【正文】 從課題的選取到具體構(gòu)思和內(nèi)容，無不凝聚著老師的心血和汗水，在這段寫畢業(yè)論文期間，始終感受著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷，讓我受益匪淺。正是有了她的細(xì)悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)設(shè)計工作順利完成。通過廣泛的調(diào)研和查新，考證了汽鍋漏氣性檢測系統(tǒng)在現(xiàn)實生產(chǎn)安全監(jiān)測中的重要性，分析了傳統(tǒng)監(jiān)測方法對應(yīng)變長期、實時、在線監(jiān)測的局限性和不足，提出基于虛擬儀器和傳感器相結(jié)合的新思想。 基于虛擬儀器的汽鍋漏氣檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 16 圖 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 汽鍋壓力信號 Labview 上位機(jī) 濾波 放大 轉(zhuǎn)換 串口通信 壓力傳感器 存儲 查詢 報警 顯示 參數(shù)設(shè)置 17 硬件總體結(jié)構(gòu) 圖 硬件總體結(jié)構(gòu) 1：充氣閥門 2：待測汽鍋 ：電磁閥 6：電源開關(guān) 8：差壓傳感器 9：繼電器 10：完好的鍋 充氣 放氣 圖 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖 電磁閥 3 電磁閥 4 電磁閥 5 待測汽鍋 完好的汽鍋 差壓傳感器 電磁閥 7 基于虛擬儀器的汽鍋漏氣檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 18 系統(tǒng)模塊介紹 圖 主頁面 主界面主要包括充氣時間、平衡時間、采樣間隔、采集時間、波形圖表、判斷、放氣時間、 start、等控件。 在 LabVIEW 中這個數(shù)據(jù)庫相應(yīng)的數(shù)據(jù)源名稱為 DSN_qiguo。完整的 LabSQL 工具包可在當(dāng)前壓縮包內(nèi)找到，將 LabSQL 文件夾拷貝到 LabVIEW 安裝目錄LabVIEW 下的 文件夾中即可使用。 基于 LabVIEW 語言的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)界面 用 LabVIEW 開發(fā)一套成熟的數(shù)據(jù)采集與管理、監(jiān)測結(jié)果實時動態(tài)顯示界面，模擬工廠生產(chǎn)的過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗。 所以它可 15 以通過對 原理 的 研究 和 設(shè)計 以及最后 測試 最終 實現(xiàn)儀器系統(tǒng) ，大大簡化了其中的過程 。 它是用的是被 稱為 “G” 語言 的 圖形化程序語言。 LabVIEW 可以 滿足 VXI和 RS232 以及 GPIB 和 RS485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡 的所有 功能。 LabVIEW 開發(fā)出來的虛擬儀器 不僅能將 計算機(jī)的能力 發(fā)揮的淋漓盡致，而且在 數(shù)據(jù) 的 處理 上也具備巨大的優(yōu)勢 ， 因此它的儀器開發(fā)前景是相當(dāng)?shù)目捎^ 。 (5) LabVIEW 為系統(tǒng)提供了很多的 DLL（動態(tài)鏈接庫）， DDE（共享庫）， Actives 等可以和 外部軟件 與 代碼 相 連接的機(jī)制。 LabVIEW 的特點 (1) LabVIEW 不需要設(shè)計者使用 文本格式的代碼 進(jìn)行編寫，而僅 僅只需要用 圖形化 語言 編程 即可 。 在 LabVIEW 創(chuàng)建用戶界面 也是十分方便的，因為它 提供 了不少的類似 傳統(tǒng)儀器的控件。 同時 LabVIEW 還擁有用 動畫 的 方式顯示數(shù)據(jù) 和 子程序（子 VI）結(jié)果、設(shè)置 斷點以及 單步執(zhí)行等便于程序調(diào)試 的 傳統(tǒng)程序調(diào)試工具 。 而測試系統(tǒng)就是將這種卡在 標(biāo)準(zhǔn)的 VXI 機(jī)箱 中 插入 然后和 計算機(jī) 連接在一起構(gòu)成的 。用戶可以借助 LabVIEW 軟件的 軟件環(huán)境 進(jìn)行并行編程 的編寫 ， 因為他的環(huán)境不僅具有 數(shù)據(jù)流 的 編程特性 而且LabVIEW RealTime 工具支持對嵌入式平臺多核的開發(fā)， 并且其 軟件的層次是自上而下存在的 。 而這個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用的語言正是 NI 公司的 LabVIEW。 當(dāng)前的儀器正在朝著 計算機(jī) 與 儀器 整合起來的方向發(fā)展 。 偏差的出現(xiàn)是不可避免的，但是要設(shè)定一個范圍就可以了 ； 第五 種 是 零位輸出 受到 微差壓變送器安裝位置的影響。 第三種是變送器 的 輸出信號 穩(wěn)定性不高 。 這種情況首先對 壓 力接口 進(jìn)行 檢查 ，如果它沒有被 堵住或漏氣， 其次就對 接線方式 以及 電源 進(jìn)行 檢查， 如果 電源 是 正常 運(yùn)行的，就對傳感器再簡單的進(jìn)行加壓 ， 這個時候的輸出如果依舊不變，就最后對 傳感器 的 零位輸出 進(jìn)行檢查 ， 此時仍然沒有變化就可以證明傳感器或者 儀表 已經(jīng)壞掉了甚至可能是 系統(tǒng)的其他環(huán)節(jié) 出現(xiàn)的故障。 精度 傳感器的精度是一個關(guān)系到整個 測量系統(tǒng) 測量精度 的 重要性能指標(biāo)。所以適應(yīng)環(huán)境能力的強(qiáng)弱是影響傳感器長期正常工作的重要因素 。 而因為傳感器在此期間的靈敏度不變，所以傳感器的種類選定后量程的選擇就成為了首要的選擇 。 如果 傳感器 具有 高頻率響應(yīng)， 那么就可以測量較寬范圍的 信號頻率 ；如果傳感器具有較低的頻率響應(yīng)，因為其結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)慣性的影響，不可能具有較高的頻率信號可供測量 。 所以 ， 對傳感器要求靈敏度的同時還要對信噪比提出要求，以便減少外界信號干擾系統(tǒng)測量 。 在傳感器的基本選定后再對它參數(shù)等具體性能指標(biāo)進(jìn)行選擇，即可獲得理想的傳感器 。15% 5. 接線方式： 2wire 3wire 6. 電源消耗： 25 mA 5 mA 7. 防護(hù)等級： IP65 選取 原則 因為 原理 和 結(jié)構(gòu) 的不同出現(xiàn)了大量種類的 傳感器， 而如何根據(jù)測量的對象和目的以及環(huán)境影響等因素科學(xué)合理的選取傳感器是每次進(jìn)行測量必須考慮的第一個問題。 工作原理 在 傳感器 薄片 的 表面 通過形變 壓力 對薄片的形狀進(jìn)行從而 產(chǎn)生壓電阻抗 效應(yīng) ， 從而將外力信號轉(zhuǎn)換為 電 信號 是半導(dǎo)體壓 電阻抗 擴(kuò)散壓力傳感器 的工作原理 。 同時，它 也在 槍炮子彈 出膛 一瞬間的膛壓的變化 等 軍事工業(yè) 中 得到了不小的應(yīng)用 。 壓電傳感器在加速度 和 壓力 以及 力等測量 得到了廣泛的應(yīng)用 。 雖然 酒石酸鉀鈉 的 壓電系數(shù) 以及 壓電 的 靈敏度 非常大 ，但是它 的局限性在于只能應(yīng)用在 室溫 環(huán) 境以及 濕度比較低的環(huán)境 。 而壓力傳感器正是被 科學(xué)家 應(yīng)用 這個效應(yīng) 而研究制造出來的 。 9 3 壓力傳感器 壓力 傳感器 作為一種最常見的 工業(yè)傳感器，通常 主要 是 通過 壓電效應(yīng) 來實現(xiàn)制造的 ， 以此它還有一個名字是 壓電傳感器 。 例如 07 到 10 年無線傳感器 的 增長率預(yù)計 不會少于 25%。 從全球來看 ， 汽車市場仍然是傳感器市場增長最快的 ，過程控制市場 僅次其后 ， 同時值得一提的是通訊市場具有很好的發(fā)展前途 。 29．蠕變 ： 輸出 信號在 被測 信號和它的 環(huán)境條件恒定 不變狀態(tài)下一定時間內(nèi)的 變化。 25．長期穩(wěn)定性 ： 傳感器 具備的沒超出 規(guī)定的時間 仍在允許誤差內(nèi)的能力 。 21．熱靈敏度漂移 ：因為 靈敏度的 改變 而 出現(xiàn) 的靈敏度漂移。 17．漂移 ： 傳感器 在一定時間內(nèi) 輸出與被測 信號 無關(guān)的變化量。 13．輸出 ： 傳感器 輸出的和被測信號有 函數(shù)關(guān)系的電 信號 。 9．激勵 ：用以糾正 傳感器 至 正常工作 而施加的 外部電壓或 者外部 電流。 5．重復(fù)性 ： 在短時期內(nèi)重復(fù) 以一致的 測量方法 ，一致的 測量儀器 ，一致的 觀測者 ，一致的 使用條件一致的 地點對 相同的被測信號 進(jìn)行多次 的 連續(xù)測量結(jié)果的 相符 程度：。 (3) 變送器 是作為 輸出 的信號是 標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定信號 的傳感器 ?；瘜W(xué) 類的 傳感器 需要面臨很多的技術(shù)方面的問題 ， 比如說性能的可靠程度 ，規(guī)模 性 生產(chǎn) 的實現(xiàn) ，市場的價格定位 等 問題 ，化學(xué) 類 傳感器 的 增長 都賴于這些問題的完美解決 。物理 類的 傳感器 包括主要是測量與 磁致 的 伸縮 現(xiàn)象 、 壓電效 應(yīng) 以及 極化、離化、光電、熱電、磁電等 相關(guān)的各種關(guān)系的傳感器 。 新 華 詞典中 將 “ 傳感器 ” 如此定義： “ 從現(xiàn)場接收一個作為功率的存在，然后通過一定的轉(zhuǎn)換規(guī)律，將它以另一種作為功率的形式傳到系統(tǒng)采集中心或控制中心去 。 3) 用 LabVIEW 開發(fā)一套成熟的數(shù)據(jù)采集與管理、監(jiān)測結(jié)果實時動態(tài)顯示界面 。適合應(yīng)用到人們生活的新技術(shù)必將得到廣泛地發(fā)展，例如不斷出現(xiàn)以及在市場上份額不斷擴(kuò)大的無線 傳感器和光纖傳感器以及智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器。 工業(yè)及信息化部在 07 年前 3 個季度顯示的數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，雖然金融風(fēng)暴的影響巨大，但是傳感器市場在我國卻出現(xiàn)了逆勢增長的姿態(tài)。傳感器技術(shù)對于 自動化產(chǎn)業(yè)發(fā)展甚至全國工業(yè)建設(shè)的重要性可見一斑。而現(xiàn)在需要做的就是不遺余力的對傳感器電子設(shè)備進(jìn)行大力的發(fā)展。發(fā)展迅猛的實時控制與生產(chǎn)自動化要求計算機(jī)功能的更好發(fā)揮必須將傳感器技術(shù)放到首位來進(jìn)行研究。 傳感器由敏感器件構(gòu)成 , 它可以將接收的一種信號轉(zhuǎn)換成另一種可用的方便傳輸?shù)男盘?，而電信號則是其最為普遍的做法 ,然后通過傳輸進(jìn)行顯示。 傳感器技術(shù)被美國的國防部視為當(dāng)今的 20 項關(guān)鍵技術(shù)之一，在日本它被稱為６大核心枝術(shù)之一，德國的軍用傳感器技術(shù)被優(yōu)先發(fā)展，英國、法國等加大了在傳感器的開發(fā)與投資，甚至在原蘇聯(lián)的軍航天計劃中被列為第五條。 70年代末，美國專門成立國家技術(shù)小組（ BTG）對負(fù)責(zé)政府的傳感器技術(shù)和對各大公司的引領(lǐng)性傳感器技術(shù)進(jìn)行開發(fā)研制。 傳感器技術(shù)的開發(fā)已經(jīng)被世界的許多國家列為首要任務(wù)。本文正是基于虛擬儀器技術(shù)設(shè)計多通道的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以對多路的信號進(jìn)行實時的采集，同時顯示、記錄、分析處理得到的實驗信號數(shù)據(jù)。虛擬儀器技術(shù)可以滿足用戶許多的實際需求，如按自己的需求對儀器定義，對儀器系統(tǒng)進(jìn)行靈活自主地調(diào)試等等。 1987 年 ，美國的惠普和泰克等 5 家公司在 VME 總線的基礎(chǔ)上，聯(lián)合提出了一種新型總線系統(tǒng) —— VXI(VME extension For Instrumentation)總線。卡式儀器可以說是虛擬儀器的前期模型，它將傳統(tǒng)的獨(dú)立式儀器中的接口部分和測量電路部分整合在一起的儀器功能卡插進(jìn)微機(jī)的內(nèi)部插槽或者外部插件箱中。然而這樣的問題在總線式儀器和系統(tǒng)出現(xiàn)后得到了完美的解決。智能儀器就是在計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速發(fā)展以及不斷在電工電子測量技術(shù)方面應(yīng)用而產(chǎn)生的。二十世紀(jì)初到五十年代這一段時間，電子管因為測量儀器的材料性能提高而出現(xiàn)，同時以記錄儀與示波器為代表的電子儀表也因為測量的理論和方法與電子技術(shù)、控制技術(shù)結(jié)合在一起而出現(xiàn)。 基于虛擬儀器的汽鍋漏氣檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 2 虛擬儀器技術(shù)發(fā)展趨勢 虛擬儀器的出現(xiàn)是與微電子、通信、計算機(jī)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展密不可分的。虛擬儀器系統(tǒng)因為采用了計算機(jī)作 為平臺，所以數(shù)據(jù)的采集、處理以及顯示和存儲等方面可以根據(jù)用戶的需要進(jìn)行自由發(fā)揮，組合包括計算機(jī)平臺以及硬件、軟件和完成系統(tǒng)的功能必備的各類附件等，大大的突破傳統(tǒng)儀器欠缺的地方，甚至可以對虛擬儀器進(jìn)行開解難度不大的維護(hù)、擴(kuò)展和升級，所以人們正在逐步的采納“ Soft is Instruments (軟件就是儀器 )這一觀念。所以，汽鍋漏氣檢測系統(tǒng)的建立具有舉足輕重的地位。隨著近年來虛擬技術(shù)在國內(nèi)的普及和發(fā)展，利用虛擬技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)過程的安全檢測越來越受到企業(yè)的重視，它的實現(xiàn)簡單安全及可靠，比傳統(tǒng)的硬件儀器更具優(yōu)勢。 有些工廠 涉及到汽鍋，涉及到氣壓，也就設(shè)計到了汽鍋漏氣的安全性檢測， 因此 將傳感器與虛擬儀器相結(jié)合構(gòu)建汽鍋漏氣性監(jiān)測系統(tǒng) 汽鍋漏氣性檢測系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。 承諾 人（簽名）： 年 月 日 基于虛擬儀器的汽鍋漏氣檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) II 摘 要 【 摘要 】 本課題構(gòu)建基于虛擬儀器的汽鍋漏氣檢測系統(tǒng)，并能實現(xiàn)軟件檢測判斷功能。在對汽鍋漏氣性檢測時，采用待測汽鍋和好的汽鍋中間通過差壓傳感器進(jìn)行連接，輸入并記錄汽鍋充氣后一段時間差壓傳感器的壓力變化，并能自動判別汽鍋是否漏氣。 【 關(guān)鍵詞 】 LabvIEW；虛擬儀器；漏氣檢測