與計(jì)算機(jī)同步發(fā)展，與網(wǎng)絡(luò)及其他周邊設(shè)備互聯(lián)。 1） 傳統(tǒng)儀器的面板只有一個(gè)，上面布置了種類繁多的顯示和操作元件。由于 VI 的模塊化、開(kāi)放性和靈活性，以及軟件是關(guān)鍵的特點(diǎn)，當(dāng)用戶的測(cè)試要求變化時(shí)可以方便地由用戶自己來(lái)增減硬、軟件模塊，或重新配置現(xiàn)有系統(tǒng)以滿足新的測(cè)試要求。虛擬儀器是智能儀器之后的新一代測(cè)量?jī)x器。輪胎內(nèi)部組成材料的不均勻必然導(dǎo)致其內(nèi)部溫度上升速度的不均勻，最終使得其內(nèi)部各區(qū)域硫化程度的不均勻。1℃以內(nèi)。若抽真空過(guò)度，膠囊會(huì)緊貼中心機(jī)構(gòu)，上環(huán)下降時(shí)容易夾破膠囊（ B型硫化機(jī)）。 第 4 步可采用兩種方式：用高壓蒸汽把膠囊中的過(guò)熱水趕回除氧器或設(shè)置一熱水回收罐。首先向膠囊中通入低壓氮?dú)饣蛘羝M(jìn)行定型，然后在通入 190~210 度高壓飽和蒸汽之后，再向膠囊中通入 ~ 兆帕高純氮?dú)膺M(jìn)行增壓硫化。下面簡(jiǎn)要介紹四種內(nèi)溫硫化方式的基本步驟及優(yōu)缺點(diǎn)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 5 第二章 輪胎硫化技術(shù) 輪胎硫化的目的及意義 輪胎硫化是輪胎加工生產(chǎn)過(guò)程中很重要的一 個(gè)環(huán)節(jié) 。然而傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集儀器在此方面受到很大的限制。 1997 年美國(guó) NI公司推出了一種新的儀器總線標(biāo)準(zhǔn) PXI 總線標(biāo)準(zhǔn)。 1982 年美國(guó)西北儀器公司總裁德 七十年代初第一片微處理器問(wèn)世，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)從此發(fā)展迅猛， 在其影響下測(cè)量?jī)x器呈現(xiàn)出新的活力并取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。它是由計(jì)算機(jī)軟件結(jié)合數(shù)據(jù)采集硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，用戶可以根據(jù)自己的需要任意選擇配件和定義儀器的功能，因此它可以進(jìn)行輪胎硫化過(guò)程中溫 度、壓力的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、及遠(yuǎn)程訪問(wèn)，具有極大的靈活性和通用性。這樣生產(chǎn)出的輪胎，經(jīng)常出現(xiàn)過(guò)硫化和欠硫化現(xiàn)象，另外工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。virtual instrument。它功能強(qiáng)大，操作靈活，完全圖形化界面，風(fēng)格簡(jiǎn)約，符合傳統(tǒng)設(shè)備的使用習(xí)慣，用戶不經(jīng)培訓(xùn)即可迅速掌握操作規(guī)程。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬(wàn)字。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。 作者簽名： 日 期： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈 交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 ：任務(wù)書、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 基于虛擬儀器的輪胎硫化溫度 、 壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) — 數(shù)據(jù)庫(kù)部分軟件設(shè)計(jì) 是 以虛擬儀器為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫(kù)為中心，數(shù)據(jù)采集和管理重點(diǎn)。database。 現(xiàn)代控制硫化過(guò)程的方法是根據(jù)蒸汽管道內(nèi)的溫度實(shí)時(shí)調(diào)整硫化時(shí)間的等效硫化控制。 虛擬儀器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 虛擬儀器是微電子、通信、計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物。伴隨微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展及在電工電子測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，測(cè)量?jī)x器也不斷進(jìn)步和發(fā)展，出現(xiàn)了智能儀器。 伯克提出了微機(jī)化儀器的概念，也就是人們現(xiàn)在常提到的卡式儀器。制定 PXI 規(guī)范的目的是為了將 PC 的性能價(jià)格比優(yōu)勢(shì)和 PCI 總線面向儀器領(lǐng)域的必要擴(kuò)展結(jié)合起來(lái)，以期形成一種主流的虛擬儀器測(cè)試平臺(tái)。 基于虛擬儀器技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的提出在一定程度上解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集所面臨的問(wèn)題，虛擬儀器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)成為當(dāng)今數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。橡膠在未硫化之前，分子之間沒(méi)有產(chǎn)生交聯(lián)，因此缺乏良好的物理機(jī)械性能，實(shí)用價(jià)值不大。 （ 1）過(guò)熱水硫化。優(yōu)點(diǎn)是，與全蒸汽硫化方式相比，減少了蒸汽耗費(fèi)，降低了能源消耗，增加了膠囊壽命，提高了合格率。 第 6 和 7 步可采用單路或雙路。 輪胎硫化的工藝要求 1） 本控制系統(tǒng)可設(shè)定的硫化曲線， 隨時(shí)可供觀察輪胎硫化工程中實(shí)際溫度、壓力 變化和設(shè)定的曲線進(jìn)行比較 。 6）罐體上、下的溫度差超過(guò)輸入的設(shè)定溫度時(shí)，自動(dòng)排放罐底冷凝水，保證硫化罐體內(nèi)溫度的平穩(wěn)性、均一性，在排放冷凝水后一分鐘內(nèi)允許有 177。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 9 圖 輪胎截面圖 2）如何準(zhǔn)確確定輪胎的硫化時(shí)間。 虛擬儀器的核心技術(shù)思想就是“軟件即是儀器” 。這樣，當(dāng)用戶從一個(gè) 項(xiàng)目轉(zhuǎn)向另一個(gè)項(xiàng)目時(shí)，就能簡(jiǎn)單地構(gòu)造出新的 VI 系統(tǒng)而不丟失己有的硬件和軟件資源。由此導(dǎo)致許多識(shí)讀和操作 錯(cuò)誤。 6） 由于其以 PC 為核心，使得許多數(shù)據(jù)處理的過(guò)程不必像過(guò)去那樣由測(cè)試儀器本身來(lái)完成，而是在軟件的支持下，利用 PC 機(jī) CPU 的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能來(lái)完成，使得基于虛擬儀器的測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試精度、速度大為提高，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、多任務(wù)測(cè)量。這種結(jié)合基本有兩種方式，一種是將計(jì)算機(jī)裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。 通常虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)硬件組成部分是由傳感器部件、信號(hào)調(diào)理及信號(hào)采集部件（如外置或內(nèi)置數(shù)據(jù)采集卡、圖形圖像采集卡及攝像機(jī)及其用于輔助測(cè)量并能與計(jì)算機(jī)通訊的常規(guī)儀器等）、 通用計(jì)算機(jī)、