【正文】 采用不銹鋼外殼封裝，內部填充導熱材料和密封材料灌封而成，尺寸小巧，適用于精密儀器、恒溫設備、流體管道等溫度的測量，非常經濟實用。接地最常見的例子是通過墻上的接地引出線，如信號發(fā)生器和電源。 采樣結果的輸出方式：采樣結果可放在一個數(shù)組中，也可放在某一緩沖區(qū)中。 數(shù)據(jù)采集卡的組成 數(shù)據(jù)采集卡主要由以下四部分組成： 1. 多路開關 多路開關將多路信號輪流切換到放大器的輸入端，以實現(xiàn)多路信號的分時采集。一般把連接點放在隔熱塊上以減小這一影響，使兩個節(jié)點處以同一溫度 下，從而降低誤差。熱敏電阻和電阻串聯(lián)產生分壓，其阻值變化使得節(jié)點處的電壓也產生變化，該電路的精度取決于熱敏電阻和電阻的誤差以及參考電壓的精度。繼 “ 軟件就是儀器 ” 的概念之后，很可能出現(xiàn) “ 網(wǎng)絡就是儀器 ” 的新觀念。這是一個功能強大且靈活的軟件，利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程 及使用過程都生動有趣。驅動程序的實質是為用戶提供了用于儀器操作的較抽象的操作函數(shù)集，它是虛擬儀器核心軟件之一。 虛擬儀器的發(fā)展隨著微機的發(fā)展和采用總線方式的 不同，可分為五種類型： 1. PC 總線 ——插卡型虛擬儀器 2. 并行口式虛擬儀器 3. GPIB 總線方式的虛擬儀器 4. VXI 總線方式虛擬儀器 5. PXI 總線方式虛擬儀器 虛擬儀器系統(tǒng)軟面板的設計標準 虛擬儀器軟面板是用戶用來操作儀器，與儀器進行通信，輸入?yún)?shù)設置，輸出結果顯示的用戶接口。 虛擬儀器的組成原理 虛擬儀器充分利用了當代先進的科技產品和技術 ， 如計算機、模塊化的數(shù)據(jù)采集調理電路及總線技術等 .虛擬儀器由 硬件設備與接口、設備驅動軟件和虛擬儀器面板組成。 虛擬儀器（ virtual instrumention）是基于計算機的儀器。系統(tǒng)軟件部分通常用專 用的虛擬儀器開發(fā)語言（如 LabVIEW）編寫而成，并可通過 Inter 實現(xiàn)網(wǎng)絡擴展。虛擬儀器中應用程序將可選硬件（如 GPIB， VXI， RS232， DAQ 板）和可重復用庫函數(shù)等軟件結合在一起，實現(xiàn)了儀器模塊間的通信、定時與觸發(fā)。 DAQ（ Data Acquisition）儀器，即數(shù)據(jù)采集儀器是一種典型的虛擬儀器，以微型計算機為平臺，將計算機硬件（如某類總線）和計算機軟件（虛擬儀器應用軟件）結合起來，實現(xiàn)特定儀器測量和分析的功能。 其中當溫度采集部分應用溫度傳感器來完成對所需數(shù)據(jù)的初步采集后，再利用適當輔助步驟與 NIM 系列數(shù)據(jù)采集卡 6221 相連接，然后運用 LabVIEWDAQ 進行編程對所接收到的相關數(shù)據(jù)進行相應的處理，當溫度不在預設范圍時，也可通過 LabVIEW 編程發(fā)布相關改變指令通過 6221 傳輸?shù)綄獔?zhí)行機構，實現(xiàn)溫度 的改變。國內虛擬儀器行業(yè)至今還沒有形成具有自主知識產權的虛擬儀器核心開發(fā)技術，也沒有相關的行業(yè)標準。它實用性強，功能齊全，技術先進，使人們相信這是科技進步的成果。 20 世紀 70 年代以來，計算機、微電子等技術迅猛發(fā)展，在其推動下，測控儀器與技術不斷進步，相繼誕生了智能儀器、 PC 儀器、 VXI 儀器、虛擬 儀器及互換性虛擬儀器等微機化儀器及其自動測控系統(tǒng)，計算機與現(xiàn)代化儀器設備間的界限日漸模糊，測控領域和范圍不斷拓寬。 23 溫度傳感器 5 虛擬儀器的概念 作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）任務書 設計（論文）題目： 基于 LabVIEW的遠程溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng) 研究 姓名 院系 專業(yè) 班級 學號 指導老師 職稱 教研室主任 一、基本任務及要求： 設計一個基于 LabVIEW 的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，采用適當?shù)臏囟葌鞲衅鞑杉綔?度信號后由 NI M 系列數(shù)據(jù)采集卡 6221 將數(shù)據(jù)傳至主機。 第十周至第十一周：整理設計資料，撰寫畢業(yè)設計論文。 8 虛擬儀器的軟件結構 16 固態(tài)熱傳感器 實踐證明虛擬儀器是一種優(yōu)秀的解決方案，能夠高效的實現(xiàn)各種測控任務。由單片集成電路構成的溫度傳感器的種類越來越多，測量的精度越來越高，響應時間越來越短，因其使用方便、無需變換電路等特點已經得到了廣泛的應用。圍繞這些核心軟件還陸續(xù)開發(fā)出多種附件。虛擬儀器的發(fā)展將本著跟隨通用計算機走、跟著通用軟件走、跟著網(wǎng)絡走的指導思想。 其中，硬件的功能是獲取被測試的物理信號，提供信號傳輸?shù)耐ǖ?。相信隨著科技的不斷創(chuàng)新發(fā)展，隨著人們對其更需人性化的需求，虛擬儀器的發(fā)展也將會不斷地更上一個臺階，讓其發(fā)揮出應有而更廣泛的的功效，讓人們的生活更加美好 [2]。虛擬儀器的組成與傳統(tǒng)儀器一樣，主要由數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)分析和處理、結 果顯示三部分組成 ， 如圖 所示 ： tR a t e 圖 虛擬儀器的內部功能的劃分 基于 LabVIEW 的遠程溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)研究 8 對于傳統(tǒng)儀器，這三個部分幾乎均由硬件完成；對于虛擬儀器，前一部分由硬件構成，后兩部分主要由軟件實現(xiàn)。這些軟件開發(fā)平臺提供了強大的儀器軟面板設計工具和各種數(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動程序模塊，簡化了虛擬儀器的設計 工作。 虛擬儀器具有以下特點： ? 軟件是虛擬儀器 的核心，性價比高， 虛擬儀器技術是在 PC 技術的基礎上發(fā)展起來的，所以完全 繼承 了以現(xiàn)成即用的 PC 技術為主導的最新商業(yè)技術的優(yōu)點。流程圖中包括前面板上的控件連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結構和連線等。當傳感器輸出的信號比較小，可以用放大器放大和緩沖輸入信號，如果采用的是可編程增益放大器就可以通過計算機進行增益選擇控制確定增益倍 數(shù)。從交通監(jiān)控系統(tǒng)到大學實驗室 ， 從部件自動測試到工業(yè)過程控制 ， 虛擬儀器應用的例子不勝枚舉。標準化、通用化、系列比、模塊化以及開放式的體系結構等， VXI 系統(tǒng)的觀念將成為電子測量儀器儀表變革的重要方向。的熱敏電阻在 0℃時電阻則為 。熱電偶產生的電壓很小，通常只有幾毫伏。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務，具體地說，就是采集傳感器輸出的模擬新海并轉換成計算機能識別的數(shù)字信號，然后送入計算機，根據(jù)不同的需要由計算機進行相應的計算和處理，得出所需的數(shù)據(jù)。 選擇量程：一般根據(jù)輸入信號是單極性還是雙極性，選擇合適量程。測量系統(tǒng)可以分為差分 (Differential)、參考地單端 (RSE)、非參考地單端 (NRSE)三種類型。 硬件主要組成部分 溫度傳感器 溫 度傳感器 是指能將溫度量轉換成容易被測量處理的電信號的設備或裝置。 三線制 Pt100 要求引出的三根導線截面積和長度均相同，測量鉑電阻的電路一般是不平衡電橋，鉑電阻作為電橋的一個橋臂電阻，將導線一根接到電橋的電基于 LabVIEW 的遠程溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)研究 24 源端，其余兩根分別接到鉑電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，當橋路平衡時，導線電阻的變化對測量結果沒有任何影響，這樣就消除了導 線線路電阻帶來的測量誤差， 溫度與電壓關系的分析： Pt100 采集的電壓為線性，因此采用線性分析來分析電流與溫度之間的關系。 按測量方式分類可以分為以下兩大類測試系統(tǒng)： 1）差分測試系統(tǒng) (DIFF) 2）單端測試系統(tǒng) 基于 LabVIEW 的遠程溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)研究 22 單端測試系統(tǒng)所有信號都參考一個公共參考點，即儀器放大器的負極。 信號采集 采集信號類型 一般情況下，信號所運載信息是很廣泛的，比如：狀態(tài) (State)、速率 (Rate)、電平(Level)、形狀 (Shape)、頻率成分 (Frequency Content)。 3. 采樣保持器 基于 LabVIEW 的遠程溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)研究 19 采樣保持器取出待測信號在某一時刻的瞬時值，即實現(xiàn)信號的時間離散化，并在A/D 轉換過 程中保持信號不變。市場上還可以買到熱電偶信號調節(jié)器，如模擬器件公司 的 AD594/595，可用來簡化硬件接口。有些場合需要精度為 1%的電阻，而有些可能需要精度為 %的電阻。 溫度測量應用非常廣泛，不僅生產工藝需要溫度控制，有些電子產品還需對它們自身的溫度進行測量，如計算機要監(jiān)控 CPU 的溫度，馬達控制器要知道功率驅動 IC的溫度等等，下面介紹幾種常用的溫度傳感器。虛擬儀器產業(yè)無論在規(guī)模還是在質量上都難以與國外同行匹敵，國外虛擬儀器產品幾乎壟斷了國內的市場。另一種是采用圖形化編程方法，如LabVIEW， HPVEE，采用圖形化編程的優(yōu)勢是軟件開發(fā)周期短、編程較簡單，特別適合工程技術人員使用。根據(jù)測試任務確定儀器軟面板具體測試、測量功能，開關、控制等設置要求。 測試軟件是虛擬儀器的主心骨。隨著計算機功能的日益強大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強大，目前已經出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。這里主要講數(shù)據(jù)采集卡。這樣，當用戶從一個項目轉向另一個項目基于 LabVIEW 的遠程溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)研究 7 時，就能簡單地構造出新的 VI 系統(tǒng)而不丟失己有的硬件和軟件資源。典型的 GPIB 儀器系統(tǒng)由一臺PC、一塊 GPIB 接口板卡和若干臺 GPIB 儀器通過 GPIB 標準總線連接而成。所謂虛擬儀器是基于計算機的軟硬件測試平臺，它可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、頻譜分析儀等；可集成于自動控制、工業(yè)控制系 統(tǒng)之中；可自由構建成專有儀器系統(tǒng)。伴隨網(wǎng)絡技術的高速發(fā)展，出現(xiàn)了以網(wǎng)絡為基礎、虛擬儀器為核心的 “虛擬實驗室 ”的概念。單片機具有處理能強、運行速度快、功耗低等優(yōu)點，應用在溫度測量與控制方面，控制簡單方便，測量范圍廣，精度較高。傳輸介質組成的通信網(wǎng)絡主要完成數(shù)據(jù)的通信與采集，這種 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是整個測控系統(tǒng)的主體，是完成測控任務的主力。 26 前面板設計圖 23 硬件總體概述 19 信號采集 7 虛擬儀器 I/O 接口設備 5 虛擬儀器簡介 2 設計方案的總體思路 設計的主要任務是： ① 查閱相關資料確定總體設計方案； ② 根據(jù)課題要求確定硬件方案、硬件設計； ③ 軟件設計，學習 LabVIEW 可視化編程軟件，對軟件的具體模塊編程并對信號進行處理； ④ 完成文獻綜述、開題報告及畢業(yè)設計說明書及設計說明書的撰寫工作。完成硬件設計。 20 采集信號類型 23 硬件主要組成部分 26 前面板設計原則 35 參 考 文 獻 本文首先概述了測控技術和虛擬儀器技術在國內外的發(fā)展及以后的發(fā)展趨勢，探討了虛擬儀器的總線及其標準、框架結構、 LabVIEW 開發(fā)平臺，然后介紹了數(shù)據(jù)采集的相關 理論，給出了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件結構圖。在對多類型、多通道信號同時進行檢測和控制中，傳統(tǒng)的測控系統(tǒng)能力有限。 LabVIEW 的功能不斷豐富和強大。虛擬儀器的興起是測試儀器技術的一次 “革命 ”，是儀器領域的一個新的里程碑，未來的 VI 完全可以覆蓋計算機輔助測試的全部領域。用戶通過友好的圖形界面（稱為虛擬