【正文】 測 ，但只能對溫度進(jìn)行數(shù)值顯示，對數(shù)據(jù)的保存讀取操作困難， 基于虛擬儀器的溫度巡檢儀，不僅能顯示溫度數(shù)值，而且能對溫度實(shí)時變化趨勢通過曲線顯示 ， 能給用戶 一 個 友 好的監(jiān)控界面。 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 整個溫度巡檢儀的原理框圖如圖 所示，系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。 圖 給出了 虛擬溫度巡檢儀硬件原理框圖 ： 8 路 熱 電 偶溫 度傳 感 器主 機(jī)L A B V I EW 軟 件數(shù) 據(jù) 分析 和 顯示P C I 6 2 2 1 數(shù)據(jù) 采 集 卡A D 5 9 0前 置放 大多 路 轉(zhuǎn)換 開 關(guān)C d 4 0 5 1低 通濾 波器前 置 放 大多 路 轉(zhuǎn)換 開 關(guān)C d 4 0 5 1電 流 u A電 壓 0 5 vVm V被 測 信 號環(huán) 境 溫 度 圖 系統(tǒng) 硬件原理框圖 溫度傳感器及調(diào)理電路 溫度傳感器 系統(tǒng)選擇 熱電偶作為溫 度傳感器 ，其結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、使用方便、測溫精度較高，可就地測量和遠(yuǎn)傳。下面僅介紹信號 調(diào)理的通用功能。這樣的補(bǔ)償電路是非常昂貴的，所 以通常采用軟件方法進(jìn)行溫度補(bǔ)償。令 AD590 的輸出電流流過 1kΩ 電阻，這樣內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 就將 1uA/k 的電流靈敏度轉(zhuǎn)換為 1mV/k 的電壓靈敏度。某些高性能的數(shù)據(jù)采集卡自?；鶞?zhǔn)電壓芯片 AD580 輸出的 基準(zhǔn)電壓用電阻分壓到 ，接儀表放大器的反相輸入端，設(shè)置 AD524 的放大倍數(shù)為 100，這樣，經(jīng) AD524對兩輸入差值放大后，就可將 0℃～ 50℃的溫度輸入變換為 0— 5V 的電壓輸出，即該溫度測量電路的輸出電壓靈敏度為 100mV/℃。 本設(shè)計(jì)采用軟件冷端溫度補(bǔ)償 ，選擇 AD590 集成溫度傳感器檢測環(huán)境溫度。這樣，測量電壓就包括了熱電偶輸出電壓和冷端電壓兩部分。熱電偶可以用來測量 200℃ ～ 1600℃ 范圍內(nèi)的溫度，有些熱電偶甚至可 測 20xx℃以上溫度。軟件部分采用美國 NI 公司的 LABVIEW 虛擬儀器軟件平臺，來完成對采集進(jìn)來的 八 路溫度信號進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和顯示。 用戶可以根據(jù)需要查詢某一時間段數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)分析 ， 還可根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要進(jìn)行參數(shù)修改。 因此 ,在熱電偶測溫時 ,可接入測量儀表 , 測得熱電勢后 , 即可知道被測介質(zhì)的溫度。在由兩種不同材料的導(dǎo)體 A 和 B 所組成的閉合回路中 , 當(dāng) A 和 B 的兩個接點(diǎn)處于不同溫度 T 和 To 時 , 在回路中就會產(chǎn)生熱電勢 ， 這就是所謂的塞貝克效應(yīng)。 綜上所述， 熱電偶作為測溫元件，其結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、使用方便、測溫精度較高，可就地測量和遠(yuǎn)傳。最常見的熱電阻式溫度傳感器的構(gòu)成材料是鉑、鎳或銅。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 熱電偶測溫原理 溫度傳感器 溫度測量的實(shí)現(xiàn)方法通常是使溫度傳感器與待測物體表面相接觸或浸入待測流體。在對固體表面測溫時，大多采用接觸法。我們據(jù)此分別稱之為接觸法測溫和非接觸法測溫。 VXI 總線將成為未來虛擬儀器的理想硬件平臺，這是由于 VXI 總線的性能決定的；另一方面，基于 PCI 一 DAQ 的虛擬儀器系統(tǒng)由于性價比高、靈活性好而受到大多 數(shù)用戶的青睞，將得到高速的發(fā)展。虛擬儀器在組成和改變儀器的功能和技術(shù)性能方面具有靈活性與經(jīng)濟(jì)性，因而特別適應(yīng)于當(dāng)代科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展和科學(xué)研究不斷深化所提出的更高更新的測量課題和測量需求。設(shè)計(jì)者可把一個復(fù)雜自動檢測系統(tǒng)分為多個子 系統(tǒng)，每一個都可完成一定的功能。這種設(shè)計(jì)思想的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在兩方面： ① 類似流程圖的設(shè)計(jì)思想，很容易被工程人員接受和掌握，特別是那些沒有很多程序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的工程人員。 開關(guān) 圖 隨機(jī)信號發(fā)生器前面板 圖 隨機(jī)信號發(fā)生器程 序框 圖 (2) 流程圖：流程圖提供 VI 的圖形化源程序。使用內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 控制對象(輸入 ) 顯示對象 (輸出 ) 隨 機(jī)數(shù)機(jī)數(shù)機(jī)數(shù)發(fā)生器 結(jié)開關(guān)構(gòu)：循環(huán) 與前面板控件對應(yīng)的連線端子 與前面板控件對應(yīng)的連線端子 它進(jìn)行原理研究、設(shè)計(jì)、測試并實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)時，可以大大提高工作效率。 LabVIEW 集成了與滿足 GPIB、 VXI、 RS232 和 RS485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。但直接由這些語言開發(fā)虛擬儀器系統(tǒng)，是有相當(dāng)難度的。 (5) 串口系統(tǒng) ： 串口系統(tǒng)是以 Serial 標(biāo)準(zhǔn)總線儀器與計(jì)算機(jī)為儀器精簡平臺組成的虛擬測試系統(tǒng)。 (3) VXI(VMEbus eXtension for Insturmenattion)是 VME 總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展， 1993年 VXI 總線 版本被批準(zhǔn)為 EIEE1155 標(biāo)準(zhǔn)，成為開放式工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這種基于計(jì)算機(jī)的儀器，既具有高檔儀器的測量品質(zhì)，又能滿足測量需求的多樣性。可根據(jù)實(shí)際情況采用不同的 1/0 接口硬件設(shè)備，如數(shù)據(jù)采集卡版 (DAQ)、 GPIB 總線儀器、 VXI 總線儀器、串口儀器、 USB 等。隨著計(jì)算機(jī)功能的日益強(qiáng)大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強(qiáng)大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。虛擬儀器特點(diǎn)可以歸結(jié)為以下五個方面 : ① 豐富和增強(qiáng)了傳統(tǒng)儀器的功能 ； ② 突出“軟件就是儀器”的新概念 ； ③ 儀器由用戶自己定義 ； ④ 開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ； ⑤ 便于構(gòu)成復(fù)雜的測試系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)性好。虛擬儀器概念的出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)儀器由廠家定義功能的工作模式，使得用戶可以根據(jù)自己的要求 ，設(shè)計(jì)自己的儀器系統(tǒng)。 怎樣將采到的多路數(shù)據(jù) 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與顯示也是論文難點(diǎn)，首先對采來數(shù)據(jù)進(jìn)行拆分分別處理，再進(jìn)行信號合并便可 同時在 一波形圖上顯示。 本系統(tǒng)采用熱電偶作為溫度檢測元件 ，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 必然存在線性化問題，線性化 采用 軟件處理 ， 調(diào)用公式節(jié)點(diǎn)編寫程序進(jìn)行線性化。目前，基于 PC的 A/D 及 D/A 轉(zhuǎn)換，開關(guān)量輸入 /輸出，定時計(jì)數(shù)的硬件模塊，在技術(shù)指標(biāo)及可靠性等方面已相當(dāng)成熟，而且價格低廉。在極端惡劣工作環(huán)境下，溫度的測量常伴有巨大的撞擊力或高溫氣體的高速流動，其共同特點(diǎn)是溫度高且是瞬態(tài)變化的，響應(yīng)時間可達(dá) ms 甚至us級，測量技術(shù)難度大 。 最后， 文中介紹了數(shù)據(jù)庫的原理 、使用 以 及 用 Access 數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存取 的 方法 。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 作者簽名： 日 期： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（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。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 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)?？梢圆捎糜坝?、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)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 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（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（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 基于 LabVIEW的軟件模塊的設(shè)計(jì)，包括前面板和框圖程序的設(shè)計(jì)。 隨著現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，在工業(yè)控制領(lǐng)域需要對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時采集、控制，例如在發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工領(lǐng)域的生產(chǎn)中都需要對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場采集，而溫度采集又是其中極為重要的部分。 本 課 題 就 將 在 美 國 國 家 儀 器 公 司(NationalInstruments)的虛擬儀器開發(fā)平臺 LabVIEW 上進(jìn)行，虛擬儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀器測量技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它充分利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算處理功能，突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、顯示、傳輸、存儲等方面的限制。 本系統(tǒng)采用虛擬儀器開發(fā)平臺 — LabVIEW 軟件，采用模塊化思想，通過 NI公司的數(shù)據(jù)采集卡 PCI— 6221 采集經(jīng) 熱電偶 溫度傳感器、信號調(diào)理電路輸出的電壓信號，并將 此溫度電壓信號轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)能夠識別的數(shù)字信號。多通道的采樣方式有三種：循環(huán)采樣、 同步采樣和間隔采樣。 虛擬儀器概念 所謂虛擬儀器 (Virtual Instrumention，簡稱 VI )， 在通 用計(jì)算機(jī)平臺上，根據(jù)需求定義和設(shè)計(jì)儀器的測試功能，使得使用者在操作計(jì)算機(jī)時，就像是在操作他自己設(shè)計(jì)的測試儀器一樣 ， 從而完成對被測試對象的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存 取 等功能。在虛擬儀器中計(jì)算機(jī)處于核心地位，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和測試系統(tǒng)更緊 地結(jié)合 形成了一個有機(jī)整體，使得儀器的結(jié)構(gòu)概念和設(shè)計(jì)觀點(diǎn)等都發(fā)生了突性的變化。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。 虛擬儀器 I/O 接口設(shè)備 1/0 接口設(shè)備主要用來完成被測輸入信號的采集、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換。在計(jì)算機(jī)上掛接多個 DAQ 功能模塊，配合相應(yīng)的軟件，就可以構(gòu)成一臺具有多功能的測試儀器?；?GPIB 總線結(jié)構(gòu)的接口卡數(shù)據(jù) 傳輸速率一般低于 500kb/s，不適合與對系統(tǒng)速度要求較高的應(yīng)用。這樣 可保證多廠商產(chǎn)品的互操作性和系統(tǒng)的易集成性。 硬 件 驅(qū) 動 程 序數(shù) 據(jù) 處 理用 戶 界 面 圖 虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 虛擬儀器的開發(fā)軟件 虛擬儀器的開發(fā)語言 虛擬儀器系統(tǒng)的開發(fā) 語言有 ： 標(biāo)準(zhǔn) C， VisualC++， VisualBasci等通用程序開發(fā)語言。 虛擬儀器開發(fā)平臺 —— LabVIEW LabVIEW（ Laboratory Virtual instrument Engineering）是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù) 據(jù)采集和儀器控制軟件。它可以增強(qiáng)你構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。顯然，并非簡單地畫兩個控件就可以運(yùn)行，在前面板后還有一個與之配套的流程圖。在許多情況下，使用 VI 可以仿真標(biāo)準(zhǔn)儀器，不僅在屏幕上出現(xiàn)一個惟妙惟肖的標(biāo)準(zhǔn)儀器面板，而且其功能也與標(biāo)準(zhǔn)儀器相差無幾。而在 LabVIEW 中提供的圖標(biāo) /連接工具，正是為實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)而準(zhǔn)備的。它可以取代測量技術(shù) 在傳統(tǒng)領(lǐng)域的各類儀器。一方面，大力引進(jìn)國外虛擬儀器方面的生產(chǎn)技術(shù) ；另一方面，發(fā)展基于計(jì)算機(jī)的插卡式硬件模塊為主的測控技術(shù)，發(fā)展圖形化平臺的軟件產(chǎn)品，充分利用我們現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)及測控技術(shù)硬件，縮短與國際先進(jìn)水平的差距。所有的溫度測試儀在測溫時其傳感器一般處于兩種狀態(tài) :和被測對象相接觸 ； 和被測對象不接觸。不同材料的導(dǎo)熱機(jī)理是不一樣的。對于氣流速度不高，但溫度較高或者速度較快而溫度不高的情況，測溫仍以接觸法為主 ； 而對高速噴射燃燒的氣流測溫可采用非接觸法。 熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化而變化的特性測量溫度的，電阻值隨溫度增加而增 加。包括溫敏二極管和溫敏三極管，另外，溫敏晶體管及其輔助電路集成同一芯片上可制成集成化溫度傳感器，其優(yōu)點(diǎn)是直接給出正比于絕對溫度的線性輸出數(shù)字量，體積小，便于高精度、大批量生產(chǎn)，是現(xiàn)代 溫度傳感器的主要發(fā)展方向之一，目前常用的有 AD590、DSl8B20 等等。 熱電偶測溫的基本原理是熱電效應(yīng)。在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時 , 只要該材料兩個接點(diǎn)的溫度相同 , 熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢將保持不變 ， 即不受第三種金屬接入回路中的影響 。使用戶能很好的了解現(xiàn)場溫度變化情況，數(shù)據(jù)的存取操作簡單，只需通過按鈕便可實(shí)現(xiàn)操作。硬件部分包括熱電偶溫度傳感器， 溫度信號調(diào)理模塊 ， PCI6221 數(shù)據(jù)采集卡（ DAQ）及 PC 機(jī) 4部分組成。在工作時，只要與顯示儀表配合即可測量氣體、液體、固體的溫度。 冷端 溫度 補(bǔ)償電路設(shè)計(jì) 由于連接熱電偶與 DAQ 板卡的引線要一起所謂的參考連接或冷端連接，這種連接如同熱電偶一樣也要產(chǎn)生輸出電壓 — 即所謂的參考電壓或冷端電壓。 軟件補(bǔ)償?shù)脑硎怯昧硗庖粋€溫度傳感器 直接測量冷端環(huán)境溫度并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的熱電偶表或多項(xiàng)式通過軟件計(jì)算出計(jì)算出所需的補(bǔ)償電壓，然后將測量電壓和補(bǔ)償電壓相加，在用標(biāo)準(zhǔn)的熱電偶多項(xiàng)式或查表法將補(bǔ)償后的電壓換算成溫度值。在將轉(zhuǎn)換后的輸出電壓連接到AD524 儀表放大器的同相輸入