分布式溫度監(jiān)測(cè)軟件的設(shè)計(jì)【畢業(yè)設(shè)計(jì)+開題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p><b>　　（二零 屆）</b></p><p>　　分布式溫度監(jiān)測(cè)軟件的設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 測(cè)控技術(shù)與儀器 </p>

2、<p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在人

3、類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。對(duì)溫度監(jiān)測(cè)的要求自然也越來越高，現(xiàn)在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來越廣，國內(nèi)外有著許許多多的數(shù)據(jù)測(cè)量和采集系統(tǒng)，但很多的系統(tǒng)存在著一些共同的問題，比如說，功能單一，采集通道少，采集速度慢，操作也不方便之類的。</p><p>　　在參考了許多文獻(xiàn)和資料的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于Labview 的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，此系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)儀器的框架，形成了一種新的儀器模式，整個(gè)系統(tǒng)從被測(cè)對(duì)象開始

4、，溫度信號(hào)由傳感器測(cè)量電路轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送至數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采集，然后用LABVIEW進(jìn)行處理，同時(shí)在計(jì)算機(jī)上顯示出來。該系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)同時(shí)采集，采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，存儲(chǔ)和讀取方便快捷，報(bào)警準(zhǔn)確及時(shí)等多種功能。軟件的操作界面人性化，顯示直觀，應(yīng)用廣泛，可用于許多領(lǐng)域。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集 溫度傳感器 分布式溫度監(jiān)測(cè) 虛擬儀器</p><p><b>　　Abstr

5、act</b></p><p>　　The temperature plays a very important role in the human living environment. Naturally, the good temperature monitoring is becoming more demanding. The application of data acquisition

6、system is now increasingly wide, and we has many data measurement and acquisition system, but many of the systems have some common issues, such as, the function single, collection channel few, collecting slow, the operat

7、ion inconvenient and so on.</p><p>　　In reference to a large number of documents and data, the temperature monitoring system which based on LABVIEW is designed. This system breaks the framework of traditiona

8、l instruments, forming a new instrument model. The course of the operation of the whole system as following, the temperature sensor transforms the temperature signal of the measured object into electrical signal, senting

9、 the signal to the data acquisition card to collection, and then using LABVIEW to process, at the same time di</p><p><b>　　朗讀</b></p><p>　　顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音</p><p><b>　

10、　字典</b></p><p><b>　　名詞 </b></p><p>　　temperature</p><p>　　Key words: data collection; sensor; temperature monitoring; history record</p><p><b>　

11、　目錄</b></p><p>　　摘要錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1課題的來源1</p><p>　　1.1.1課題的背景1</p><p>　

12、　1.1.2虛擬儀器相對(duì)于傳統(tǒng)儀器的優(yōu)勢(shì)1</p><p>　　1.2課題的意義錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　1.3傳感器和溫度檢測(cè)技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)2</p><p>　　1.3.1 傳感器的現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.2 傳感器的發(fā)展趨勢(shì)3</p><p>　　1.3.3 溫度檢測(cè)

13、技術(shù)的現(xiàn)狀4</p><p>　　1.3.4 溫度檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)5</p><p>　　2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案7</p><p>　　2.1系統(tǒng)的要求與設(shè)計(jì)原則7</p><p>　　2.2系統(tǒng)的構(gòu)成及功能7</p><p>　　3 溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)9</p><p>　

14、　3.1 報(bào)警模塊的實(shí)現(xiàn)9</p><p>　　3.2 保存模塊的實(shí)現(xiàn)10</p><p>　　3.3 讀取歷史信息的實(shí)現(xiàn)10</p><p>　　3.4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)報(bào)警位置的實(shí)現(xiàn)11</p><p>　　3.5 界面的設(shè)計(jì)13</p><p>　　4 硬件部分的選擇15</p><p&g

15、t;　　4.1溫度傳感器的選擇15</p><p>　　4.2數(shù)據(jù)采集卡的選擇16</p><p>　　5 系統(tǒng)的調(diào)試19</p><p><b>　　6 結(jié)論21</b></p><p>　　致謝錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　附錄24</b>&

16、lt;/p><p>　　附錄一 數(shù)據(jù)采集器管腳定義24</p><p>　　附錄二 數(shù)據(jù)采集器AD采集程序25</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1課題的來源</b></p><p>　　1.1.1課題的背景</p>

17、<p>　　在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色，無論你生活在哪里，從事什么工作，無時(shí)無刻不在與溫度打著交道，溫度是個(gè)基本的物理量，自工業(yè)革命以來，工業(yè)發(fā)展對(duì)是否能掌握溫度有著絕對(duì)的聯(lián)系，在冶金，鋼鐵，石化，水泥，玻璃，醫(yī)藥等等行業(yè)，可以說80%的工業(yè)部門都不得不考慮著溫度的因素，它是工業(yè)生產(chǎn)過程中最普遍，最重要的工藝參數(shù)之一，隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)溫度測(cè)量的要求越來越高，而且測(cè)量范圍也越來越廣，合理的溫度范圍和準(zhǔn)確的

18、溫度測(cè)量對(duì)提高產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)量，降低消耗，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化，均有積極的作用，因此溫度的監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究具有重要的意義，目前的測(cè)溫控制系統(tǒng)大都使用傳統(tǒng)溫度測(cè)量儀器，其功能大多都是由硬件或固化的軟件來實(shí)現(xiàn)，而且只能通過廠家定義，設(shè)置，其功能和規(guī)格一般都是固定的，用戶無法隨意改變其結(jié)構(gòu)和功能，因此已不能適應(yīng)現(xiàn)代化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的要求，信息科學(xué)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展給控制領(lǐng)域帶來了巨大的飛躍；控制技術(shù)更加趨向自動(dòng)化和智能化，為無數(shù)的使用者帶來了方便

19、。</p><p>　　1.1.2虛擬儀器相對(duì)于傳統(tǒng)儀器的優(yōu)勢(shì)</p><p>　　傳統(tǒng)的測(cè)量儀器通常由3大功能模塊組成，即信號(hào)采集與控制、信號(hào)分析與處理、測(cè)量結(jié)果的存儲(chǔ)、顯示與輸出等。這些功能模塊基本上是以硬件形式或固化的軟件形式存在，測(cè)量儀器只能由制造商來定義與設(shè)計(jì)，因而其靈活性和適應(yīng)性較差。</p><p>　　與傳統(tǒng)測(cè)量儀器相比，虛擬儀器的設(shè)計(jì)理念、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

20、和功能定位方面都發(fā)生了根本性的變化。概括的說，虛擬儀器主要有以下特點(diǎn)。</p><p>　　軟件是虛擬儀器的核心。</p><p>　　虛擬儀器的性價(jià)比高。</p><p>　　虛擬儀器的出現(xiàn)縮小了儀器廠商與用戶之間的距離。</p><p>　　護(hù)展性強(qiáng)。NI的軟、硬件工具使得工程師和科學(xué)家不再局限于當(dāng)前的技術(shù)。</p><

21、;p>　　虛擬儀器具有良好的人機(jī)界面。</p><p>　　通過軟、硬件的升級(jí)，可以方便的提升測(cè)試系統(tǒng)的能力和水平。</p><p>　　虛擬儀器具有和其它設(shè)備互連的能力。</p><p>　　虛擬儀器的軟、硬件都具有開放性、模塊化、可重復(fù)使用及互換性等特點(diǎn)。</p><p>　　圖一列出了傳統(tǒng)儀器與虛擬儀器的主要區(qū)別</p>

22、;<p><b>　　圖一</b></p><p>　　1.3傳感器和溫度檢測(cè)技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)</p><p>　　1.3.1 傳感器的現(xiàn)狀</p><p>　　近百年來，溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：</p><p>　　傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器，主要是能夠進(jìn)行非電量和電量之間的轉(zhuǎn)換。 &

23、lt;/p><p>　　（2）模擬集成溫度傳感器，該傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝制成，因此變稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器，此種傳感器功能單一，測(cè)溫誤差小，價(jià)格低，響應(yīng)速度快，傳輸距離遠(yuǎn)，體積小，微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫，控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡(jiǎn)單，它是目前國內(nèi)外就用最為普遍的一種集成傳感器，典型產(chǎn)品有AD590 ，AD592，TMP17等。</p><p>　?。?）智能溫度傳

24、感器的特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器，并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件來實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。</p><p>　　1.3.2 傳感器的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式，由集成化向智能化，網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。</p><p>　　1：提高測(cè)溫精度和分辨力。21世紀(jì)90年代中

25、期最早推出的智能溫度傳感器，采用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器，其測(cè)溫精度較低，分辨力只能達(dá)到1℃。目前，國外已相繼推出多種高速度、高分辨力的智能溫度傳感器，所用的是9～12位A/D轉(zhuǎn)換器，分辨力一般可達(dá)0.5～0.0625℃。由美國DALLAS半導(dǎo)體公司新研制的DS1624型高分辨力智能溫度傳感器，能輸出13位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，其分辨力高達(dá)0.03125℃，測(cè)溫精度為±0.2℃。為了提高多通道智能溫度傳感器的轉(zhuǎn)換速率，也有的芯片采用高速逐次

26、逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。以AD7817型5通道智能溫度傳感器為例，它對(duì)本地傳感器、每一路遠(yuǎn)程傳感器的轉(zhuǎn)換時(shí)間分別僅為27μs、9μs。</p><p>　　2增加測(cè)試功能。溫度傳感器的測(cè)試功能也在不斷增強(qiáng)。例如，DS1629型單線智能溫度傳感器增加了實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘(RTC)，使其功能更加完善。DS1624還增加了存儲(chǔ)功能，利用芯片內(nèi)部256字節(jié)的E2PROM存儲(chǔ)器，可存儲(chǔ)用戶的短信息。另外，智能溫度傳感器正從單通道向多

27、通道的方向發(fā)展，這就為研制和開發(fā)多路溫度測(cè)控系統(tǒng)創(chuàng)造了良好條件。傳感器都具有多種工作模式可供選擇，主要包括單次轉(zhuǎn)換模式、連續(xù)轉(zhuǎn)換模式、待機(jī)模式，有的還增加了低溫極限擴(kuò)展模式，操作非常簡(jiǎn)便。對(duì)某些智能溫度傳感器而言，主機(jī)(外部微處理器或單片機(jī))還可通過相應(yīng)的寄存器來設(shè)定其A/D轉(zhuǎn)換速率(典型產(chǎn)品為MAX6654)，分辨力及最大轉(zhuǎn)換時(shí)間。</p><p>　　3總線技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化。智能溫度傳感器的總線技術(shù)也實(shí)現(xiàn)

28、了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，所采用總線主要有單線(1-Wire)總線、I2C總線、SMBus總線和SPI總線。溫度傳感器作為從機(jī)可通過專用總線接口與主機(jī)進(jìn)行通信。</p><p>　　4可靠性及安全性設(shè)計(jì)。D轉(zhuǎn)換器大多采用積分式或逐次比較式轉(zhuǎn)換技術(shù)，其噪聲容限低，抑制混疊噪聲及量化噪聲的能力比較差。新型智能溫度傳感器(例如TMP03/204、LM74、LM83)普遍采用了高性能的∑-Δ式A/D轉(zhuǎn)換器不僅能濾除量化噪聲，而且

29、對(duì)外圍元件的精度要求低;由于采用數(shù)字反饋方式，因此比較器的失調(diào)電壓及零點(diǎn)漂移都不會(huì)影響溫度的轉(zhuǎn)換精度。這種智能溫度傳感器兼有抑制串模干擾能力強(qiáng)、分辨力高、線性度好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。為了避免在溫控系統(tǒng)受到噪聲干擾時(shí)產(chǎn)生誤動(dòng)作，在AD7416/7417/7817、LM75/76、MAX6625/6626等智能溫度傳感器的內(nèi)部，都設(shè)置了一個(gè)可編程的“故障排隊(duì)(fault queue)”計(jì)數(shù)器，專用于設(shè)定允許被測(cè)溫度值超過上、下限的次數(shù)。僅當(dāng)被測(cè)

30、溫度連續(xù)超過上限或低于下限的次數(shù)達(dá)到或超過所設(shè)定的次數(shù)n(n=1～4)時(shí)，才能觸發(fā)中斷端。若故障次數(shù)不滿足上述條件或故障不是連續(xù)發(fā)生的，故障計(jì)數(shù)器就復(fù)位而不會(huì)觸發(fā)中斷端。這意味著假定n=3時(shí)，那么偶然受到一次或兩次噪聲干擾，都不會(huì)影響溫控系統(tǒng)的正常工作。</p><p>　　1.3.3 溫度檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀</p><p>　　目前常用溫度檢測(cè)的方法有以下幾種：平均升溫法。工業(yè)上普遍采用的一

31、種測(cè)量電抗器溫度的方法。</p><p>　　紅外測(cè)溫技術(shù)。紅外溫度連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是將一種非接觸無源高精度紅外溫度傳感器，安裝在關(guān)心區(qū)域處的溫度測(cè)量方法，采用紅外線進(jìn)行溫度測(cè)量的關(guān)鍵器件是紅外傳感器，紅外線傳感器系統(tǒng)的組成，主要是由光學(xué)系統(tǒng)和輔助光學(xué)系統(tǒng)，光電轉(zhuǎn)換器件，電信號(hào)入大處理和模數(shù)轉(zhuǎn)換等部分組成，紅外傳感器工作原理，是通過接收目標(biāo)物體發(fā)射，反射和傳導(dǎo)的能量來測(cè)量其表面溫度，探測(cè)元件將采集的能量信息輸送到微處

32、理器中進(jìn)行處理，然后轉(zhuǎn)換成溫度讀數(shù)輸出。</p><p>　　利用變色測(cè)溫貼片進(jìn)行測(cè)量。這種測(cè)量方法是近幾年才興起的測(cè)溫方法，變色測(cè)溫貼片是一種能夠隨物體的變化而改變顏色并由此可以掌握物體溫度變化的產(chǎn)品，在變壓器測(cè)溫中有所應(yīng)用，這種產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)是：特別適合于普通溫度計(jì)無法或難以測(cè)量的部件，外表面以及危及生命的環(huán)境中的物體，如晶體管，集成電路，化工反應(yīng)罐，發(fā)動(dòng)機(jī)軸承，導(dǎo)電母線，開關(guān)，接頭，變壓器等的溫度測(cè)量，它具有如

33、下優(yōu)點(diǎn)：便于巡視檢查，溫度發(fā)生變化，就引起顏色變化，人們即可采取措施，避免事故的發(fā)生，產(chǎn)品輕巧，便于攜帶，安裝簡(jiǎn)便，如帶有不干膠的測(cè)溫變色貼片，用時(shí)很方便，比較經(jīng)濟(jì)，在測(cè)量相同數(shù)目的測(cè)溫點(diǎn)時(shí)，比其它測(cè)溫工具節(jié)省費(fèi)用，不過目前并不廣泛。</p><p>　　采用光纖溫度傳感器進(jìn)行測(cè)量。光纖傳感器技術(shù)自從七十年代一出現(xiàn)，就在世界范圍內(nèi)得到迅猛發(fā)展，光纖傳感技術(shù)具有光學(xué)敏感測(cè)量和光纖傳輸?shù)脑S多優(yōu)點(diǎn)，諸如，靈敏度高，無輻

34、射干擾，電絕緣和抗電磁干擾性好，化學(xué)穩(wěn)定性好，安全防爆以及重量輕，體積小，便于復(fù)用成網(wǎng)，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離多通道的遙測(cè)與控制等，現(xiàn)在許多種類型的光纖傳感器都已商業(yè)化并在生活，生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。對(duì)電抗器在線溫度的測(cè)量采用光纖溫度傳感器多采用分布式光纖溫度傳感器，現(xiàn)在，分布式光纖溫度傳感器在國外已廣泛應(yīng)用于實(shí)踐。在國內(nèi)，重慶大學(xué)，中國計(jì)量學(xué)院，浙江大學(xué)，北京理工大學(xué)，華中科技大學(xué)，北京航空航天大學(xué)等單位根據(jù)應(yīng)用的需要，先后開展了分布式

35、光纖溫度傳感器的研究，并且已有少量產(chǎn)品問世，但是，到目前為止，我國的光纖傳感器研究仍然未完成由實(shí)驗(yàn)向產(chǎn)品化的過渡，很少有分布戒光纖溫度傳感器產(chǎn)品應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)和生活中。</p><p>　　隨著國內(nèi)外工業(yè)的日益發(fā)展，溫度檢測(cè)技術(shù)也有了不斷的進(jìn)步，溫度檢測(cè)使用的溫度計(jì)或傳感器種類繁多，應(yīng)用范圍也較廣泛，在高科技領(lǐng)域，國內(nèi)外專家都在有針對(duì)性的競(jìng)相開發(fā)各種新型溫度傳感器及特殊測(cè)量環(huán)境的測(cè)量技術(shù)。國外對(duì)溫度控制技術(shù)研究較

36、早，始于20世紀(jì)70年代。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場(chǎng)信息并進(jìn)行指示、記錄和控制。80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。目前正開發(fā)和研制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在世界各國的溫度測(cè)控技術(shù)發(fā)展很快，一些國家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上正向著完全自動(dòng)化、無人化的方向發(fā)展。我國對(duì)于溫度測(cè)控技術(shù)的研究較晚，始于20世紀(jì)80年代。我國工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國家溫度測(cè)控技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了溫度室內(nèi)微機(jī)控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于對(duì)溫度的單項(xiàng)

37、環(huán)境因子的控制。我國溫度測(cè)控設(shè)施計(jì)算機(jī)應(yīng)用，在總體上正從消化吸收、簡(jiǎn)單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合性應(yīng)用階段過渡和發(fā)展。在技術(shù)上，以單片機(jī)控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，尚無真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，與發(fā)達(dá)國家相比，存在較大差距。我國溫度測(cè)量控制現(xiàn)狀還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到工廠化的程度，生產(chǎn)實(shí)際中仍然有許多問題困擾著我們，存在著裝備配套能力差，產(chǎn)</p><p>　　1.3.4 溫度檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)</p>&

38、lt;p>　　隨著工業(yè)生產(chǎn)效率的不斷提高，自動(dòng)化水平與范圍也不斷擴(kuò)大，因而對(duì)溫度檢測(cè)技術(shù)的要求也愈來愈高，一般可以歸納以下幾方面。</p><p><b>　　(1)擴(kuò)展檢測(cè)范圍</b></p><p>　　現(xiàn)在工業(yè)上通用的溫度檢測(cè)范圍為一200-3000'C，而今后要求能測(cè)量超高溫與超低溫。尤其是液化氣體的極低溫度檢測(cè)更為迫切，如I OK以下的溫度檢測(cè)

39、是當(dāng)前重點(diǎn)研究課題。</p><p><b>　　(2)擴(kuò)大測(cè)溫對(duì)象</b></p><p>　　溫度檢測(cè)技術(shù)將會(huì)由點(diǎn)測(cè)溫發(fā)展到線、面，甚至立體的測(cè)量。應(yīng)用范圍己經(jīng)從土業(yè)領(lǐng)域延伸到環(huán)境保護(hù)、家用電器、汽車工業(yè)及航天工業(yè)領(lǐng)域。</p><p><b>　　(3)發(fā)展新型產(chǎn)品</b></p><p>　

40、　利用以前的檢測(cè)技術(shù)生產(chǎn)出適應(yīng)于不同場(chǎng)合、不同工況要求的新型產(chǎn)品，以滿足用戶需要。同時(shí)利用新的檢測(cè)技術(shù)制造出新的產(chǎn)品。</p><p>　　(4)適應(yīng)特殊環(huán)境下的測(cè)溫</p><p>　　對(duì)許多場(chǎng)合中的溫度檢測(cè)器有特殊要求，如防硫、防爆、耐磨等性能要求;又如移動(dòng)物體和高速旋轉(zhuǎn)物體的測(cè)溫、鋼水的連續(xù)測(cè)溫、火焰溫度檢測(cè)等。</p><p><b>　　(5)顯

41、示數(shù)字化</b></p><p>　　溫度儀表向數(shù)字化方向發(fā)展。其最大優(yōu)點(diǎn)是直觀、無讀數(shù)誤差、分辨率高、測(cè)量誤差小，因而有廣闊的銷售市場(chǎng)。</p><p><b>　　(6)標(biāo)定自動(dòng)化</b></p><p>　　應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)地標(biāo)定溫度檢測(cè)器。</p><p>　　根據(jù)上述要求，國內(nèi)外溫度

42、儀表制造商將向以下幾方面發(fā)展。</p><p>　　(1)繼續(xù)生產(chǎn)量大面廣的傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)元件，如:熱電偶、熱電阻、熱敏電阻等。</p><p>　　(2)加強(qiáng)新原理、新材料、新加工工藝的開發(fā)。如近來己開發(fā)的炭化硅薄膜熱敏電阻溫度檢測(cè)器，厚膜、薄膜鉑電阻溫度檢測(cè)器，硅單晶熱敏電阻溫度檢測(cè)器等.</p><p>　　(3)向智能化、集成化、適用化方向發(fā)展。新產(chǎn)品不僅要

43、具有檢測(cè)功能，又要具有判斷和指令等多功能，采用微機(jī)向智能化方向發(fā)展。向機(jī)電一體化方向發(fā)展。</p><p>　　2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.1系統(tǒng)的要求與設(shè)計(jì)原則</p><p>　　溫度是很多工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的最關(guān)鍵的因素之一，傳統(tǒng)的測(cè)溫方法既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，精度不高，方法也不方便，所以，在設(shè)計(jì)出新的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，要達(dá)到以下要求：</p>

44、<p>　　對(duì)溫度傳感器的要求：使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。</p><p>　　對(duì)傳輸方式的要求：無線或有線都可以。</p><p>　　對(duì)采集部分的要求：使用數(shù)據(jù)采集卡。</p><p>　　對(duì)操作界面的要求：人性化，簡(jiǎn)單明了。</p><p>　　通過對(duì)溫度監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀研究分析，本課題的公布式溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體現(xiàn)計(jì)原則是“簡(jiǎn)單，靈活，實(shí)

45、用”。簡(jiǎn)單，是指系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作界面簡(jiǎn)單明了，而且要有一定的智能化程度。靈活，是指用戶可以對(duì)參數(shù)進(jìn)行重新配置，滿足不同的需求，實(shí)用，是指系統(tǒng)應(yīng)考慮實(shí)際中的具體情況，做到可靠，分析準(zhǔn)確，提示清楚。</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)的主要研究內(nèi)容如下：</p><p><b>　　1.自動(dòng)報(bào)警</b></p><p>　　系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)溫度

46、傳感器所在區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度巡檢，檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)溫度的異常波動(dòng)，及時(shí)報(bào)警。 </p><p><b>　　2.監(jiān)測(cè)點(diǎn)定位</b></p><p>　　以圖示方式實(shí)時(shí)顯示各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的編號(hào)和當(dāng)前溫度值以及實(shí)際位置。</p><p><b>　　3.狀態(tài)查詢</b></p><p>　　各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度和報(bào)警信息都

47、保存到數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)按照時(shí)間將數(shù)據(jù)分為歷史信息、實(shí)時(shí)信息，并且管理操作人員可以根據(jù)不同的時(shí)期動(dòng)態(tài)調(diào)整監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔，滿足實(shí)際要求。</p><p>　　2.2系統(tǒng)的構(gòu)成及功能</p><p>　　如圖所示，系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要由監(jiān)測(cè)對(duì)象，溫度傳感器，數(shù)據(jù)采集卡，溫度測(cè)量電路，和裝了LABVIEW的計(jì)算機(jī)組成，測(cè)溫器件和數(shù)據(jù)采集卡是用作溫度的采集，LABVIEW是系統(tǒng)的核心部分，如

48、圖所示：</p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)從被測(cè)對(duì)象開始，通過溫度測(cè)量電路將傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送至數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采集，然后用LABVIEW進(jìn)行處理，同時(shí)在計(jì)算機(jī)上顯示出來。</p><p>　　1溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) </p><p>　　本設(shè)計(jì)準(zhǔn)備以兩個(gè)通道進(jìn)行設(shè)計(jì)，溫度信號(hào)由溫度傳感器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸入到數(shù)據(jù)采集卡，然后送到PC機(jī)，由LABVIEW軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并

49、可以高溫報(bào)警，手動(dòng)進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)保存，邊采集邊保存，還可以進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的查詢。所用傳感器可根據(jù)測(cè)試環(huán)境的要求選用多種傳感器，如AD590，AD592，PT100等多種傳感器，只需將環(huán)境溫度的變化轉(zhuǎn)換成不同的電壓值即可。</p><p>　　2溫度報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)定溫度的最高值與最低值，通過與實(shí)際采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判斷是否報(bào)警。當(dāng)采集的溫度值大于設(shè)定的最高值時(shí)，就會(huì)點(diǎn)

50、亮報(bào)警紅色燈，當(dāng)采集的溫度值小于設(shè)定的最小值時(shí)，就會(huì)點(diǎn)亮報(bào)警綠色燈。</p><p>　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)和實(shí)現(xiàn)</p><p>　　當(dāng)溫度傳感器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸入到數(shù)據(jù)采集卡，然后送到PC機(jī)，再經(jīng)過LABVIEW軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，包括數(shù)據(jù)的平均值濾波，采樣波形的實(shí)時(shí)顯示。本系統(tǒng)程序功能按照模塊劃分的標(biāo)準(zhǔn)，主要包括溫度采集，數(shù)據(jù)保存，歷史數(shù)據(jù)的查詢及超限報(bào)警等，溫度檢測(cè)控制功能模塊

51、圖如下：</p><p>　　3 溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 報(bào)警模塊的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　如圖所示，報(bào)警模塊是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中比較簡(jiǎn)單的一部分，實(shí)現(xiàn)并不困難，用戶可以在界面上自主的輸入溫度報(bào)警上限和報(bào)警下限，一旦實(shí)時(shí)溫度大于報(bào)警上限或者小于報(bào)警下限時(shí)，報(bào)警指示燈就會(huì)變成紅色，否則就是綠色。</p><p>　　

52、3.2 保存模塊的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　對(duì)于保存模塊，因?yàn)槭嵌嗤ǖ赖?，為了防止混淆，每一條通道監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)都會(huì)單獨(dú)保存在一個(gè)格式為TXT的文件夾中，上圖僅截取了一條通道的保存模塊?？紤]到用戶很有可能連續(xù)保存多天的數(shù)據(jù)，所以加入了一個(gè)時(shí)間字符串來保存歷史數(shù)據(jù)，這樣可以在不同時(shí)間內(nèi)保存的數(shù)據(jù)會(huì)生成另一個(gè)標(biāo)記有不同時(shí)間文件名的文件夾，用戶可以通過路徑選擇隨意的查看某天的保存記錄。最后在此模塊中添加了一個(gè)清空功能，能

53、把之前所不需要再保存或者已經(jīng)查看過了的數(shù)據(jù)清空掉。</p><p>　　3.3 讀取歷史信息的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　歷史信息的讀取和實(shí)時(shí)信息的顯示不同，實(shí)時(shí)信息的顯示是多條顯示曲線在一個(gè)圖表中顯示出來，而歷史信息讀取，對(duì)于歷史信息，一般都是有選擇性的去讀取，而不是去同時(shí)讀取所有的歷史記錄，所以此設(shè)計(jì)中歷史信息的讀取是一個(gè)圖表中顯示一個(gè)歷史記錄，更為簡(jiǎn)單直接，考慮到實(shí)際應(yīng)用中，不僅僅只是

54、兩通道，所以在模塊中加入了一個(gè)歷史路徑控件，這樣用戶可以直接開打歷史信息所在的文件夾，選擇自己所需要讀取的信息。一個(gè)圖表就能讀取所有的歷史記錄。</p><p>　　3.4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)報(bào)警位置的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　當(dāng)監(jiān)測(cè)間隔時(shí)間很短時(shí)，而顯示屏的大小有限，又因?yàn)槎鄺l實(shí)時(shí)顯示同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)圖表中，監(jiān)測(cè)人員很容易忽略某個(gè)時(shí)候某個(gè)通道的異常狀態(tài)，為了不錯(cuò)過任何一個(gè)瞬間的異常狀態(tài)，特設(shè)計(jì)了這個(gè)模

55、塊，當(dāng)某一條通道在某一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)超過報(bào)警上限或低于報(bào)警下限時(shí)，都會(huì)第一時(shí)間顯示在表格中，不僅僅會(huì)顯示溫度在當(dāng)時(shí)的報(bào)警值，還會(huì)顯示是哪一條通道出了問題，這給用戶帶來了極大的方便，不再需要每分每秒的看著圖表，只需留意報(bào)警表格中的變化。</p><p><b>　　3.5 界面的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　上圖為自己所設(shè)計(jì)的界面，在界面上，可以自由設(shè)定報(bào)警上下限和監(jiān)

56、測(cè)時(shí)間，實(shí)時(shí)溫度的數(shù)字和圖形顯示，指示燈報(bào)警器，歷史圖形的顯示，因?yàn)橛新窂降倪x擇，一個(gè)圖表即可以顯示所有的歷史信息，但為了界面的美觀，特用了兩個(gè)波形圖表顯示歷史信息，所有的操作都用按鈕實(shí)現(xiàn)，更加人性化，簡(jiǎn)單明了，操作簡(jiǎn)單。</p><p><b>　　4 硬件部分的選擇</b></p><p>　　4.1溫度傳感器的選擇</p><p>　　溫

57、度傳感器有很多種，一般比較常見的有電阻式，熱電偶，PN結(jié)構(gòu)，光纖式，還有輻射型和石英諧型，它們都用了一個(gè)共同的原理，就是采用溫度變化引起其物理參數(shù)變化，隨著大規(guī)模集成電路工藝的提高，出現(xiàn)了許多集成的數(shù)字化溫度傳感器。</p><p>　　溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有著一些共同的特點(diǎn)：測(cè)量點(diǎn)多，環(huán)境復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)離控制室比較遠(yuǎn)，而且布線分散，要是選取一般的溫度傳感器采集溫度信號(hào)，則需要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路，A/D轉(zhuǎn)換及相應(yīng)的接口電路，才

58、可以把傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送到計(jì)算機(jī)去處理，而且同于各種因素的存大，會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有較大的誤差，又有著環(huán)境，分布點(diǎn)多，傳輸距離遠(yuǎn)等各種影響，會(huì)使系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性有所下降，所以，分布式溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中溫度傳感器的選擇很重要。</p><p>　　1.采用最普通的熱敏電阻，可滿足40攝氏度到90攝氏度的測(cè)量范圍，但是熱敏電阻的精度，重復(fù)性，可靠性都比較差，對(duì)于檢測(cè)較低溫度的信號(hào)是不太適合的。&l

59、t;/p><p>　　2.采用單片模擬量的溫度傳感器，比如說AD590,LM35等，但是這些芯片的輸出都是模擬信號(hào)，一定要經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換之后才能傳遞至計(jì)算機(jī)，這樣就使得測(cè)溫硬件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且，這種裝置一根線上只能裝一個(gè)傳感器，不可以進(jìn)行分布式的測(cè)量，即使可以實(shí)現(xiàn)，也要用到非常復(fù)雜的算法，在很大程度上增加了實(shí)現(xiàn)的難度。</p><p>　　3.采用數(shù)字式的溫度傳感器DS18B20測(cè)量溫度，

60、輸出信號(hào)全數(shù)字化，便于單片機(jī)處理及控制，省去了許許多多傳統(tǒng)的測(cè)溫方法的很多的外圍電路，而且這個(gè)芯片的物理化學(xué)性質(zhì)非常的穩(wěn)定，它可以用做于工業(yè)的測(cè)溫元件，此無件線性度比較好，在0到100攝氏度的時(shí)候，最大的線性偏差小于1攝氏度，此傳感器的最大特點(diǎn)就是采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，它可以直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào)，可直接與計(jì)算機(jī)連接，而且線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)，在一根通信線，可以掛很多這種的數(shù)字溫度傳感器，這樣，測(cè)溫的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)單，體積也不是

61、很大，比較容易實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量。</p><p>　　根據(jù)以上對(duì)幾種傳感器的比較，本設(shè)計(jì)中選擇了第三種，采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20來測(cè)量溫度。下面介紹下數(shù)字溫度傳感器DS18B20的主要特點(diǎn)，這些特點(diǎn)也就是做為此次選擇的重要依據(jù)。</p><p>　　數(shù)字溫度傳感器DS18B20的引腳和封裝</p><p>　　采用獨(dú)特的“一線制”通性方法信號(hào)符合TTL電平邏輯；

62、</p><p>　　溫度的測(cè)量范圍比較寬，從-55攝氏度到125攝氏度；</p><p>　　內(nèi)部也有溫度的上，下限的報(bào)警設(shè)置；</p><p>　　實(shí)際就用中不需要外部任何元器件就可以實(shí)現(xiàn)測(cè)溫；</p><p>　　還可以編程來選擇溫度轉(zhuǎn)換的分辨率，根據(jù)應(yīng)用需要在9Bit到12Bit之間選??；</p><p>　　

63、在12Bit溫度轉(zhuǎn)換分辨率下，溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間最大為750MS</p><p>　　采用節(jié)能功能，在等待狀態(tài)下功耗幾乎為0.</p><p>　　4.2數(shù)據(jù)采集卡的選擇</p><p>　　數(shù)據(jù)采集卡做為主要的部件，選擇也是非常重要的，選擇而應(yīng)根據(jù)其主要性能指標(biāo)。對(duì)于任何量的測(cè)量都要有一定的精度要求，否則將失去測(cè)量的意義，提高數(shù)據(jù)采集的速度不僅僅提高了工作效率，更主要的

64、是擴(kuò)大數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的使用范圍，便于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)試，對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能要求和具體應(yīng)用目的及應(yīng)用環(huán)境有密切關(guān)系，對(duì)應(yīng)用不同情況往往有不同的要求。以下簡(jiǎn)單的分析一下與數(shù)據(jù)采集卡性能相關(guān)的幾個(gè)指標(biāo)。</p><p>　　采集卡的分辨率是用來分辨輸入信號(hào)的最小變化量，通常用最低有效值占系統(tǒng)滿度的百分比來表示，而數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分辨率是由模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)來決定。</p><p>　　精度，是指系統(tǒng)實(shí)際值

65、與理論值之間的偏差，而分辨率是指相對(duì)相鄰數(shù)值加以區(qū)分的能力，一般來說，分辨率高的采集系統(tǒng)的精度也較高，但并非總一致的，有時(shí)對(duì)信號(hào)處理的精度要求并不高，但所處理的信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍很寬，那么一種高分辨率，而精度并不很高的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是十分合適的，因?yàn)樗膬r(jià)格比具有高分辨率和高精度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)低很多。</p><p>　　采集速率，數(shù)據(jù)輸出速率是指單位時(shí)間內(nèi)采集系統(tǒng)通過速率。吞吐率等，是指在滿足系統(tǒng)精度指標(biāo)的前提下，系統(tǒng)

66、對(duì)輸入模擬信號(hào)在單信時(shí)間內(nèi)所完成的采集次數(shù)，或者說是系統(tǒng)每個(gè)通道，每秒釧可采集的采樣數(shù)目，與采集速率對(duì)應(yīng)的指標(biāo)是采集周期，它是采集速率的倒數(shù)，它表征了系統(tǒng)每采一個(gè)有交數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間。</p><p>　　數(shù)據(jù)輸入速率是指單位時(shí)間內(nèi)采集系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果的次數(shù)，數(shù)據(jù)輸出速率也被稱為輸出更新率或通過率。</p><p>　　動(dòng)態(tài)范圍，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍通常定義為所允許輸入的最大

67、幅值和最小幅值之比的百分?jǐn)?shù)，最大允許輸入幅值是指使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的放大器發(fā)生飽和和或者是使模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)生溢出的最小幅值，最小允許輸入幅值一般是用等效輸入噪聲電平來代替。對(duì)具有最大動(dòng)態(tài)范圍特性的信號(hào)進(jìn)行高精度采集時(shí)，還要用到瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍的概念，所謂瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍是指某一刻系統(tǒng)所能采集到的信號(hào)的不同頻率分量幅值之比的最大值，即幅度最大頻率分量的幅值與幅度最小頻率分量的幅值之比的分貝數(shù)。</p><p>　　非線性失真，當(dāng)

68、給系統(tǒng)輸入一個(gè)頻率為f的正弦波時(shí)，其輸出中出現(xiàn)很多頻率為Kf的頻率分量現(xiàn)象，稱為非線性失真，諧波失真系數(shù)用來衡量系統(tǒng)產(chǎn)生非線生失真的程度。</p><p>　　根據(jù)以上指標(biāo)，通過比較，和考試到價(jià)格問題。選擇了阿爾泰公司生產(chǎn)的USB2089數(shù)據(jù)采集卡。</p><p>　　此數(shù)據(jù)采集卡支持多通道采集，而且支持Labview,價(jià)格相對(duì)NI公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集卡來說比較便宜。</p>

69、<p>　　下面為USB2089采集卡的一些主要性能指標(biāo)與流程圖。</p><p>　　（1）采樣通道數(shù)：用戶根據(jù)軟件可選擇</p><p>　　（2）物理通道數(shù)：16單端模擬信號(hào)輸入/8雙端模擬信號(hào)輸入</p><p>　?。?）采集方式：連續(xù)與分組采集</p><p>　　（4）轉(zhuǎn)換精度：14位</p><

70、p>　?。?）采樣速率：200KHZ</p><p>　?。?）模擬量輸入方式：?jiǎn)味四M輸入和雙端模擬輸入</p><p>　　（7）非線性誤差：+-1LSB</p><p>　?。?）系統(tǒng)測(cè)量精度：0.05%</p><p><b>　　5 系統(tǒng)的調(diào)試</b></p><p>　　因?yàn)闂l件

71、的原因，不能在現(xiàn)實(shí)中實(shí)現(xiàn)，所以應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)箱的波形發(fā)生箱來進(jìn)行采集，然后在界面上顯示出來，經(jīng)過多次的調(diào)試，得到以下圖形，下圖為實(shí)驗(yàn)箱產(chǎn)生的正弦波和方波，然后通過USB2089數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采集，在實(shí)時(shí)界面上顯示出來的圖形。</p><p>　　上兩圖為對(duì)歷史記錄信息的讀取?？梢钥闯?，此次調(diào)試無論是實(shí)時(shí)信息的顯示，還是歷史信息的保存和讀取，都是比較成功的實(shí)現(xiàn)了，但因?yàn)閷?duì)于波形的保存，與數(shù)據(jù)的保存有很大區(qū)別，所以

72、調(diào)試過程中的保存模塊和具體的保存模塊是有所不太一樣，而且報(bào)警上下限的設(shè)定和監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的顯示在波形的接收中也并無多大意義，所以沒有具體顯示出來。</p><p><b>　　6 結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)在研究虛擬儀器技術(shù)、采集以及軟件開發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)上，使用虛擬儀器技術(shù)實(shí)現(xiàn)多通道的數(shù)據(jù)采集，進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存記錄，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)從物理信號(hào)到遠(yuǎn)程桌面訪問的多通道數(shù)據(jù)

73、采集系統(tǒng)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)大部分開工作是程序的編寫，所涉及的硬件部分都有現(xiàn)成的，但是對(duì)硬件的了解也是必需要做的工作，特別是對(duì)USB２０８９采集卡的了解，其中包括采集率，采集通道，采樣方式，然后根據(jù)實(shí)際情況選擇了合適的測(cè)量系統(tǒng)。</p><p>　　多通道數(shù)據(jù)采集整個(gè)系統(tǒng)，包括了歷史記錄的保存，歷史記錄的讀取，監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔的設(shè)定，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置報(bào)警，報(bào)警上下限的設(shè)定等等，整個(gè)系統(tǒng)從

74、硬件到軟件進(jìn)行了全面的開心，比較全面的實(shí)現(xiàn)了一個(gè)多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用功能。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過程中，先設(shè)計(jì)了各個(gè)子模塊，測(cè)試其功能后再設(shè)計(jì)其它的模塊，所以程序調(diào)試階段比較順利，在最后設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)中，考慮了很多的框架，主要是由循環(huán)結(jié)構(gòu)和事件結(jié)構(gòu)構(gòu)成。</p><p>　　通過本設(shè)計(jì)，深刻的認(rèn)識(shí)到了虛擬儀器技術(shù)是儀器發(fā)展的重要發(fā)展方向，對(duì)測(cè)控技術(shù)的影響也是非常大的，虛擬儀器以嶄新

75、的模戒和強(qiáng)大的功能深入人心，伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器必將拓展到各個(gè)領(lǐng)域，引起測(cè)控儀器的深層次變革。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]楊樂平，里海濤，肖相生.LabVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M] 北京：電子工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[2]樓開宏,秦一濤,施才華,張弘,魏德榮,蔡

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81、/p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　附錄一 數(shù)據(jù)采集器管腳定義</p><p>　　關(guān)于37芯D型插頭CN1的管腳定義（模擬輸入信號(hào)）如下圖附錄3.1</p><p><b>　　附錄圖1</b></p><p><b>　　管腳定義如下表：&l

82、t;/b></p><p>　　附錄二 數(shù)據(jù)采集器AD采集程序</p><p>　　圖4.10 A\D數(shù)據(jù)采集程序條件分支第0頁</p><p>　　功能：該函數(shù)負(fù)責(zé)創(chuàng)建設(shè)備對(duì)象，并返回其設(shè)備對(duì)象句柄。</p><p><b>　　參數(shù)：</b></p><p>　　DeviceID 設(shè)備

83、ID( Identifier )標(biāo)識(shí)號(hào)。當(dāng)向同一個(gè)Windows系統(tǒng)中加入若干相同類型的USB設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)將以該設(shè)備的“基本名稱”與DeviceID標(biāo)識(shí)值為名稱后綴的標(biāo)識(shí)符來確認(rèn)和管理該設(shè)備。比如若用戶往Windows系統(tǒng)中加入第一個(gè)USB2089 AD模板時(shí)，系統(tǒng)則以“USB2089”作為基本名稱，再以DeviceID的初值組合成該設(shè)備的標(biāo)識(shí)符“USB2089-0”來確認(rèn)和管理這第一個(gè)設(shè)備，若用戶接著再添加第二個(gè)USB2089 AD模

84、板時(shí)，則系統(tǒng)將以“USB2089-1”來確認(rèn)和管理第二個(gè)設(shè)備，若再添加，則以此類推。所以當(dāng)用戶要?jiǎng)?chuàng)建設(shè)備句柄管理和操作第一個(gè)USB設(shè)備時(shí)，DeviceID應(yīng)置0，第二應(yīng)置1，也以此類推。默認(rèn)值為0。</p><p>　　返回值：如果執(zhí)行成功，則返回設(shè)備對(duì)象句柄；如果沒有成功，則返回錯(cuò)誤碼INVALID_HANDLE_VALUE。由于此函數(shù)已帶容錯(cuò)處理，即若出錯(cuò)，它會(huì)自動(dòng)彈出一個(gè)對(duì)話框告訴您出錯(cuò)的原因。您只需要對(duì)此

85、函數(shù)的返回值作一個(gè)條件處理即可，別的任何事情您都不必做。</p><p>　　圖4.11 A\D數(shù)據(jù)采集程序條件分支第1頁</p><p>　　功能：它負(fù)責(zé)初始化設(shè)備對(duì)象中的AD部件,為設(shè)備操作就緒有關(guān)工作,如預(yù)置AD采集通道,采樣頻率等,然后啟動(dòng)AD設(shè)備開始AD采集，隨后，用戶便可以連續(xù)調(diào)用ReadDeviceAD讀取USB設(shè)備上的AD數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)連續(xù)采集。注意：每次在InitDevic

86、eAD之后所采集的所有數(shù)據(jù)，其第一個(gè)點(diǎn)是無效的，必須丟掉，有效數(shù)據(jù)從第二個(gè)點(diǎn)開始。</p><p><b>　　參數(shù)：</b></p><p>　　hDevice 設(shè)備對(duì)象句柄,它應(yīng)由USB設(shè)備的CreateDevice創(chuàng)建。</p><p>　　pADPara 設(shè)備對(duì)象參數(shù)結(jié)構(gòu), 它決定了設(shè)備對(duì)象的各種狀態(tài)及工作方式,如AD采樣通

87、 道、采樣頻率等。</p><p>　　返回值：如果初始化設(shè)備對(duì)象成功,則返回TRUE, 且AD便被啟動(dòng)。否則返回FALSE, 用戶可用GetLastError捕</p><p>　　圖4.12 A\D數(shù)據(jù)采集程序條件分支第2頁</p><p>　　功能： 讀取USB設(shè)備AD部件上的批量數(shù)據(jù)。它不負(fù)責(zé)初始化AD部件，待讀完整過指定長度的數(shù)據(jù)才返回。它

88、必須在InitDeviceAD之后，ReleaseDeviceAD之前調(diào)用。注意在每次InitDeviceAD之后，用ReadDeviceAD函數(shù)讀取的所有數(shù)據(jù)，其第一個(gè)點(diǎn)無效，必須丟掉，從第二個(gè)點(diǎn)開始全部有效。</p><p><b>　　參數(shù)：</b></p><p>　　hDevice 設(shè)備對(duì)象句柄,它應(yīng)由CreateDevice創(chuàng)建</p>&l

89、t;p>　　ADBuffer 用戶數(shù)據(jù)緩沖區(qū)地址。接受的是從設(shè)備上采集的LSB原碼數(shù)據(jù)。 nReadSizeWords讀取數(shù)據(jù)的長度（以字為單位），為了提高讀取速率，根據(jù)特定要求，其長度必須指定為32字的整數(shù)倍長，如32、64、128 …… 8192等字長，否則，USB設(shè)備對(duì)象將失敗該讀操作。</p><p>　　返回值：若成功，則返回TRUE，否則返回FALSE，用戶可以用GetLastError捕獲錯(cuò)誤

90、碼。</p><p>　　圖4.13 A\D數(shù)據(jù)采集程序條件分支第3頁</p><p>　　功能：釋放設(shè)備對(duì)象中的AD部件所占用的系統(tǒng)資源。</p><p>　　參數(shù)：hDevice 設(shè)備對(duì)象句柄，它應(yīng)由CreateDevice創(chuàng)建。</p><p>　　返回值：若成功，則返回TRUE, 否則返回FALSE, 用戶可以用GetLastErro

91、r捕獲錯(cuò)誤碼。</p><p>　　功能：釋放設(shè)備對(duì)象所占用的系統(tǒng)資源及設(shè)備對(duì)象自身。</p><p>　　參數(shù)：hDevice 設(shè)備對(duì)象句柄，它應(yīng)由CreateDevice創(chuàng)建。</p><p>　　返回值：若成功，則返回TRUE, 否則返回FALSE, 用戶可以用GetLastError捕獲錯(cuò)誤碼。</p><p>　　此數(shù)據(jù)采集程序的前

92、面板如下圖所示：</p><p><b>　　文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　基于LABVIEW分布式溫度監(jiān)測(cè)軟件的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1課題背景與意義</b></p><p>　　溫度是個(gè)基本的物理量，它是工業(yè)生產(chǎn)過程中最普遍，最重要的工藝參數(shù)之一，隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)溫度測(cè)

93、量的要求越來越高，而且測(cè)量范圍也越來越廣，合理的溫度范圍和準(zhǔn)確的溫度測(cè)量對(duì)提高產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)量，降低消耗，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化，均有積極的作用，因此溫度的監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究具有重要的意義，目前的測(cè)溫控制系統(tǒng)大都使用傳統(tǒng)溫度測(cè)量儀器，其功能大多都是由硬件或固化的軟件來實(shí)現(xiàn)，而且只能通過廠家定義，設(shè)置，其功能和規(guī)格一般都是固定的，用戶無法隨意改變其結(jié)構(gòu)和功能，因此已不能適應(yīng)現(xiàn)代化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的要求，隨新舊計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，近幾年美國國家儀器公司

94、率先提出了虛擬儀器的概念，徹底打破了傳統(tǒng)儀器由廠家定義，用戶無法改的模式，使測(cè)控儀器發(fā)生了巨大的變革，虛擬儀器技術(shù)提出了“軟件即儀器”的儀器設(shè)計(jì)思想，是目前最為成功應(yīng)用最廣泛的虛擬儀器軟件開發(fā)系統(tǒng)，它是一種基于G語言的32位編譯型圖形化編程語言，其圖形化界面可以方便的進(jìn)行虛擬儀器的開發(fā)，它可將計(jì)算機(jī)資源與儀器硬件，DSP技術(shù)結(jié)合，在系統(tǒng)內(nèi)共享軟硬件資源，用戶可根據(jù)測(cè)試功能的需要，自己設(shè)計(jì)所需要的系統(tǒng)。</p><p&

95、gt;　　2溫度檢測(cè)方法和發(fā)展</p><p>　　Fahrenheit在1706年制造的水銀溫度計(jì)是溫度測(cè)量的一個(gè)重要的里程碑，他在溫度計(jì)上使用了三個(gè)溫度固定點(diǎn)：水和氯化銨的混合物的溫度為0華氏度，冰和水的混和物的溫度為32華氏度，人體的溫度為96華氏度，1742年，瑞典的A。Celius發(fā)明了一種新的水銀玻璃溫度計(jì)，他規(guī)定水的沸點(diǎn)為100攝氏度，冰的融化點(diǎn)是0攝氏度，在這兩個(gè)固定點(diǎn)間，將溫度計(jì)等分為100分，

96、每份1攝氏度。</p><p>　　目前常用溫度檢測(cè)的方法有以下幾種：平均升溫法。工業(yè)上普遍采用的一種測(cè)量電抗器溫度的方法，是平均升溫法。該方法主要是利用電抗器斷電后的繞阻電阻隨時(shí)間的變化曲線，再外推求出斷電瞬間的電阻值，然后利用平均升溫計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，可以看出，此方法也只能測(cè)量電抗器的平均溫升，而電抗器內(nèi)部各點(diǎn)溫升是不同的。</p><p>　　紅外測(cè)溫技術(shù)。紅外溫度連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是將一

97、種非接觸無源高精度紅外溫度傳感器，安裝在關(guān)心區(qū)域處的溫度測(cè)量方法，采用紅外線進(jìn)行溫度測(cè)量的關(guān)鍵器件是紅外傳感器，紅外線傳感器系統(tǒng)的組成，主要是由光學(xué)系統(tǒng)和輔助光學(xué)系統(tǒng)，光電轉(zhuǎn)換器件，電信號(hào)入大處理和模數(shù)轉(zhuǎn)換等部分組成，紅外傳感器工作原理，是通過接收目標(biāo)物體發(fā)射，反射和傳導(dǎo)的能量來測(cè)量其表面溫度，探測(cè)元件將采集的能量信息輸送到微處理器中進(jìn)行處理，然后轉(zhuǎn)換成溫度讀數(shù)輸出。測(cè)溫必須經(jīng)過標(biāo)定才能使它正確地顯示出被測(cè)目標(biāo)的溫度，如果在使用中出現(xiàn)測(cè)

98、溫超差，則需要進(jìn)行重新標(biāo)定，由于傳感器已將溫度數(shù)據(jù)確定，若出現(xiàn)偏差，只能由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理加以修正，給出正確的測(cè)量溫度，紅外測(cè)溫裝置具有故障率低，精確可靠的特點(diǎn)，這種溫度測(cè)量方式也是一個(gè)趨勢(shì)，目標(biāo)和測(cè)溫儀所在的環(huán)境條件如溫度，污染等因素對(duì)測(cè)溫的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。</p><p>　　利用變色測(cè)溫貼片進(jìn)行測(cè)量。這種測(cè)量方法是近幾年才興起的測(cè)溫方法，變色測(cè)溫貼片是一種能夠隨物體的變化而改變顏色并由此可以掌握物體溫度變

99、化的產(chǎn)品，在變壓器測(cè)溫中有所應(yīng)用，這種產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)是：特別適合于普通溫度計(jì)無法或難以測(cè)量的部件，外表面以及危及生命的環(huán)境中的物體，如晶體管，集成電路，化工反應(yīng)罐，發(fā)動(dòng)機(jī)軸承，導(dǎo)電母線，開關(guān)，接頭，變壓器等的溫度測(cè)量，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：便于巡視檢查，溫度發(fā)生變化，就引起顏色變化，人們即可采取措施，避免事故的發(fā)生，產(chǎn)品輕巧，便于攜帶，安裝簡(jiǎn)便，如帶有不干膠的測(cè)溫變色貼片，用時(shí)很方便，比較經(jīng)濟(jì)，在測(cè)量相同數(shù)目的測(cè)溫點(diǎn)時(shí)，比其它測(cè)溫工具節(jié)省費(fèi)用，不

100、過目前并不廣泛。</p><p>　　采用光纖溫度傳感器進(jìn)行測(cè)量。光纖傳感器技術(shù)自從七十年代一出現(xiàn)，就在世界范圍內(nèi)得到迅猛發(fā)展，光纖傳感技術(shù)具有光學(xué)敏感測(cè)量和光纖傳輸?shù)脑S多優(yōu)點(diǎn)，諸如，靈敏度高，無輻射干擾，電絕緣和抗電磁干擾性好，化學(xué)穩(wěn)定性好，安全防爆以及重量輕，體積小，便于復(fù)用成網(wǎng)，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離多通道的遙測(cè)與控制等，現(xiàn)在許多種類型的光纖傳感器都已商業(yè)化并在生活，生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。對(duì)電抗器在線溫度的測(cè)

101、量采用光纖溫度傳感器多采用分布式光纖溫度傳感器，現(xiàn)在，分布式光纖溫度傳感器在國外已廣泛應(yīng)用于實(shí)踐。在國內(nèi)，重慶大學(xué)，中國計(jì)量學(xué)院，浙江大學(xué)，北京理工大學(xué)，華中科技大學(xué)，北京航空航天大學(xué)等單位根據(jù)應(yīng)用的需要，先后開展了分布式光纖溫度傳感器的研究，并且已有少量產(chǎn)品問世，但是，到目前為止，我國的光纖傳感器研究仍然未完成由實(shí)驗(yàn)向產(chǎn)品化的過渡，很少有分布戒光纖溫度傳感器產(chǎn)品應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)和生活中。</p><p><

102、b>　　3國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r</b></p><p>　　隨著國內(nèi)外工業(yè)的日益發(fā)展，溫度檢測(cè)技術(shù)也有了不斷的進(jìn)步，溫度檢測(cè)使用的溫度計(jì)或傳感器種類繁多，應(yīng)用范圍也較廣泛，在高科技領(lǐng)域，國內(nèi)外專家都在有針對(duì)性的競(jìng)相開發(fā)各種新型溫度傳感器及特殊測(cè)量環(huán)境的測(cè)量技術(shù)。國外對(duì)溫度控制技術(shù)研究較早，始于20世紀(jì)70年代。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場(chǎng)信息并進(jìn)行指示、記錄和控制。80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)

103、。目前正開發(fā)和研制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在世界各國的溫度測(cè)控技術(shù)發(fā)展很快，一些國家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上正向著完全自動(dòng)化、無人化的方向發(fā)展。我國對(duì)于溫度測(cè)控技術(shù)的研究較晚，始于20世紀(jì)80年代。我國工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國家溫度測(cè)控技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了溫度室內(nèi)微機(jī)控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于對(duì)溫度的單項(xiàng)環(huán)境因子的控制。我國溫度測(cè)控設(shè)施計(jì)算機(jī)應(yīng)用，在總體上正從消化吸收、簡(jiǎn)單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合性應(yīng)用階段過渡和發(fā)展。在技

104、術(shù)上，以單片機(jī)控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，尚無真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，與發(fā)達(dá)國家相比，存在較大差距。我國溫度測(cè)量控制現(xiàn)狀還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到工廠化的程度，生產(chǎn)實(shí)際中仍然有許多問題困擾著我們，存在著裝備配套能力差，產(chǎn)</p><p>　　目前，國內(nèi)對(duì)于溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較多，其中大致可分為基于單片機(jī)，光纖，虛擬儀器和PID控制器的，下面簡(jiǎn)單介紹下兩個(gè)比較典型的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理和功能。</p>&

105、lt;p>　　1.基于LABVIEW的多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)</p><p>　　基于LabVIEW開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)及控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示.系統(tǒng)采用多個(gè) 12wire 數(shù)字溫度傳感器DS18B20 測(cè)量系統(tǒng)的多點(diǎn)溫度值 ,由 A T90S8515 單片機(jī)將檢測(cè)信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算</p><p>　　機(jī) ,通過計(jì)算機(jī)的 I/ O 接口與外部數(shù)據(jù)連接.當(dāng)數(shù)據(jù)進(jìn)入計(jì)算機(jī)后 ,在LabVI

106、EW平臺(tái)上 ,經(jīng)數(shù)據(jù)處理子程序、 溫度控制子程序輸出系統(tǒng)控制信號(hào) ,并通過計(jì)算機(jī) I/ O 接口輸出.輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路 ,分別控制加熱電路及風(fēng)扇電路 ,實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制 ,同時(shí)在前面板實(shí)時(shí)輸出溫度和濕度控制曲線.通過前面板的溫度設(shè)定窗口,可以實(shí)時(shí)改變系統(tǒng)溫度的設(shè)定值 ,當(dāng)溫度和濕度超出上限或下限時(shí) ,軟件發(fā)出語音及光報(bào)警信號(hào);當(dāng)溫度超出上限時(shí),自動(dòng)停止加熱.此外 ,系統(tǒng)設(shè)有故障自動(dòng)報(bào)警功能 ,如數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤報(bào)警、 電源

107、掉電報(bào)警、 傳感器故障報(bào)警等報(bào)警機(jī)制.同時(shí) ,系統(tǒng)提供歷史數(shù)據(jù)回讀、 歷史數(shù)據(jù)打印功能 ,以便用戶查看系統(tǒng)的歷史狀態(tài).</p><p>　　基于光纖測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)</p><p>　　光纖溫度測(cè)量的基本原理是： 利用一根光纖作為溫度信息傳導(dǎo)介質(zhì) ， 向光纖中發(fā)射一個(gè)光脈沖后，光纖中的每一個(gè)單 獨(dú)的點(diǎn)都將后 向散 射一小部分 光，這一后向散射光包含有斯托克斯光 ( Stokes )

108、和反斯托克斯光 ( An t i S tokes) 。其中，斯托克斯光與溫度無關(guān) ， 而反斯托克斯光的強(qiáng)度隨溫度的變化而變化.由反斯托克斯光與斯托克斯光之比和溫度的定量關(guān)系,可得溫度值T：</p><p>　　;式中：h為普朗克常數(shù)，K為玻爾茲曼常數(shù)，為斯托克斯光強(qiáng)度；為反斯托克斯光強(qiáng)度，為伴隨光的頻率；為拉曼光頻率增量。</p><p>　　利用人射光和后向散射光之間的時(shí)間差和光纖內(nèi)的光

109、傳播速度， 可計(jì)算不同散射點(diǎn)距入射端的距離， 因而可以得到光纖沿程幾乎連續(xù)的分布。 可按下式計(jì)算 ：；式中：為光纖中的光傳播速度，為后向散射延遲時(shí)間。</p><p>　　ESTMS（預(yù)警系統(tǒng)）是利用光纖測(cè)溫原理針對(duì)電纜安全監(jiān)控要求開發(fā)而成 的。ESTMS結(jié)構(gòu)如圖所示。</p><p>　　系統(tǒng)的工作機(jī)理是 ： 當(dāng)電纜溫度變化時(shí)， 緊貼在 電纜上的傳感光纜的溫度也相應(yīng)變化。光纜 中光纖