基于虚拟仪器的温度测量系统设计

-1-本科毕业设计（论文）基于虚拟仪器的温度测量系统设计TheDesignofTemperatureMeasurementSystemBasedonVirtualInstrumentTechnology学院（系）：机电系专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号：指导教师（职称）：评阅教师：完成日期：-2-基于虚拟仪器的温度测量系统设计机械设计制造及其自动化专业［摘要］：论文首先简单介绍虚拟温度测量系统研究的背景、目的及意义，给出了虚拟温度测量系统总体方案的设计，然后对数据采集模块和LABVIEW的软件模块进行了设计。基于LabVIEW为软件平台，通过热电偶冷端补偿的方法进行温度测量。有效地运用了LabVIEW虚拟仪器技术，将诸多重要步骤都在配备硬件的普通PC电脑上完成，与传统的温度测量仪表相比，该系统具有结构简单、成本低、构建方便、工作可靠等特点．具有较高应用价值，是虚拟仪器技术应用于温度测量领域的一个典型范例。[关键词]：温度测量；LabVIEW虚拟仪器；热电偶；冷端补偿TheDesignofTemperatureMeasurementSystemBasedonVirtualInstrumentTechnologyDesignandmanufactureofmachineryandautomationMajorMAWen－kuiAbstract:Thevirtualtemperaturemeasurementsystemintroducedinthispapercanachievethemeasurement,thecollection,dataprocessing,recordinganddisplayofmulti-channeltemperature.ItusesLabVIEWassoftwareplatform，bythewayofThermocouplecoldjointcompensating,tocompletetemperaturemeasurement.TheLabVIEWvirtualinstrumenttechnologyisefficientlyusedtocompletemanyimportantprocessesincommonPCcomputerwhichisintegratedofhardwares,Comparedwiththetraditionaltemperaturemeasurementinstrument,thissystemhastheadvantagesofsimplestructure,lowcost，easyoperationandhighstability.Keywords:TemperatureMeasurement；LabVIEWVirtualinstrument；Thermocouple；ColdJointCompensating-3-目录目录............................................................................................................................31绪论..........................................................................................................................41.1虚拟温度测量系统研究的背景、目的及意义.............................................41.1.1研究背景..............................................................................................41.1.2研究的目的及意义..............................................................................41.2论文的设计任务及拟完成的主要工作.........................................................51.2.1设计任务..............................................................................................51.2.2论文完成的主要工作..........................................................................52虚拟温度测量系统总体方案的设计........................................................................52.1虚拟仪器技术与LabVIEW简介.....................................................................52.2总体方案的设计.............................................................................................63硬件系统设计............................................................................................................63.1温度传感器及调理电路.................................................................................63.1.1传感器选型..........................................................................................63.1.2热电偶工作原理................................................................................83.1.3温度信号隔离器................................................................................123.1.4MC1403低压基准芯片.....................................................................133.2热电偶的冷端处理与补偿.........................................................................134LABVIEW软件模块的设计.......................................................................................154.1温度信号处理的设计...................................................................................154.1.1前面板设计........................................................................................154.1.2框图程序设计....................................................................................165系统调试及结果分析..............................................................................................225.1系统调试.......................................................................................................22结论及尚存在的问题..................................................................................................23致谢..............................................................................................................................24参考文献......................................................................................................................25-4-1绪论1.1虚拟温度测量系统研究的背景、目的及意义1.1.1研究背景虚拟仪器的技术基础是计算机技术，核心是计算机软件技术。Labview使用了“所见即所得”的可视化技术建立人机界面，提供了许多仪器面板中的控制对象，如表头、旋钮、开关及坐标平面图等。所谓虚拟仪器就是以计算机作为仪器统一的硬件平台，充分利用计算机的运算、存储、回放、调用、显示及文件管理等智能化功能，同时把传统仪器的专业化功能和面板控件软件化，使之与计算机结合构成一台从外观到功能都完全与传统硬件仪器相同，同时又充分享用了计算机智能资源的全新仪器系统。与传统仪器相比，它的最大特点就是把由仪器生产厂家定义仪器功能的方式转变为由用户自己定义仪器功能，满足多种多样的应用需求。由于虚拟仪器的测试功能、面板控件都实现了软件化，任何使用者都可通过修改虚拟仪器的软件来改变它的功能和规模，这充分体现了“软件就是仪器”的设计思想。虚拟仪器最有代表性的图形化编程软件是美国NI公司推出的Labview（laboratoryvirtualinstrumentengineeringworkbench即实验室虚拟仪器工作平台）。Labview使用了“所见即所得”的可视化技术建立人机界面，提供了许多仪器面板中的控制对象。如表头、旋钮、开关及坐标平面图等。用户可以通过使用编辑器将控制对象改变为适合自己工作领域的控制对象。就是Labview提供了多种强有力的工具箱和函数库，并集成了很多仪器硬件库。以Labview支持多种操作系统平台，在任何一个平台上开发的Labview应用程序可直接移植到其它平台上。1.1.2研究的目的及意义随着现代测试技术的不断发展，以LABVIEW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。因此如何能将温度测量与LABVIEW虚拟仪器相结合就成了温度测试领域的一个新课题。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