虚拟热电偶温度记录仪精品.docx

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虚拟热电偶温度记录仪精品

虚拟热电偶温度记录仪

摘要

温度是表征设备状态的重要物理量，也是传热学中进行分析计算的重要参数，温度测试及记录是工业应用与教学实验中经常遇到的问题。

随着测控技术的发展，热电偶温度测量记录及其技术与虚拟仪器相结合成为了温度测试领域的一个新课题，对测控技术的发展具有十分积极的意义。

在资料收集过程中，基于单片机、DSP的嵌入式、和虚拟仪器这三种方法实现的热电偶温度记录的方案在实际应运中使用比较普遍。

本设计采用基于虚拟仪器的热电偶温度记录仪来实现热电偶温度记录。

设计分为硬件设计与软件设计两部分。

硬件主要是由前端感温装置（温度传感器）、数据采集卡、PC机系统等组成．主要实现温度信号采集、转化、处理等功能。

软件设计采用LabVIEW8.5进行图形化编程设计了前面板。

该界面可以通过用户登陆端显示温度采集、温度记录、温度查询三部分前面板。

在程序设计中，编写了用户管理、DAQ采集、通道选择、数据库访问、数据库写入、数据库查询等子VI，实现了对于八个不同通道的数据的采集、记录、实时显示、报警及查询等功能。

关键词：

LabVIEW；虚拟仪器；传统仪器；温度；采集；记录

VirtualThermocoupleTemperatureRecorder

Abstract

Temperaturenotonlyisanimportantcharacterizationofphysicalequipment,butalsoistheheattransferanalysisinanimportantparameter.Thetestandrecordthetemperatureindustrialapplicationsareoftenexperimentwithteachingproblems.Withthedevelopmentofmoderncontroltechnologyinthethermocoupletemperaturerecordsoftheapplicationofvirtualinstrumenttechnology,howtheycanberecordedanditstechnologywiththeLabVIEWeffectivecombinationofvirtualinstrumenttotestthetemperaturehasbecomeanewtopicinthefieldofmeasurement.Andcontroltechnologydevelopmentisverypositive.

Inthedatacollationprocess,MCU-based,DSP-basedandBasedonVirtualInstrumentlogger,basedonthetemperaturerecorderofthethreeprogramsshouldbedeliveredinpracticetheuseofmorecommon.Thissetofvirtualinstrumentwhichisbasedonthethermocoupletemperaturerecorder,isrecordthetemperatureofthermocouple.Designisdividedintohardwaredesignandsoftwaredesign.

Hardwarewasdesignedbythefront-endtemperaturesensingdevices（temperaturesensors）,dataacquisitioncards,PCsystems,etc.Itismainlytemperaturesignalacquisition,transformation,processingandotherfunctions.

SoftwaredesignusedLabVIEW8.5graphicalprogrammingsoftware.TheinterfacecanbedisplayedTemperatureacquisition,temperaturerecordsandtemperaturequerythroughuser-side.Inprogramdesign,Ipreparedasub-VI（usermanagement,DAQacquisition,channelselection,databaseaccess,databasewritedatabasequery）.Andtheyachievedtheeightdifferentchannelsfordatacollection,recording,real-timedisplay,alarmandinquiryfunctions.

Keywords:

Virtualinstrument;traditionalinstruments;temperature;collection;Records

目录

摘要I

AbstractII

第一章引言1

1.1研究背景及意义1

1.1.1研究背景1

1.1.2研究意义2

1.2虚拟仪器技术2

1.2.1虚拟仪器的概念3

1.2.2虚拟仪器的结构3

1.2.3虚拟仪器的技术优势4

1.3热电偶温度记录仪6

1.3.1热电偶的发展现状7

1.3.2热电偶的发展趋势8

1.4本章小结9

第二章热电偶温度记录仪方案选择与设计11

2.1常用设计方案11

2.1.1基于单片机的温度记录仪11

2.1.2基于DSP的嵌入式温度记录仪11

2.1.3基于虚拟仪器的温度记录仪12

2.2方案比较与选择13

第三章基于虚拟仪器的热电偶温度记录仪的硬件设计14

3.1热电偶温度记录仪调理电路15

3.1.1冷端补偿调理电路15

3.1.2信号调理电路16

3.1.3PCI6221数据采集卡设置18

3.2本章小结20

第四章基于虚拟仪器的热电偶温度记录仪的软件设计21

4.1软件前面板设计21

4.2主程序框图设计25

4.2.1用户登录模块程序设计25

4.2.2数据库访问模块程序设计27

4.2.3通道选择模块程序设计28

4.2.4温度采集模块程序设计29

4.2.5信号处理模块程序设计29

4.2.6温度报警模块程序设计32

4.2.7数据库写入模块程序设计32

4.2.8数据库查询模块程序设计33

4.3本章小结34

第五章运行与检测37

5.1运行结果37

5.2本章小结39

参考文献41

附录：

主程序图43

致谢44

第一章引言

一.1研究背景及意义

随着现代测试技术的不断发展，以LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench）为软件平台虚拟仪器测量技术正在现代测控领域占据越来越重要的位置。

在热电偶温度记录工作中，应用虚拟仪器技术可以提高工作效率，节约成本和提高准确性。

因此如何能将热电偶温度测量记录及其技术有效的与LabVIEW虚拟仪器相结合就成了温度测试领域的一个新课题，对测控技术的发展具有相当积极的意义。

一.1.1研究背景

温度是表征设备状态的重要物理量，也是传热学中进行分析计算的重要参数，温度测试及记录是工业应用与教学实验中经常遇到的问题。

早期的温度记录仪都是有纸类型的，随着计算机的普及和广泛应用，无纸温度记录仪产生，并因为其更准确地数据记录、更方便的数据存储、更便捷的数据分析功能，所占市场份额逐年猛增；近两年推出的带USB接口的无纸记录仪更是极大的方便了数据的下载和保存[1]。

然而由于在某些场合目前有关规定必须使用有纸温度记录仪，比如：

医疗上用的高温杀菌锅、低温冷藏、用于出口的食品生产等；以及有纸温度记录仪无须电脑知识而适用于一些低知识水准员工操作场合的管理和控制，因此有纸温度记录仪一时还无法被无纸记录仪完全替代。

进入21世纪以来，作为测试技术的一个分支，虚拟仪器的开发和研制在国内得到了飞速的发展。

虚拟仪器是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果，利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析、处理，并利用I/O接口设备完成信号的采集、测量与调理，从而完成各种测试功能的计算机仪器系统。

一.1.2研究意义

随着现代控制技术的发展，在工业控制领域需要对现场数据进行实时采集，例如在发电厂、钢铁厂、化工领域的生产中都需要对大量数据进行现场采集，而温度采集又是其中极为重要的部分。

目前，温度测量主要采用玻璃液体温度计，人工观测。

这种测量方式，一方面给偏远地区的观测人员带来诸多不便；另一方面，测量精度受人为因素影响，测量误差大。

因此，有必要采用效率和自动化水平更高的新的测量手段。

在农业方面，温度的变化影响作物的发芽、幼苗的成长、作物的开花、果实的成熟，等等。

对于不同的作物，其适宜的生长温度总是在一个范围。

超过这个范围，作物或许会成活，但是其生长的规律将发生明显的变化，这对于作物能够优质、高产的目标相距甚远，因此，实时获取作物生长的环境温度，对超过作物生长适宜范围的温度能够报警非常重要。

同时，作物的适宜温度范围可以由检测人员根据实际情况加以改变。

以LabVIEW为代表的图形化语言，又称为G语言。

使用这种语言编程的时候，基本上不需要编写程序代码，而是“绘制”程序流程图。

利用LabVIEW，可以产生独立运行的可执行文件。

它遵循“软件即仪器”的概念，将计算机资源、仪器测/控硬件和用于数据分析、过程通信及图形用户界面的软件进行有效结合，从而大大减少了仪器的硬件资源，并可以按照用户的需要定义仪器功能和结构，设计用户自己的仪器[2]。

所以，在热电偶温度记录工作中，应用虚拟仪器技术可以提高工作效率，节约成本和提高准确性。

因此如何能将热电偶温度测量记录及其技术有效的与LabVIEW虚拟仪器相结合就成了温度测试领域的一个新课题，对测控技术的发展具有相当积极的意义。

一.2虚拟仪器技术

随着计算机技术、通信技术、微电子技术的高速发展，仪器测量技术也开始由传统仪器向计算机化方向迈进。

20世纪80年代中期，美国国家仪器公司（NationalInstrument简称NI）首先提出了“软件就是仪器”这一虚拟仪器简称概念，并随之推出第一批实用成果。

这一创新使得用户能够根据自己的需要定义仪器功能，而不像传统仪器那样受到厂商的限制。

虚拟仪器的出现彻底改变了传统的仪器观念，开辟了测控技术的新纪元。

一.2.1虚拟仪器的概念

所谓虚拟仪器，就是在通用的计算机平台上定义和设计等同常规仪器的各种功能，用户操作计算机的同时就是在使用一台专门的电子仪器。

虚拟仪器以计算机为核心，充分利用计算机强大的图形界面和数据处理能力，提供对测量数据的分析处理和显示功能。

虚拟仪器技术强调软件在测控系统中的重要的地位，但也并不排斥测试硬件平台的重要性。

虚拟仪器测控系统通过信号采集设备和调理设备将计算机硬件和被测量硬件连接起来，再通过软件取代常规仪器硬件，将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融合为一体，