【正文】 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端。 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。硬件部分包括熱電偶溫度傳感器， 溫度信號(hào)調(diào)理模塊 ， PCI6221 數(shù)據(jù)采集卡（ DAQ）及 PC 機(jī) 4部分組成。在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時(shí) , 只要該材料兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同 , 熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)將保持不變 ， 即不受第三種金屬接入回路中的影響 。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(duì)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。對(duì)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(cè)溫仍以接觸法為主 ； 而對(duì)高速噴射燃燒的氣流測(cè)溫可采用非接觸法。所有的溫度測(cè)試儀在測(cè)溫時(shí)其傳感器一般處于兩種狀態(tài) :和被測(cè)對(duì)象相接觸 ； 和被測(cè)對(duì)象不接觸。它可以取代測(cè)量技術(shù) 在傳統(tǒng)領(lǐng)域的各類儀器。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(gè)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(wú)幾。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。 硬 件 驅(qū) 動(dòng) 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(yǔ)言 虛擬儀器系統(tǒng)的開發(fā) 語(yǔ)言有 ： 標(biāo)準(zhǔn) C， VisualC++， VisualBasci等通用程序開發(fā)語(yǔ)言。基于 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(duì)系統(tǒng)速度要求較高的應(yīng)用。 虛擬儀器 I/O 接口設(shè)備 1/0 接口設(shè)備主要用來(lái)完成被測(cè)輸入信號(hào)的采集、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換。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(cè)試系統(tǒng)更緊 地結(jié)合 形成了一個(gè)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。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。 本 課 題 就 將 在 美 國(guó) 國(guó) 家 儀 器 公 司(NationalInstruments)的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái) LabVIEW 上進(jìn)行，虛擬儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀器測(cè)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(chǔ)等方面的限制。 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)。 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?jī)?nèi)容。 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。在極端惡劣工作環(huán)境下，溫度的測(cè)量常伴有巨大的撞擊力或高溫氣體的高速流動(dòng)，其共同特點(diǎn)是溫度高且是瞬態(tài)變化的，響應(yīng)時(shí)間可達(dá) ms 甚至us級(jí)，測(cè)量技術(shù)難度大 。 本系統(tǒng)采用熱電偶作為溫度檢測(cè)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。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)。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(lái)越強(qiáng)大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。這種基于計(jì)算機(jī)的儀器，既具有高檔儀器的測(cè)量品質(zhì)，又能滿足測(cè)量需求的多樣性。 (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(jiǎn)平臺(tái)組成的虛擬測(cè)試系統(tǒng)。 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。 開關(guān) 圖 隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器前面板 圖 隨機(jī)信號(hào)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。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。 VXI 總線將成為未來(lái)虛擬儀器的理想硬件平臺(tái)，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(jià)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。在對(duì)固體表面測(cè)溫時(shí)，大多采用接觸法。最常見的熱電阻式溫度傳感器的構(gòu)成材料是鉑、鎳或銅。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(gè)接點(diǎn)處于不同溫度 T 和 To 時(shí) , 在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì) ， 這就是所謂的塞貝克效應(yīng)。 用戶可以根據(jù)需要查詢某一時(shí)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。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) 20xx℃以上溫度。 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(cè)環(huán)境溫度。某些高性能的數(shù)據(jù)采集卡自。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。 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(cè) 信 號(hào)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(jiǎn)單、制造容易、使用方便、測(cè)溫精度較高，可就地測(cè)量和遠(yuǎn)傳。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第四章 基于虛擬儀器的熱電偶溫度巡檢儀 總體方案設(shè)計(jì) 虛擬溫度巡檢儀簡(jiǎn)介 溫度巡檢儀就是 對(duì) 多 個(gè) 溫度檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行 分時(shí)的 巡回檢測(cè) ，即一臺(tái)儀表便可實(shí)現(xiàn)對(duì)多路溫度檢測(cè)， 雖說智能溫度巡檢儀能完成對(duì)多點(diǎn)溫度的檢測(cè) ，但只能對(duì)溫度進(jìn)行數(shù)值顯示，對(duì)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(duì)溫度實(shí)時(shí)變化趨勢(shì)通過曲線顯示 ， 能給用戶 一 個(gè) 友 好的監(jiān)控界面。 熱電偶測(cè)溫原理 熱電偶是一種感溫元件 , 它能將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電勢(shì)信號(hào) , 通過電氣測(cè)量?jī)x表的配合 , 就能測(cè)量出被測(cè)的溫度。使用熱電偶測(cè)量溫度時(shí)容易引入誤差，由于熱電勢(shì)是因不同金屬材料的結(jié)合產(chǎn)生的，故不同材料連接形成的其他結(jié)也會(huì)在電路中引入電壓變化，這一誤差信號(hào)稱為冷端誤差。固體材料包括金屬材料和非金屬材料。結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，我們必須走引進(jìn)與自行開發(fā)相結(jié)合的道路。圖標(biāo)與連接器在這里相當(dāng)于圖形化的參數(shù)，在設(shè)計(jì)大型自檢系統(tǒng)時(shí)，一步完成一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是相當(dāng)有難度的。還有一個(gè)控制對(duì)象—— 開關(guān)，可以啟動(dòng)和停止工作。除此以外還有 HP 公司的 HP— VEE， HP— TIG 開發(fā)平臺(tái)，美國(guó) Tektrornix 公司的 EzTest， TekTNs 平臺(tái)軟件，這些都是國(guó)際上公認(rèn)的優(yōu)秀的虛擬儀器開發(fā)軟件平臺(tái)。PXI 兼容 Compact PCI 機(jī)械規(guī)范，并增加了空氣冷卻裝置、環(huán)境測(cè)試 (溫度、濕度、振動(dòng)和沖擊實(shí)驗(yàn) )等要求。 動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀、任意波形發(fā)生器等。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。用戶在使用過程中可以根據(jù)需要添加或刪除儀器功能，以滿足各種需求，并且能充分利用計(jì)算機(jī)豐富的軟硬件資源，突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、表達(dá)、傳送、存儲(chǔ)方面的限制。 論文的設(shè)計(jì)任務(wù) 虛擬溫度巡檢儀系統(tǒng)是基于虛擬儀器平臺(tái) 所開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)， 論文的設(shè)計(jì)任務(wù)主要是 利用 虛擬儀器平臺(tái) 的功能構(gòu)建一個(gè)集溫度信號(hào)的采集、存儲(chǔ)、分析、處理和顯示為一體的溫度檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)工藝流程中各點(diǎn)的溫度達(dá)到 實(shí)時(shí)、可靠檢測(cè)的目的。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................................V Abstract ....................................................................................................................................... I 第一章 緒論 .............................................................................................................................. 1 課題研究背景、目的及意義 ..................................................................................... 1 課題研究背景 .................................................................................................. 1 目的及意義 ...................................................................................................... 1 論文的設(shè)計(jì)任務(wù) ......................................................................................................... 2 論文研究的重點(diǎn)和難點(diǎn) ............................................................................................. 3 第二章 虛擬儀器簡(jiǎn)介 .............................................................................................................. 4 虛擬儀器概述 ............................................................................................................. 4 虛 擬儀器概念 .................................................................................................. 4 虛擬儀器的特點(diǎn)及應(yīng)用 .................................................................................. 5 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較 .......................................................................... 5 虛擬儀器的組成 ......................................................................................................... 6 虛擬儀器 I/O 接口設(shè)備 ................................................................................... 7 虛擬儀器的軟件結(jié)構(gòu) ...................................................................................... 9 虛擬儀器的開發(fā)軟件 ............................................................................................... 10 虛擬儀器的開發(fā)語(yǔ)言 .................................................................................... 10 虛擬儀器開發(fā)平臺(tái) —— LabVIEW...