基于ELVIS光电池照度计设计学士论文 精品Word文档下载推荐.docx

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20070028

指导教师姓名:

盛洪江

论文提交时间:

2011年5月21日

论文答辩时间:

2011年5月28日

学位授予时间:

北方民族大学教务处制

摘 

要

虚拟仪器（Ⅵ）是计算机技术和传统的仪器仪表技术相结合的产物,是仪器发展的一个重要方向。

与传统仪器技术不同，虚拟仪器技术指在包含数据采集设备的通用计算机平台上，根据需要可以高效率地构建起形形色色的测量系统。

对大多数用户而言，主要的工作变成了软件设计。

LabVIEW是一个基于图形化编程语言的虚拟仪器软件开发工具，本文阐明了运用LabVIEW图形化编程语言开发虚拟照度计的设计过程。

它是利用硅光电池将接收到的光信号转换成电信号，然后利用A／D转换器将输入的模拟电压信号转化成数字信号，再将采集到的数字信号送到设计好的虚拟照度计中进行运算处理后显示。

通过显示的电压和对应采集的标准照度进行数据标定，再经过最小二乘法对两组数据进行直线拟合，通过拟合的数值进行反求照度就达到了测量照度的目的。

关键词：

LabVIEW,照度计,数据采集

ABSTRACT

Virtualinstrument（VI）isthecombinationofthecomputertechnologyandthetraditionalinstrumentstechnology,isanimportantdirectioninthedevelopmentofinstrument.Withtraditionalinstruments,thevirtualinstrumenttechnologymeansthat 

onthegeneral-purposecomputerplatformwhichcontainsdataacquisitiondevice,accordingtoneeds,youcanconstructvariousmeasurementsystemefficiently.Formostusers,themainworkisasoftwaredesign.

LabVIEWisaprogramminglanguagebasedgraphicalofvirtualinstrumentsoftwaredevelopmenttools,thispaperexpoundsLabVIEWgraphicalprogramminglanguageusedtodevelopvirtualdesignofthedigitalfilterprocess.Siliconpvchangestheopticalsignalintotheelectronicsigna1．TheanalogyvoltageischangedtodigitalonebytheA／D（analogtodigita1）converter.Thensentthecollecteddigitalsignaltothevirtualilluminancemeterforoperationaltreatmentdisplay.Bydisplayingthevoltageandthecorrespondingdatacollectedbycalibratedstandardillumination,gothroughtheleastsquaremethodlinearfittwosetsofdata,Values​​byfittingananti-seekingilluminationilluminationtoachievethepurposeofmeasurement.

朗读

显示对应的拉丁字符的拼音

KEYWORDS:

LabVIEW，Illuminancemeter，DataAcquisition

前言

仪器是人类认识世界的基本工具，也是信息社会人们获取信息的主要手段之一。

随着信息时代和网络时代的来临，传统仪器已不能满足科技以及社会生产的需要。

仪器已不再是简单的机械或电子设备，而是融合了机械、电子、光学、计算机、材料化学、物理学、化学、生物学、系统工程等学科和先进制造技术的一门综合性技术。

近年来，伴随着计算机技术、软件技术和总线技术的迅猛发展，仪器以及自动测试技术也发生了革命性的变化。

1987年，VXI总线的诞生标志着仪器与自动测试技术发展进入了一个崭新的阶段，虚拟仪器的概念也深入人心，应用领域不断拓展。

本文从理论上简单介绍了虚拟仪器设计技术，并用软件LabVIEW实现了简单的照度计。

基于ELVIS的光电池照度计设计是在ELVIS数据采集的平台上，利用LabVIEW的开发平台对光照度计的设计，它具有开发简单，开发周期短，价格便宜等特点。

我对虚拟仪器的研究仅是一个开端，希望能为以后的研究工作做一些铺垫工作。

第1章照度计及虚拟仪器概述

1.1照度的定义

入射到单位面积上的光通量称为照度[9]。

即

照度的单位为lx（勒克斯），1lm的光通量均匀分布在1平方米的平面上所产生的照度为1lx。

光通量的定义为：

式中：

为光通量，单位lm

为比例系数，683lm/W；

为辐通量，W；

从定义可见，辐通量为1W，波长等于555nm的绿光的光通量（即视觉感受）为683lm，即1lm的光通量所相当的瓦特数为

（对波长为555nm而言）。

对其他波长，1lm光通量所相当的瓦特数都大于

。

1.2照度计的作用

照度与人们的生活有着密切的关系。

充足的光照，可防止人们免遭意外事故的发生。

反之，过暗的光线可引起人体疲劳的程度远远超过眼睛的本身。

因此，不适或较差的照明条件是造成事故和疲劳的主要原因之一。

现有统计资料表明，在所有职业劳动的事故中约有30％是直接或间接因光线不足所造成的。

对体育场（馆）的光照要求是非常严格的，光照过强或过暗都会影响比赛的效果。

那么，人们居住的室内对照度的卫生学要求是如何呢？

照度是在卫生学中一项十分重要的指标。

光是指能引起人眼睛光亮感觉的电磁辐射，当光线进入眼睛后可产生的知觉称为视觉。

人们所见的光是指可见光，其波长范围在380～760nm（纳米）之间。

目前采光可分为自然采光和人工光源两大类。

自然采光是指室内和地区的天然照度，有直接的日光照散射光和周围物体的反射光，常用采光系数和自然照度表示。

而采光系数是指采光口的有效面积与室内地面面积之比。

一般住宅的采光系数在

～

之间，居住面积比在

之间（窗面积／室内地面面积）。

自然照度系数是用于评价自然光的照度水平。

它是反映室内的和同时从室外来的光照射关系。

也反映出当地光气候（自然光能源和气候的阳光照度指标的总和）。

为保障人们在适宜的光照下生活，我国制定了有关室内（包括公共场所）照度的卫生标准。

如在公共场所商场（店）的照度卫生标准≥100Lx；

图书馆、博物馆、美术馆、展览馆台面照度的卫生标准≥100Lx；

公共浴室照度卫生标准≥50Lx；

浴室（淋、池、盆浴）≥30Lx，桑那浴室≥30Lx.国外有关室内照度的标准，如德国推荐几种额定光强，办公室包括文书工作区为300Lx，打字，绘图工作为750Lx；

在工厂，生产线上的视觉工作的照度要求为1000Lx；

酒店、公共房间为200Lx；

接待点、出纳柜为200Lx；

商店的橱窗为1500～2000Lx；

医院病房为150～200Lx，紧急治疗区为500Lx；

学校、教室为400～700Lx；

食堂、室内健身房为300Lx等。

对于照度大小的测量方法，一般用照度计测量。

照度计可测出不同波长的强度（如对可见光波段和紫外线波段的测量），可向人们提供准确的测量结果。

总之，照度与人体健康，尤其是对眼睛的保健有着极其重要的卫生学意义[8]。

1.3虚拟仪器简介

虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。

自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NILabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。

使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。

虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要。

20年来，无论是初学乍用的新手还是经验丰富的程序开发人员，虚拟仪器在各种不同的工程应用和行业的测量及控制的用户中广受欢迎，这都归功于其直观化的图形编程语言。

虚拟仪器的图形化数据流语言和程序框图能自然地显示您的数据流，同时地图化的用户界面直观地显示数据，使我们能够轻松地查看、修改数据或控制输入。

美国国家仪器公司NI（National　Instruments）提出的虚拟测量仪器（VI）概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来，从而开创了“软件即是仪器”的先河。

“软件即是仪器”这是NI公司提出的虚拟仪器理念的核心思想。

从这一思想出发，基于电脑或工作站、软件和I／O部件来构建虚拟仪器。

I／O部件可以是独立仪器、模块化仪器、数据采集板（DAQ）或传感器。

NI所拥有的虚拟仪器产品包括软件产品（如LabVIEW）、GPIB产品、数据采集产品、信号处理产品、图像采集产品、DSP产品和VXI控制产品等。

同其他技术相比虚拟仪器技术具有性能高，拓展性强，开发时间少，无缝集成四大优势[2]。

1.4虚拟仪器的发展

虚拟仪器的起源可以追朔到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。

PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。

对虚拟仪器和LabVIEW长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。

虚拟仪器从概念的提出到目前技术的日趋成熟，体现了计算机技术对传统工业的革命。

大致说来，虚拟仪器发展至今，可以分为三个阶段，而这三个阶段又可以说是同步进行的。

第一阶段，利用计算机增强传统仪器的功能。

由于GPIB总线标准的确立，计算机和外界通信成为可能，只需要把传统仪器通过GPIB和RS-232同计算机连接起来，用户就可以用计算机控制仪器。

随着计算机系统性能价格比的不断上升，用计算机控制测控仪器成为一种趋势。

这一阶段虚拟仪器的发展几乎是直线前进。

第二阶段，开放式的仪器构成。

仪器硬件上出现了两大技术进步：

一是插入式计算机数据处理卡（plug-inPC-DAQ）；

二是VXI仪器总线标准的确立。

这些新的技术使仪器的构成得以开放，消除了第一阶段内在的由用户定义和供应商定义仪器功能的区别。

第三阶段，虚拟仪器框架得到了广泛认同和采用。

软件领域面向对象技术把任何用户构建虚拟仪器需要知道的东西封装起来。

许多行业标准在硬件和软件领域以产生，几个虚拟仪器平台已经得到认可并逐渐成为虚拟仪器行业的标准工具。

发展到这一阶段，人们也认识到了虚拟仪器软件框架才是数据采集和仪器控制系统实现自动化的关键。

1.5虚拟仪器与传统仪器比较

传统的电子测量仪器如示波器、电压表、频率计、信