基于LABVIEW的温度测试系统设计.doc

基于LABVIEW的温度测试系统设计1.课题背景（所选课题的来源、开发目的和意义，国内外现状）目前的测温控制系统大都使用传统温度测量仪器。其功能大多都是由硬件或固化的软件来实现，而且只能通过厂家定义、设置，其功能和规格一般都是固定的，用户无法随意改变其结构和功能，因此已不能适应现代化监测系统的要求。随着计算机技术的飞速发展，美国国家仪器公司率先提出了虚拟仪器的概念，彻底打破了传统仪器由厂家定义、用户无法改变的模式，使测控仪器发生了巨大变革。虚拟仪器技术充分利用计算机的强大运算处理功能，突破传统仪器在数据处理、显示、传输、存储等方面的限制，通过交互式图形界面实现系统控制和显示测量数据，并使用框图模块指定各种功能。采用集成电路温度传感器和虚拟仪器方便地构建一个测温系统，且外围电路简单，易于实现，便于系统硬件维护、功能扩展和软件升级。LabVIEW是实验室虚拟仪器集成环境(Labomtory Vinual Instmment Engineering Wofkbench)的简称，是美国国家仪器公司的创新软件产品，也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件开发集成环境，它广泛地被工业界、学术界核研究实验室所接受，被公认为是标准的数据采集和仪器控制软件。它与传统的解释性语言不同，它采用图形化编程方式，不仅前面板的对象是图形化的，而且程序源代码也是图形化的，因此又称之为G语言。在工业生产过程中经常需要对一个大的被控对象进行温度限定。由于被控对象的各个部分的温度值可能不一样，为了更好地控制系统的温度精度和稳定性，通常采用多路测点的温度测控系统。这里利用LabVIEW作为语言开发平台，设计系统软件，它可在计算机上完成被控温度的实时显示、参数设置、高低温报警、温度曲线显示等方面的功能。它与传统仪器构建的系统相比，界面友好，测量精度高，易于扩展。 2.开发设计的基本内容及预期设计效果系统硬件主要由温度传感器、数据采集卡和计算机组成。温度传感器和数据采集卡是用作温度的采集。系统软件是基于LabVIEW所编的软件部分,它是系统的核心部分，用来控制整个系统的工作流程。系统工作原理为温度传感器将检测到的温度值转变为对应的电压信号，通过数据采集卡PCI一6221采集温度的电压信号，将采集到的数据首先通过输入分离控件将采集的多路信号分离成一个一个独立的信号进行处理，运用电压与温度转换程序，将采集的电压信号转换成温度值，并将温度值显示在前面板。对测量出来的温度与设定要求达到的温度进行比较，如超出设定值，则进行报警指示。最终，利用LabVIEW，编制出简洁、美观、操作方便的人机界面，实现多路温度信号的采集和采集数据的处理功能，并具有实时显示温度值、参数设置，高低温报警、温度曲线显示等方面的功能。3.开发设计方案（拟采用的设计思想、设计方案及开发工具介绍）温度采集可根据测试环境的要求选用多种方法，如AD590、AD592、PT100等多种传感器，只需将环境温度的变化转换成不同的电压值即可。在本设计中，使用的是AD590温度传感器。AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下： 1、流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即： Ir/T=1mA/K 。式中： Ir流过器件（AD590）的电流，单位为mA； T热力学温度，单位为K。 2、AD590的测温范围为-55+150。 3、AD590的电源电压范围为4V30V。电源电压可在4V6V范围变化，电流变化1mA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。 。W4、输出电阻为710M 5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55+150范围内，非线性误差为0.3。 数据采集(DAQ)，是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采非电量或者电量信号,送到上位机中进行分析和处理。数据采集卡，即实现数据采集(DAQ)功能的计算机扩展卡，可以通过USB、PXI、PCI、PCI Express、火线(1394)、PCMCIA、ISA、Compact Flash、485、232、以太网、各种无线网络等总线接入个人计算机。这次设计选用数据采集卡PCI-6221，通过数据采集卡PCI-6221将温度传感器输出的电压采集到计算机中，然后电压除以电阻的阻值得到AD590输出的电流，由于各通道实际接入的电阻的阻值可能不同，所以每个通道的电阻阻值都需要通过实际测量后输入。再根据AD590测量温度特性，利用LabVIEW生成一个子VI，将电压值转换成温度值。利用数据采集助手采集温度的电压信号，采样点数和采样率都为l0K；计算5秒钟内采样电压的平均值；调用电压与温度转换子VI，将采样的电压值转换成温度值，并将温度值显示在前面板。对测量出来的温度与设定要求达到的温度进行比较，如超出设定值，则进行报警指示。多通道温度测量与控制原理与单通道的基本相同，只是在将采集到的数据首先通过输入分离控件将采集的多路信号分离成一个一个独立的信号进行处理，通过图形显示控件显示。由于数据采集卡PCI-6221拥有16路单端输入或8路差分输入, 所以最多可对共16路的温度信号进行测量。再利用LabVIEW，编制出简洁、美观、操作方便的人机界面，实现多路温度信号的采集和采集数据的处理功能，并具有实时显示温度值、参数设置，高低温报警、温度曲线显示等方面的功能。 4.设计进度安排(1)3月29日至4月11日（2周），进一步熟悉课题，明确课题设计任务，搜集设计资料并仔细阅读相关资料，达到对研究课题有相对较深的了解。(2)4月12日至4月18日（1周），确定课题设计方案。(3)4月19日至5月2日（2周），进行方案的论证，结合设计任务的具体要求，进行初步设计的扩展和修正。(4)5月3日至5月23日（3周），根据设计方案制图，进行硬件的搭建和编写课题软件程序。(5)5月24日至5月30日（1周），测试、调试。(6)5月31日至6月6日（1周），整理论文等相关内容，做出课题说明书的初稿，并答疑。(7)6月7日至6月13日（1周），老师批阅，定稿并且审稿。(8)6月14日至6月20日（1周），修改论文，准备答辩。(9)6月21日，参加毕业答辩。 5.参考文献1 詹惠琴，古军，袁亮 无忧论文网 /benkekaiti/2011/1120/lw201111201721571729-2.html.虚拟仪器设计M北京：高等教育出版社，20082 申炎华，王汝杰，雷振山.LabVIEW入门与提高范例教程M中国铁道出版社，20073 徐晓东./benkekaiti/ LabVIEW 8.5常用功能与编程实例精讲M北京：电子工业出版社，20094 王福明，于丽霞，刘吉. LabVIEW程序设计与虚拟仪器M西安电子科技大学出版社，20095莫建鹏,黄忠,棣科,敬雅.基于集成温度传感器A