【正文】 伴隨 上述變化，熱電偶的熱電動勢也將極其敏感地發(fā)生變化。因此，除了定期檢定外，為了減少誤差，經(jīng)常抽檢套管是否結(jié)焦 也是必要的。普通的溫度傳感器不僅跟不上被測對象的溫度變化速度出現(xiàn)滯后， 而且也會因 達不到熱平衡 而產(chǎn)生測量誤差。在測溫時需要保持一定時間，才 能使兩者達到熱平衡， 而 保 持時間的長短，同測溫元 件的熱響應時間有關(guān)。 當然，具體插入深度還必須兼顧容器體積或管道內(nèi)徑等 因 素。金屬保護管因其導熱性能好，其插入深度應該深一些。測溫點的選擇： 熱電偶的安裝位置，即測溫點的選擇是最重要的，選擇 測溫點時應具有典型性、代表性，否則將失去測量與控制的意義。軟件自動顯示冷、熱端溫度及電壓，畫出溫度變化曲線。由基于 LabVIE1V 的軟件采用二次查表法加線性插值實現(xiàn)溫度的測量與顯示。 熱電偶測溫 的硬件由熱電偶傳感器、集成溫度傳感器 、 AD590、信號調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集卡及 PC 四部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。而虛擬儀器的出現(xiàn)可以較好的解決這樣一些問題。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明 書（畢業(yè)論文） 17 電阻 爐熱電偶測溫 熱電偶是一種應用廣泛的測溫儀表，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、能夠遠距離傳送和多點測量等優(yōu)點。傳感器采用 K 型熱電偶，它的的精度分為三級： 級在 01000℃之間，其誤差 為177。 AD590 半導體集成溫度傳感器是一種二端式器件，測溫范圍 55150℃ ，工作電壓 430V， AD590 是一種恒流源形式的溫度傳感器，只需要在其二端加上一定工作電壓則其輸出電流隨溫度變化而變化，其線性電流輸出為 1uA/K， 即溫度每變化 1 攝氏度其輸出電流變化 1 毫安?？啥唐谠谶€原氣氛中使用， 但必須加密封保護管 401100 401300 20040 銅 銅鎳 (康銅 ) T 用于在 200℃ 到 400℃范圍內(nèi)測溫，特性是測溫密度精度高，穩(wěn)定性好，低溫時靈敏度高， 價格低廉 40350 40350 20040 鎳鉻 銅鎳（康銅） E 用于氧化或弱還原性氣氛中測溫，按其偶絲直徑不同，測溫范圍為 200 到 900，具有穩(wěn)定好，靈敏度高，價格低廉等優(yōu)點 40800 40900 20040 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明 書（畢業(yè)論文） 16 鐵 銅鎳（康銅） J 用于氧化和還 原氣氛中測溫，也可以在真空和中性氣氛中測溫，按其偶絲直徑不同，測溫范圍為 40 到 750℃ ，具有穩(wěn)定性好，靈敏度高，價格低廉等優(yōu)點 40750 40750 鉑銠 13鉑 R 用于氧化中氣氛中測溫，長期最高使用溫度為 1300 ℃ ，短期最高使用溫度為1600℃ ，不推薦在還原氣氛中使用，但短期內(nèi)可以用于真空測溫 01600 01600 集成溫度傳感器。 熱電偶的分類 ： 目前， 使用較廣泛的熱電偶有幾十種，但國際電工委員會只對其中 D （ S ） G ( S )r e u_ y內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明 書（畢業(yè)論文） 15 幾種已被國際公認，性能優(yōu)良和產(chǎn)量最大的熱電偶制定國際標準。熱電偶的冷端溫度補償 ： 熱電偶在使用中的一個重要問題是冷端溫度補償，因為熱電偶的輸出熱電勢取決于熱端和冷端的溫差，實際使用中，其冷端所處的溫度經(jīng)常變化。本系統(tǒng)選用一階慣性加純滯后環(huán)節(jié)（ ）作為電阻爐模型。因此我們采用模型仿真結(jié)果與實際控制系統(tǒng)比較的方式進行模型檢驗。為獲取電阻爐針對仿真足夠精確的數(shù)學模型，其他的辨識方法和模型結(jié)構(gòu)也被加以比較和嘗試，如作圖法，兩點法獲取一階慣性加純滯后模型，二階慣性加純滯后系統(tǒng)模擬法等。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明 書（畢業(yè)論文） 12 第三章 溫度傳感器的分類及 溫度信號的檢測 將采集到的實驗數(shù)據(jù)經(jīng)過預處 理后即可作為辨識數(shù)據(jù)源，本文采用多項式擬合算法得到電阻爐的數(shù)學模型，具體算法如下：假定辨識對象的傳遞函數(shù)結(jié)構(gòu)為 ? ? m m 1m m 1 1 0n n n 1 n 1 1b s b s b s b G s a s a s a s 1????? ? ? ?? ? ? ? ? (n m) ()h(t)為系統(tǒng)的單位階躍響應，根據(jù) Laplace 變換終值定理，有 0000lim ( ) lim ( )tsk h t G s b? ???? () 定義 100( ) [ ( )]th t k h d? ? ? ?? () 則 1 0 11{ ( ) } [ ( ) ] ( )L h t k G s G ss? ? ? () 那么 ? ?1 1 1 0 1 10l i m l i m ( )tsk h t G s k a b? ? ?? ? ? ? () 同理，定義 110( ) [ ( ) ]t rrh t k h d? ? ?? ? ? ?? () 則 111{ ( ) } [ ( ) ] ( )r r r rL h t k G s G ss ??? ? ? () 11 1 2 00l i m ( ) l i m ( ) ( 1 ) . . . ( 1 ) rrr r r r r r rtsk h t G s b K a k K a????? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? () 于是得到如下線性方程組 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明 書（畢業(yè)論文） 13 1 1 1 2 2 . . . 0 001 0 1 12 1 1 1...( 1 ) ( 1 )rrr r r r rkbk k a bk k a bk b K a k a K a?? ? ? ? ??????? ? ? ? () 其中 b0,b1,…… bm和 a1,a2,… ..an 為待求解系數(shù) ， 參數(shù) kr,r=0,1,2,… n+m 通過數(shù)值積分算的。網(wǎng)絡(luò)化的虛擬儀器可以為遠程故障診斷提供形象生動的現(xiàn)場資源，增強臨場感。 85%的全球 500 強制造型企業(yè)是 NI 虛擬儀器技術(shù)的用戶。利用這些虛擬儀器，學生在計算機上就可以學習和掌握儀器原理，功能與操作，并通過儀器與儀器，儀器與電路的相互配合，完成實際測試過程，達到與用實際儀器教學相同的目的。 實驗室應用 。即使像數(shù)字萬用表，發(fā)生器等基礎(chǔ)測量儀器，國產(chǎn)的與進口的產(chǎn)品在功能上，易用性方面仍存在差距。 儀器制造業(yè)是代表一個國家科技和工業(yè)發(fā)展水平的一個重要領(lǐng)域。傳統(tǒng)的軟件設(shè)計方法使得實際工程人員很難掌握和修改專業(yè)人員編寫的軟件，工作積極性和創(chuàng)造力受到影響，許多項目實際效果并不理想。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明 書（畢業(yè)論文） 10 工業(yè)自動化 。它功能強大，可實現(xiàn)示波器、邏輯分析儀、頻譜儀、信號校正器等多種普通儀器全部功能，配以專用探頭和軟件還可以檢測特定系統(tǒng)的參數(shù)，如汽車發(fā)動機參數(shù)、汽油標號、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，風格簡約，符合傳統(tǒng)設(shè)備的使用習慣，用戶不經(jīng)培訓即可迅速掌握 操作規(guī)程 ； 它集成方便不但可以和高速數(shù)據(jù)采集設(shè)備構(gòu)成自動測量系統(tǒng)，而且可以和控制設(shè)備構(gòu)成自動控制系統(tǒng)。虛擬儀器軟件對于將這些技術(shù)尖端的硬件組成變成實際可用的儀器系統(tǒng)是必不可缺的。用戶可以通過虛擬儀器來簡化一臺復雜的獨立儀器的操作，虛擬儀器也可以只作為集中控制儀器的一個部分，只實現(xiàn)其中的一部分功能，其使用是相當靈活的。虛擬儀器在性價比、靈活性以及用戶使用方便方面，具有傳統(tǒng)儀器不可比擬的優(yōu)勢。這樣，在每個分面板上就可以實現(xiàn)功能操作的單純化與面板布置的簡潔化，從而提高操作的準確性和便捷性。流程圖包括內(nèi)置于 LabVIEW VI 庫中的函數(shù) (functions)和結(jié)構(gòu)(stoctures)，還包括與前面板上的控制對象、顯示對象對應的連線端子 (terminals)。前面板是 LabVIEW 程序的圖形用戶接口，此接口集成了用戶輸入，并顯示程序的輸出，相當于傳統(tǒng)儀器的面板。通過儀器驅(qū)動程序可以與大多數(shù)儀器進行通訊。另外，它還有一個多線程和用于最大限度提高系統(tǒng)性能的優(yōu)化圖形編輯器。先進的 ActiveX 技術(shù)融合了簡單的拖動編程方法，儀器控制和數(shù)據(jù)采集在開發(fā)向?qū)У囊龑伦兊檬趾唵?，使用戶十分容易地開發(fā)自己的儀器，并將其立即投入使用。 LabVIEW 簡化了虛擬儀器系統(tǒng)的開發(fā)過程，縮短了系統(tǒng)的開發(fā)和調(diào)試周期，它讓用戶從煩瑣的計算機代碼 編寫中解放出來，把大部分精力投入系統(tǒng)設(shè)計和分析當中，而不再拘泥于程序細節(jié)。其開發(fā)環(huán)境下提供的應用程序有 180 多種，除了具備其它語言所提供的常規(guī)函數(shù)功能和上述的生成圖形界面的大 量模板外，內(nèi)部還包 括許多特殊的功能庫函數(shù)和開發(fā)工具庫以及多種 設(shè)備驅(qū)動功能。隨著軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，軟件開發(fā)的模塊化、復用化，對各種硬件儀器的驅(qū)動軟件模塊化、標準化，將使 虛擬儀器軟件開發(fā)變得更加方 便。虛擬儀器軟件由兩大部 分構(gòu)成 ： 應用程序和 1/0 接口儀器驅(qū)動程序。無論上述那種 Vl 系統(tǒng)，都是通過應用軟件將儀器硬件與通用計算機相結(jié)合。② GPIB 系統(tǒng) 了： 以 GPIB 標準總線儀器與計算機為儀器硬件平臺組成的虛擬儀器測試系統(tǒng) 。可以根據(jù)實際的情況采用不同的 I/O 接口硬件設(shè)備，如數(shù)據(jù)采集卡 (DAQ)、 GPIB 總線儀器、 VXI 總線儀器、 PXI 總線儀器、串口儀器等。這是一個由通用儀器硬件平臺 (由計算機和數(shù)據(jù)采集卡組成，簡稱硬件平臺 )和應用軟件組成的復雜系統(tǒng)。虛擬儀器既可以作為測試儀器獨立使用，又可以通過告訴計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成復雜的 分布式測試系統(tǒng)，進行遠程測試、監(jiān)控與故障診斷。虛擬儀器通過提供給用戶組建自己儀器的可重用源代碼庫，可以很方便地修改儀器功能和面板，設(shè)計儀器的通信、定時和觸發(fā)功能，實現(xiàn)與外設(shè)，網(wǎng)絡(luò)及其他應用的連接，給用戶一個充分發(fā)揮自己能力和想象力的空間。虛擬儀器將信號分析，顯示，存儲，打印和其他管理集中交由計算機來處理，充分利用了計算機的強大的數(shù)據(jù)處理，傳輸和發(fā)布能力，使得組建系統(tǒng)變得更加靈活、簡單。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明 書（畢業(yè)論文） 5 虛擬儀器的特點 虛擬儀器是計算機技術(shù)介入儀器領(lǐng)域所形成的一種新型的、富有生命力的儀器種類。用戶通過鼠標或鍵盤操作虛擬面板，檢驗儀器的通信和操作。虛擬儀器將計算機資源和儀器硬件、 DSP 技術(shù)結(jié)合，在系統(tǒng)內(nèi)共享軟硬件資源，既有普通儀器的功能，又有一般儀器沒有的特殊功能。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)計自己的儀器系統(tǒng)。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明 書（畢業(yè)論文） 4 第二章 虛擬儀器及應用簡介 虛擬儀器產(chǎn)生于 20 世紀 80 年代，它是由計算機技術(shù)、現(xiàn)代測試技術(shù)和微電子技術(shù)高速發(fā)展而孕育的一項革命性技術(shù)，它把標準化總線、網(wǎng)絡(luò)化 及軟件化作為自己的發(fā)展目標和方向，極其符合未來測試與儀器技術(shù)發(fā)展的要求。 (7)系統(tǒng)運行檢驗，并對所做工作進行了總結(jié)，對未來的研究作了展望。 (3)電阻爐溫 度控制系統(tǒng)的設(shè)計思路及方案，對系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺進行選擇。 文研究的主要內(nèi)容 本文以電阻爐為研究對象，針對電阻爐的溫度，在比較、研究不同控制策略的基礎(chǔ)上，主要對 虛擬儀器在電阻爐溫度控制中的應用進行了研究。操作不方便，控制數(shù)據(jù)無法保存。但若被控對象發(fā)生變化，難于實時的調(diào)整控制參數(shù)，不能滿足實時控制的要求， 而且溫度變化曲線的 記錄不易實現(xiàn)。爐溫低于 700℃ 的電阻爐 ,多數(shù)裝置鼓風機，以強化爐內(nèi)傳熱，保證均勻加熱。根據(jù)需要，爐內(nèi)氣氛可以是普通氣氛、保護氣氛或真空。直接加熱電阻爐可作成真空電阻加熱爐或 保護氣體電阻加熱爐，在粉末冶金中，常用于燒結(jié)鎢、鉭、鈮等制品。輻射式電阻爐以輻射傳熱為主，對流傳熱作用較??；對流式電阻爐以對流傳熱為主，通常稱為空氣循環(huán)電阻爐，靠熱空氣進行加熱，爐溫多低于 650℃ 。最后，根據(jù) 生產(chǎn)中的實際情況，電熱燒結(jié)和控制設(shè)備要求操作方便，易于維護，成本較低等等。電阻爐是熱處理生產(chǎn)中應用最廣的加熱設(shè)備，這樣加熱時均溫過程的測量與控制就成為關(guān)鍵性的技術(shù)。在工業(yè)電爐控制中溫度的控制 是十分重要的 “ 溫控過程要嚴格按照事先設(shè)定的溫度曲線運行 ， 如果意外掉電導致加熱終止或控溫精度低 ，都會導致工業(yè)加熱 的失敗 ”， 因此研究以工業(yè)電阻爐為控制對象 ， 以智能儀表為控制工具的溫控系統(tǒng)具有一定的實際應用價值 。 In this paper, we use incremental PID control algorithm for autotuning parameters. As product of bination of the p