基于虛擬儀器的電子秤設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子

2、版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交

3、論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注 意 事 項1.設(shè)計（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻8）致謝9）附錄（對論文支持必要時）2.論文字數(shù)要求：理工類設(shè)計（論文）正文字數(shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程

4、序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用a4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3

5、）其它基于虛擬儀器的電子秤設(shè)計摘 要電子秤因其種類繁多，且涉及到貿(mào)易結(jié)算和保護廣大消費者的利益，所以為世界各國政府普遍關(guān)注和重視，并被確定為國家強制管理的法制計量器具。作為重量測量儀器，智能電子秤在各行各業(yè)中開始顯現(xiàn)其測量精度高，測量速度快，操作簡單易學(xué)，可以實時監(jiān)控的優(yōu)點，使其已經(jīng)開始逐漸取代傳統(tǒng)型的機械杠桿測量秤，成為測重領(lǐng)域的主流產(chǎn)品?；谔摂M儀器設(shè)計了電子秤系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成、軟件設(shè)計思想和具體實現(xiàn)。系統(tǒng)應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)進行自動測量、處理和顯示，實現(xiàn)了電子秤的智能化，具有測量精度高、界面友好、運行穩(wěn)定可靠、功能便于擴展。關(guān)鍵詞：電子秤；虛擬儀器；數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)采集design

6、of the electronic scale based on labview abstractelectronic scale because of its great variety, and involves to the trade settlement and the protection general consumers benefit, thought that various countries government pays attention generally and takes seriously, and is determined for the nationa

7、l compulsion management legal system measurement appliance. as the weight metering equipment, the intelligent electronic scale starts in the various trades and occupations to appear its measuring accuracy to be high, the survey speed is quick, the simplicity of operator easy to study, might the real

8、-time monitoring huge merit, make it already to start to substitute for the tradition mechanical lever survey to say gradually, became measures the heavy domain the mainstream product. based on labview，this paper designed a system of intelligent electronic scale，and illustrated its circuit structure

9、 of hardware，design idea and implementation of the softwarethe system call automatically measure，manage and display the result with the virtual instrument technique，which makes the system intelligentthe device is not only characteristic of high accuracy and friendly interface，but also good stability

10、 and extensibilitykey words: electronic scale; labview; database; data collects目 錄摘 要iabstractii第一章 緒論11.1 現(xiàn)狀11.2 發(fā)展趨勢11.2.1 小型化21.2.2 模塊化21.2.3 集成化21.2.4 智能化31.2.5 綜合性31.2.6 組合型31.3 本章小結(jié)4第二章 電子秤系統(tǒng)組成、分類、特點52.1 電子秤系統(tǒng)組成52.1.1 稱重傳感器52.1.2 稱架62.1.3 稱重儀表72.2 電子秤的分類72.3 電子秤的特點82.4 本章小結(jié)8第三章 虛擬儀器93.1 虛擬儀器的產(chǎn)

11、生93.1.1 產(chǎn)生背景93.1.2 虛擬儀器的產(chǎn)生103.2 虛擬儀器的發(fā)展歷程103.3 虛擬儀器的簡介113.3.1 labview圖形化程序設(shè)計的步驟113.3.2 labview的操作模板123.3.3 labview調(diào)試技術(shù)133.4 虛擬儀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)143.5 虛擬儀器的特點153.5.1 從組成結(jié)構(gòu)來看，虛擬儀器的特點153.5.2 與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器的特點153.6 虛擬儀器的發(fā)展前景153.6.1 網(wǎng)絡(luò)化153.6.2 向幾何、機械參量等難點領(lǐng)域發(fā)展163.6.3 基于linux操作系統(tǒng)的虛擬儀器163.7 應(yīng)用領(lǐng)域173.8 本章小結(jié)18第四章 基于虛擬儀器的電子秤

12、設(shè)計硬件部分194.1 電子秤的原理框圖194.2 壓力傳感器204.3 信號調(diào)理204.4 數(shù)據(jù)采集參數(shù)214.4.1 模擬輸入214.4.2 模擬輸出224.4.3 數(shù)字i/o（dio）224.4.4 定時i/o234.5 數(shù)據(jù)采集卡234.5.1 數(shù)據(jù)采集卡組成234.5.2 pci-6221采集卡244.5.3 數(shù)據(jù)采集卡的選擇254.6 labview軟件264.7 pc機配置274.8 本章小結(jié)27第五章 基于虛擬儀器的電子秤設(shè)計軟件部分285.1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)285.1.1 ado與數(shù)據(jù)庫接口技術(shù)285.1.2 常用sql語句規(guī)則285.1.3 labsql技術(shù)295.2 數(shù)據(jù)采集

13、技術(shù)295.2.1 常用daqmx節(jié)點介紹295.2.2 創(chuàng)建daqmx獲取模擬輸入信號vi的步驟325.3 電子秤的功能335.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計的模塊實現(xiàn)345.4.1 數(shù)據(jù)采集程序345.4.2 數(shù)據(jù)寫入程序345.4.3 數(shù)據(jù)讀取程序355.4.4 數(shù)據(jù)檢索程序355.4.5 用戶登錄程序365.4.6 幫助程序375.4.7 退出系統(tǒng)程序375.4.8 系統(tǒng)時間程序375.5 系統(tǒng)軟件設(shè)計的具體界面實現(xiàn)385.5.1 登錄成功界面385.5.2 歡迎界面395.5.3 通道設(shè)置與波形顯示界面395.5.4 數(shù)據(jù)顯示與檢索界面405.5.5 彈出幫助界面405.5.6 彈出退出系統(tǒng)界面4

14、15.5.7 高亮狀態(tài)下執(zhí)行程序框圖425.5.8 軟件設(shè)計總程序圖435.6 本章小結(jié)44第六章 總結(jié)45參考文獻46致 謝48 第一章 緒論電子秤因其種類繁多，且涉及到貿(mào)易結(jié)算和保護廣大消費者的利益，所以為世界各國政府普遍關(guān)注和重視，并被確定為國家強制管理的法制計量器具。電子秤是自動化稱重控制和貿(mào)易計量的重要手段，對加強企業(yè)管理、嚴格生產(chǎn)、貿(mào)易結(jié)算、交通運輸、港口計量和科學(xué)研究都起到了重要作用。被廣泛應(yīng)用于煤炭、石油、化工、電力、輕工、冶金、礦山、交通運輸、港口、建筑、機械制造和國防等各個領(lǐng)域。1.1 現(xiàn)狀50年代中期電子技術(shù)的滲入推動了衡器制造業(yè)的發(fā)展。60年代初期出現(xiàn)機電結(jié)合式電子衡器

15、以來，經(jīng)過40多年的不斷改進與完善，我國電子衡器從最初的機電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。我國電子衡器的技術(shù)裝備和檢測試驗手段基本達到國際90年代中期的水平。電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動態(tài)稱重發(fā)展；計量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展；測量特點從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展，特別是對快速稱重和動態(tài)稱重的研究與應(yīng)用。但就總體而言，我國電子衡器產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量與工業(yè)發(fā)達國家相比還有較大差距，其主要差距是技術(shù)與工藝不夠先進、工藝裝備與測試儀表老化、開發(fā)能力不足、產(chǎn)品的品種規(guī)格較少、功能不全、穩(wěn)定性和可靠性較差等。1.2 發(fā)展趨勢通過分析近年來電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情

16、況及國內(nèi)外市場的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢是小型化、模塊化、集成化、智能化；其技術(shù)性能趨向是速率高、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其功能趨向是稱重計量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其應(yīng)用性能趨向于綜合性和組合性。1.2.1 小型化體積小、高度低、重量輕，即小、薄、輕。近幾年新研制的電子平臺秤結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)了小薄輕的發(fā)展方向。對于低容量的電子平臺秤和電子輪軸秤，可采用將薄型或超薄型的圓形稱重傳感器，直接嵌入鋼板或鋁板底面與稱重傳感器外徑相同的盲孔內(nèi)，形成低外形的秤體結(jié)構(gòu)，稱重傳感器的數(shù)量和位置由秤的額定載荷和力學(xué)要求計算決定。鋼板或鋁板就是秤體的臺面，稱重傳感器既是傳感元件，又是承力

17、支點，極大地減化了秤體結(jié)構(gòu)，減少了活動連接環(huán)節(jié)，不但降低了成本，而且提高了穩(wěn)定性和可靠性。對中等或較大容量的電子平臺秤、電子地秤，已經(jīng)出現(xiàn)了采用方形或長方形閉合截面的薄壁型鋼，并聯(lián)排隊列焊接成一個整體的竹排式結(jié)構(gòu)的秤體，4個稱重傳感器分別安裝在最外邊兩根薄壁型鋼兩端的切口內(nèi)，安裝在稱重傳感器承力點上的固定支承就是秤體的承力支點，既減化了承力傳力機構(gòu)，又節(jié)省了秤體高度，這是一種很有發(fā)展前途的秤體結(jié)構(gòu)。對于大型電子平臺秤，可利用有限單元法進行等強度和剛度計算，采用抗彎剛度大的型材和輕型波紋夾心鋼板等。1.2.2 模塊化對于大型或超大型的承載器結(jié)構(gòu)，如大型靜動態(tài)電子汽車衡等，已開始采用幾種長度的標(biāo)準(zhǔn)

18、結(jié)構(gòu)的模塊，經(jīng)過分體組合，而產(chǎn)生新的品種和規(guī)格。以（5、6、7）m長的同寬度3種標(biāo)準(zhǔn)模塊為例，由單塊、二塊、三塊到四塊分體組合，可以組合成長度為（528）m的22種規(guī)格的分體式秤體結(jié)構(gòu)。當(dāng)然在實際應(yīng)用中，根據(jù)各行業(yè)用戶的需要，選擇其中10余種常用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格即可。這種模塊化的分體式秤體結(jié)構(gòu)，不僅提高了產(chǎn)品的通用性、互換性和可靠性，而且也大大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時還降低了成本，增強了企業(yè)的市場競爭能力。1.2.3 集成化對于某些品種和結(jié)構(gòu)的電子衡器，例如小型電子平臺秤、專用秤、便攜式靜動態(tài)電子輪軸秤、靜動態(tài)電子軌道衡等，都可以實現(xiàn)秤體與稱重傳感器，鋼軌與稱重傳感器，軌道衡秤體與鐵路線路一

19、體化。 如秤體與稱重傳感器一體化的便攜式靜動態(tài)電子輪軸秤，多用硬鋁合金厚板制成。其結(jié)構(gòu)原理是經(jīng)過固溶熱處理強化的鋁合金板，或通過在4個角上鉆孔和銑槽分別形成4個懸臂梁型稱重傳感器；或在鋁合金板的底面銑出多個對稱的盲孔和盲槽形成整體剪切梁型稱重傳感器。這就使得秤體與稱重傳感器合二為一，即鋁合金板既是秤體臺面又是一個大板式稱重傳感器。1.2.4 智能化電子衡器的稱重顯示控制器與電子計算機組合，利用電子計算機的智能來增加稱重顯示控制器的功能。使電子衡器在原有功能的基礎(chǔ)上，增加推理、判斷、自診斷、自適應(yīng)、自組織等功能，這就是當(dāng)今市場上采用微機化稱重顯示控制器的電子衡器與采用智能化稱重顯示控制器的電子衡

20、器的根本區(qū)別。1.2.5 綜合性電子稱重技術(shù)的發(fā)展規(guī)律就是不斷的加強基礎(chǔ)研究并擴大應(yīng)用，擴展新技術(shù)領(lǐng)域，向相鄰學(xué)科和行業(yè)滲透，綜合各種技術(shù)去解決稱重計量、自動控制、信息處理等問題。例如在流量計量專業(yè)，如果按照傳統(tǒng)的理論和方法建造一套標(biāo)準(zhǔn)大流量測量系統(tǒng)，價格相當(dāng)昂貴。如果采用稱重法即質(zhì)量流量法，只要將重量和時間測量準(zhǔn)確，大流量的測量問題就迎刃而解了。對某些商用電子計價秤而言，只具備稱重、計價、顯示、打印功能還遠遠不夠，現(xiàn)代商業(yè)系統(tǒng)還要求它能提供各種銷售信息，把稱重與管理自動化緊密結(jié)合，使稱重、計價、進庫、銷售管理一體化，實現(xiàn)管理自動化。這就要求電子計價秤能與電子計算機聯(lián)網(wǎng)，把稱重系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)

21、組成一個完整的綜合控制系統(tǒng)。1.2.6 組合型在工業(yè)稱重計量過程或工藝流程中，不少稱重計量系統(tǒng)還要求具有可組合性，即測量范圍等可以任意設(shè)定；硬件能夠依據(jù)一定的工作條件和環(huán)境作某些調(diào)整，硬件功能向軟件方向發(fā)展；軟件能按一定的程序進行修改和擴展；輸入輸出數(shù)據(jù)與指令可以使用不同的語言和條形碼，并能與外部的控制和數(shù)據(jù)處理設(shè)備進行通信。1.3 本章小結(jié)本章主要介紹了電子秤的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。第二章 電子秤系統(tǒng)組成、分類、特點電子秤是配有電子稱量裝置的衡器，主要由稱重傳感器、承載器(俗稱秤架)、稱重儀表3部分組成。電子秤的工作原理是將作用在承載器上的質(zhì)量或力的大小，通過稱重傳感器轉(zhuǎn)換為與之成正比的電信號

22、，并且以模擬或數(shù)字量的形式在稱重儀表上顯示出來1。2.1 電子秤系統(tǒng)組成2.1.1 稱重傳感器稱重傳感器是電子稱重的核心部件，從原理上分為電阻應(yīng)變式、壓磁式、振弦式等1。電阻應(yīng)變式稱重傳感器電阻應(yīng)變式稱重傳感器因制作簡單、工藝成熟、準(zhǔn)確度高，占據(jù)著稱重傳感器 90 %以上的市場份額。電阻應(yīng)變式稱重傳感器用于靜態(tài)、動態(tài)條件下質(zhì)量或力的測量，在工業(yè)生產(chǎn)過程檢測、控制、自動稱量等領(lǐng)域已大量應(yīng)用。壓磁式稱重傳感器壓磁式稱重傳感器的代表廠家是abb公司，該傳感器輸出功率大，過載能力強，可在高溫、潮濕、多塵等惡劣環(huán)境條件下長期工作。振弦式稱重傳感器振弦式稱重傳感器的代表廠家是瑞士哈斯勒公司，該公司采用的

23、sft振弦式稱重傳感器的電子皮帶秤已在國內(nèi)有較多應(yīng)用。這種稱重傳感器的特點如下：重復(fù)性、線性為滿刻度的0.01 %，穩(wěn)定性為 0.03 %，與電阻應(yīng)變式稱重傳感器的指標(biāo)大體相當(dāng)；微小的被測力變化可產(chǎn)生較大的頻率變化，分辨率高達百萬分之一，靈敏度高；直接數(shù)字稱重，被處理的信號及輸出信號都是數(shù)字信號，處理過程無 a/ d、d/ a 轉(zhuǎn)換，運算精確度高；抗電氣干擾、抗振動干擾能力強;傳感器內(nèi)裝有溫度傳感器，溫度補償靈敏度可達 0.000 1 %/ ；非位移式測量原理，測量過程幾乎無位移發(fā)生，不影響秤架的校準(zhǔn)狀態(tài)；有動態(tài)過載保護裝置；最多15 臺傳感器可在同一根串行總線上傳遞信號，最大傳送距離為 50

24、0 m ，因此，這種稱重傳感器是未來傳感器發(fā)展的一個方向。2.1.2 稱架單杠桿式秤架1只有一組稱量杠桿，其上支撐了一組或幾組稱量托輥，秤架通常由稱量杠桿、支點、平衡重物等組成，結(jié)構(gòu)較簡單，但稱量準(zhǔn)確度不高，精度通常為1 %2 %。雙杠桿式秤架1由對稱的兩組稱量杠桿組成，每組稱量杠桿上支撐了一組或幾組稱量托輥，秤架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，秤體龐大，但它的兩組稱量杠桿在稱量過程中可以抵消一些水平分力對稱量精確度的影響，所以秤架性能穩(wěn)定，稱量精確度較高，精度通常為0.25 %0.5 %。懸臂式秤架1通常是在專用的短皮帶輸送機上采用，短皮帶輸送機的整體只由支點和稱重傳感器承重，這種秤架只用于尺寸短小的定量給料機或

25、專用的計量皮帶秤，稱量精確度中等，精度通常在1 %左右。懸浮式秤架1懸浮式秤架類似靜態(tài)稱重的稱重平臺，稱重平臺上支撐了一組或幾組稱量托輥，它的特性優(yōu)于上述其他各種結(jié)構(gòu)形式的秤架。比如美國拉姆齊公司在有 4 組稱量托輥的秤架中，17型雙杠桿式準(zhǔn)確度指標(biāo)為 0.25 %，而 14 型懸浮式準(zhǔn)確度指標(biāo)為 0.125 %。懸浮式秤架的精度通常在 0.125 %0.25 %。從總體性能來看，懸浮式結(jié)構(gòu)的秤架將是未來秤架的一個發(fā)展方向1。2.1.3 稱重儀表稱重儀表從早期的模擬式儀表，發(fā)展到現(xiàn)在的微機式儀表。儀表精度從 0.1 %、 0.05 %發(fā)展到 0.01 %。微機式儀表有單片機、p lc、工業(yè) p

26、c、嵌入式 pc等形式。微機式稱重儀表采用了低漂移高增益放大器、高分辨率a/ d 轉(zhuǎn)換器、閃存、電可擦存儲器和非易失性隨機存儲器、rs - 232/ rs - 485 通信標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)場總線等技術(shù)，使其性能和功能都有了很大提高。這些新技術(shù)的采用，進一步提高了稱重儀表的性能和可靠性，并為儀表小型化創(chuàng)造了有利條件。在性能上已能做到:非線性優(yōu)于 0.01 %，靈敏度優(yōu)于0.2 v/ d，a/ d 轉(zhuǎn)換速度一般為1030 次/ s，用于動態(tài)稱重時可達100 次/ s 以上。功能上包括：各種參數(shù)的設(shè)定，如分度值、量程、校準(zhǔn)參數(shù)、計算系數(shù)、皮重等設(shè)定；零點自動跟蹤；自動去皮；量程自動校準(zhǔn)；動態(tài)檢測；開機自檢和

27、故障診斷；停電數(shù)據(jù)保護；超載報警；非線性補償；以及毛重、凈重、皮重和累加值的顯示等。為了便于與計算機通信，現(xiàn)在的稱重儀表都配有輸入/輸出接口，如 rs - 232c、rs- 485、模擬量(420 ma)以及繼電器輸出等。為了適應(yīng)各種應(yīng)用的需要，當(dāng)前稱重儀表發(fā)展的一個趨勢是：通過硬件或軟件的積木式組合來實現(xiàn)不同的功能需求。稱重儀表另一個發(fā)展趨勢是小型化。小型或微型儀表主要用于小型生產(chǎn)設(shè)備和移動的稱重系統(tǒng)中，例如定量包裝秤、叉車秤、貨車秤、可移動的臺秤等1。2.2 電子秤的分類電子秤的種類和形式是很多的，而且有各種各樣的分類方法。例如，可以按稱重傳感器的工作原理分類，可以按儀表顯示方法分類，也可

28、以按稱體結(jié)構(gòu)形式分類等等2。電子秤按用途分為下述幾種類型：容器稱主要用于對各種液體、粉狀或顆粒狀物料進行稱重和配料；吊秤對各種大型構(gòu)件、集裝箱等在裝卸運輸過程中進行稱重；皮帶秤對散裝物料在傳輸過程中進行稱重；平臺秤包括各種地中衡、汽車衡、平臺秤等；電子軌道稱稱量鐵路車輛重量2。2.3 電子秤的特點電子秤與傳統(tǒng)的機械秤相比，主要有以下優(yōu)點：傳感器的反應(yīng)速度快，從而可以提高稱重速度；結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，受安裝地點的限制小；稱重信號可以遠距離傳送，并可用計算機進行數(shù)據(jù)處理，自動顯示、記錄稱重結(jié)果，還可以給出各種控制信號，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化；測量范圍廣。因稱重傳感器可做成密封型的，從而有優(yōu)良的防

29、潮、防腐蝕性能，能在機械秤無法工作的惡劣環(huán)境下工作；有足夠的精度2。2.4 本章小結(jié)我國的電子秤要打入國際市場，參與國際競爭，就必須執(zhí)行國際法制計量組織制定的國際建議并要有國際水平的技術(shù)與裝備、有國際水平的質(zhì)量。這就要求企業(yè)以技術(shù)為先導(dǎo)、以質(zhì)量為中心、以管理為基礎(chǔ)，努力提高制造技術(shù)與制造工藝水平，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，增強國際市場競爭能力。 面對與國際先進水平的差距和我國國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的大好形勢，我們的態(tài)度應(yīng)該是明確的，就是要從觀念上、技術(shù)上和管理上迅速趕上，瞄準(zhǔn)先進、與時俱進、迎接挑戰(zhàn)、開拓創(chuàng)新、以提高制造技術(shù)與制造工藝水平為突破口，主要解決規(guī)模生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)與工藝，提高批量生產(chǎn)能力，質(zhì)量保證，

30、使我國的電子秤走上健康持續(xù)發(fā)展的軌道。第三章 虛擬儀器最初只存在機器語言，計算機的世界里一片黑暗。可是不久，匯編語言問世了，給計算機的世界投下了一縷曙光。labview圖形化編程語言的出現(xiàn)終于把人們尤其是工程師和科學(xué)家們從繁雜的編程工作中解放出來。3.1 虛擬儀器的產(chǎn)生3.1.1 產(chǎn)生背景二十世紀(jì)七十年代以來，在數(shù)字信號處理理論、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)迅速發(fā)展的支撐下，微機化測試分析儀得到了長足的發(fā)展。其基本狀況是：各類專用微機化測試分析儀的功能和性能越來越強，在工程測試中得到了廣泛的應(yīng)用。但由于儀器的功能基本上由廠家規(guī)定，用戶難以擴充，且儀器的研制開發(fā)周期長，壽命短，價格昂貴。以pc機為核心

31、的個人儀器（系統(tǒng)），硬件性能有極大提高且日趨標(biāo)準(zhǔn)化。研究單位研制的專業(yè)測試分析軟件包，可用pc機做許多專業(yè)性的分析處理，但軟件功能仍由研制者確定，用戶較難擴充。眾多的測試工作者并不十分熟悉計算機編程，面對這些硬件、軟件，仍然處于被動使用的局面。九十年代中期，個人計算機cpu時鐘頻率已達100mhz以上，以64位二進制進行運算，運算速度和精度有了極大提高，價格亦大幅降低，硬件接口進一步趨于標(biāo)準(zhǔn)化，廠商在出售可程控儀器的同時也提供其驅(qū)動軟件。特別是面向儀器的軟件開發(fā)平臺，如labview的成熟和商業(yè)化，使用者在配有專用或通用插卡式硬件、可程控儀器和軟件開發(fā)平臺的個人計算機上，可按自己的需要，快捷方

32、便地設(shè)計和組建各種測試分析儀器和系統(tǒng)。個人儀器發(fā)展到了使用者也能設(shè)計，開發(fā)的新階段。鑒于主要由使用者自己編制，調(diào)用軟件來開發(fā)儀器功能，完成原來由硬件及固化軟件完成的工作，軟件成了儀器的關(guān)鍵。這與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，虛擬制造技術(shù)有著相擬的特點。故人們也稱這類個人儀器為虛擬儀器，稱這種主要由使用者自己設(shè)計、制造儀器的技術(shù)為虛擬儀器技術(shù)。3.1.2 虛擬儀器的產(chǎn)生在上述的背景下，提出了全新概念的儀器虛擬儀器。1986年，美國國家儀器公司提出了虛擬儀器的概念。1990年代，虛擬儀器得到業(yè)界廣泛認可和應(yīng)用，相繼推出了基于gpib總線、pc-daq和vxi總線、pxi總線等多種虛擬儀器系統(tǒng)。3.2 虛擬儀器的發(fā)

33、展歷程虛擬儀器發(fā)展至今，大體來說可分為三個階段。第一階段:計算機的使用，增強了傳統(tǒng)儀器的功能。此階段的vi發(fā)展是飛速前進。gpib總線標(biāo)準(zhǔn)的確立，使得pc機和外界通信成為可能，用戶便可以使用pc機來控制儀器，并且隨著個人pc機系統(tǒng)性價比的不斷飛升，用pc機控制測控儀器成為一種趨勢。與此同時儀器銷售市場上也發(fā)生了巨大的變化，通用的數(shù)字式儀器銷售量猛增，而專用的傳統(tǒng)儀器銷售量大幅度下降。因為用戶已經(jīng)清楚的知道了，使用pc機和數(shù)字化通用設(shè)備連接，就可以實現(xiàn)信號數(shù)字化，這樣就可以方便的對數(shù)據(jù)做特定分析處理并顯示在pc機屏幕上，畢竟臺式pc機的處理能力遠遠超過一般的儀器。第二階段:開放式的儀器構(gòu)成。隨著

34、插入式計算機數(shù)據(jù)處理卡和儀器總線標(biāo)準(zhǔn)這兩大測試技術(shù)的確立，新的儀器構(gòu)成得以開放。儀器設(shè)計者與用戶一樣，都希望盡可能地提高效率和重復(fù)使用次數(shù)。儀器生產(chǎn)商建立了各自的內(nèi)在標(biāo)準(zhǔn)，使得各自標(biāo)準(zhǔn)的其他產(chǎn)品有利可圖。許多儀器上唯一通用的元器件就是pc機里的標(biāo)準(zhǔn)件，這樣使得pc機成為一個構(gòu)建vi的理想平臺。就類似于pc機的擴展槽，許多儀器內(nèi)的特殊功能，如a/d、d/a、數(shù)字i/o、時間i/o組件都是模塊化的功能塊，能夠直接插在儀器內(nèi)部的擴展槽內(nèi)，與處理器總線相連。傳統(tǒng)的儀器的相關(guān)軟件都是固化在內(nèi)部rom內(nèi)，只針對專門儀器。而在vi中，專用儀器的軟件也是使用模塊化的可重用代碼，但vi的功能軟件是以文件形式儲存

35、在介質(zhì)里的，可以安裝在任何pc機上。正是這個階段vi在軟硬件上的這些進步，使得它的構(gòu)建具有了開放性和更大的靈活性。第三階段:vi框架的廣泛認同和采用。面向?qū)ο蠹夹g(shù)把用戶構(gòu)建vi需要知道的東西封裝起來，vi將成為一種主流技術(shù)。許多行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在硬件和軟件領(lǐng)域已產(chǎn)生，幾個虛擬儀器平臺已經(jīng)得到認可并逐漸成為虛擬儀器行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)工具。至此人們也認識到了vi軟件框架才是數(shù)據(jù)采集和儀器控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動化的關(guān)鍵。美國國家儀器公司的軟件產(chǎn)品也創(chuàng)造了整體的虛擬儀器框架，它把離硬件較近的接口程序和高級應(yīng)用程序以及專門儀器的轉(zhuǎn)換驅(qū)動程序組合起來。用戶可以使用其標(biāo)準(zhǔn)硬件接口驅(qū)動程序包去控制數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品。接口軟件包中的所有程

36、序都可運行于多種普通計算機和操作系統(tǒng)上。3.3 虛擬儀器的簡介虛擬儀器：是一種以計算機和測試模塊的硬件為基礎(chǔ)、以計算機軟件為核心所構(gòu)成的，并且在計算機顯示屏幕上虛擬的儀器面板，以及由計算機所完成的儀器功能，都可由用戶軟件來定義的計算機儀器。labview是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言。3.3.1 labview圖形化程序設(shè)計的步驟建立方案：建立其前面板接口，利用向?qū)О蚜鞒虉D組合在一起。 建立前面板：從控制模塊上選擇需要的對象，放在虛擬儀器的前面板上，從而利用前面板去控制整個系統(tǒng)。 構(gòu)建流程圖：從功能模板上選擇對象，并用線將它們連接起來以便數(shù)據(jù)進行傳遞，從而構(gòu)建流程圖。 數(shù)據(jù)

37、流程序設(shè)計：labview軟件中程序的執(zhí)行順序由各方塊中的數(shù)據(jù)流決定，也可以建立同步操作的流程圖。 模塊化和層次： labview軟件模塊化設(shè)計，使任何虛擬儀器既能獨立運行，又能被用作其他虛擬儀器的一部分，甚至可以創(chuàng)建自己的虛擬儀器圖標(biāo)，可以設(shè)計由虛擬儀器構(gòu)成的多層系統(tǒng)，并可以改變它以滿足不斷變化的應(yīng)用需要。 圖形編輯器：labview軟件是唯一帶有編輯器的圖形化編程環(huán)境，可以產(chǎn)生最優(yōu)化的代碼，其運行速度快，利用內(nèi)置的繪圖器，能夠?qū)εc時間很關(guān)鍵的代碼部分進行分析和優(yōu)化。3.3.2 labview的操作模板在labview的用戶界面上，應(yīng)特別注意它提供的操作模板，包括工具模板、控制模板和函數(shù)模板

38、。這些模板集中反映了該軟件的功能與特征。工具模板該模板提供了各種用于創(chuàng)建、修改和調(diào)試vi程序的工具。如果該模板沒有出現(xiàn)，則可以在windows菜單下選擇show tools palette命令以顯示該模板。當(dāng)從模板內(nèi)選擇了任一種工具后，鼠標(biāo)箭頭就會變成該工具相應(yīng)的形狀。當(dāng)從windows菜單下選擇了show help window功能后，把工具模板內(nèi)選定的任一種工具光標(biāo)放在流程圖程序的子程序或圖標(biāo)上，就會顯示相應(yīng)的幫助信息?？刂颇０逶撃０逵脕斫o前面板設(shè)置各種所需的輸出顯示對象和輸入控制對象。每個圖標(biāo)代表一類子模板。如果控制模板不顯示，可以用windows菜單的show controls pal

39、ette功能打開它，也可以在前面板的空白處，點擊鼠標(biāo)右鍵，以彈出控制模板。功能模板功能模板是創(chuàng)建流程圖程序的工具。該模板上的每一個頂層圖標(biāo)都表示一個子模板。若功能模板不出現(xiàn)，則可以用windows菜單下的show functions palette功能打開它，也可以在流程圖程序窗口的空白處點擊鼠標(biāo)右鍵以彈出功能模板。3.3.3 labview調(diào)試技術(shù)找出語法錯誤如果一個vi程序存在語法錯誤，則在面板工具條上的運行按鈕會變成一個折斷的箭頭，表示程序不能被執(zhí)行。這時該按鈕被稱作錯誤列表。點擊它，則labview彈出錯誤清單窗口，點擊其中任何一個所列出的錯誤，選用find功能，則出錯的對象或端口就會

40、變成高亮。設(shè)置執(zhí)行程序高亮在labview的工具條上有一個畫著燈泡的按鈕，這個按鈕叫做“高亮執(zhí)行”按鈕。點擊這個按鈕使它變成高亮形式，再點擊運行按鈕，vi程序就以較慢的速度運行，沒有被執(zhí)行的代碼灰色顯示，執(zhí)行后的代碼高亮顯示，并顯示數(shù)據(jù)流線上的數(shù)據(jù)值。這樣，可以根據(jù)數(shù)據(jù)的流動狀態(tài)跟蹤程序的執(zhí)行。斷點與單步執(zhí)行為了查找程序中的邏輯錯誤，有時希望流程圖程序一個節(jié)點一個節(jié)點地執(zhí)行。使用斷點工具可以在程序的某一地點中止程序執(zhí)行，用探針或者單步方式查看數(shù)據(jù)。使用斷點工具時，點擊希望設(shè)置或者清除斷點的地方。斷點的顯示對于節(jié)點或者圖框表示為紅框，對于連線表示為紅點。當(dāng)vi程序運行到斷點被設(shè)置處，程序被暫停在

41、將要執(zhí)行的節(jié)點，以閃爍表示。按下單步執(zhí)行按鈕，閃爍的節(jié)點被執(zhí)行，下一個將要執(zhí)行的節(jié)點變?yōu)殚W爍，指示它將被執(zhí)行。也可以點擊暫停按鈕，這樣程序?qū)⑦B續(xù)執(zhí)行直到下一個斷點。探針可用探針工具來查看當(dāng)流程圖程序流經(jīng)某一根連接線時的數(shù)據(jù)值。從tools工具模板選擇探針工具，再用鼠標(biāo)左建點擊你希望放置探針的連接線。這時顯示器上會出現(xiàn)一個探針顯示窗口。該窗口總是被顯示在前面板窗口或流程圖窗口的上面。在流程圖中使用選擇工具或連線工具，在連線上點擊鼠標(biāo)右鍵，在連線的彈出式菜單中選擇“探針”命令，同樣可以為該連線加上一個探針。用labview編制出的圖形化vi是分層次和模塊化的。每個vi既可以單獨運行，也可以被其他v

42、i調(diào)用。一個vi用在其他vi中，稱之為子vi，子vi在調(diào)用它的程序中同樣是以一個圖標(biāo)的形式出現(xiàn)的。labview依附并發(fā)展了模塊化程序設(shè)計的概念。用戶可以把一個應(yīng)用題目分解為一系列的子任務(wù)，每個子任務(wù)還可以進一步分解成許多更低一級的子任務(wù)，直到把一個復(fù)雜的題目分解為許多子任務(wù)的組合。首先設(shè)計子vi完成每個子任務(wù)，然后將之逐步組合成能夠解決最終問題的vi。3.4 虛擬儀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)測試管理層 用戶使用虛擬儀器生產(chǎn)廠商開發(fā)的應(yīng)用程序，組成自己的一套測試儀器。這是虛擬儀器的優(yōu)點之一，它可以方便地使用戶根據(jù)自己的需要，自己的風(fēng)格建立自己的測試儀器。 應(yīng)用（程序）開發(fā)層 由生產(chǎn)商提供的軟件開發(fā)工具，如ni

43、公司的labview軟件，用戶可以用這類軟件進行深層開發(fā)，以擴展儀器原有的功能。 儀器驅(qū)動層 由生產(chǎn)商開發(fā)，針對不同類型的儀器有不同的驅(qū)動程序接口。 i/o總線驅(qū)動層 由生產(chǎn)商開發(fā)，用于將不同類型的實際儀器通過相同標(biāo)準(zhǔn)的總線連接起來形成一套完整的測試系統(tǒng)。3.5 虛擬儀器的特點3.5.1 從組成結(jié)構(gòu)來看，虛擬儀器的特點虛擬儀器的硬件是通用的（包括通用計算機硬件平臺和通用的測量功能硬件）；良好的人機界面；功能強。虛擬儀器的功能是由用戶軟件定義的；虛擬儀器之“虛擬”含義。虛擬儀器的面板是虛擬的；軟件是虛擬儀器的核心 3。3.5.2 與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器的特點功能由用戶自己定義，而廠商只提供基本

44、的軟硬件；充分利用計算機技術(shù)，軟件是儀器的核心，界面友好，分析處理方便；具有擴展性，模塊化結(jié)構(gòu)，與其它儀器的連接不受限制； 技術(shù)更新快，易于升級換代和維護； 價格便宜3。3.6 虛擬儀器的發(fā)展前景3.6.1 網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器是虛擬儀器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物?；谔摂M儀器的網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)是分布式測控系統(tǒng)，它利用網(wǎng)絡(luò)將分散的各種測控設(shè)備相連接，利用網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸，以實現(xiàn)信息、資源共享，協(xié)同工作，從而完成復(fù)雜的測控任務(wù)，因而具備以下功能：支持遠程測控；支持分布式應(yīng)用；支持異地數(shù)據(jù)存取；支持異地服務(wù)請求與訪問。典型的網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器系統(tǒng)主要由基本功能單元和通訊網(wǎng)絡(luò)組成。基本功能單元

45、：主要包括pc儀器、單個網(wǎng)絡(luò)化測試儀器、網(wǎng)絡(luò)化傳感器、網(wǎng)絡(luò)化控制模塊、工作站、信息處理中心等，其中的網(wǎng)絡(luò)化儀器和網(wǎng)絡(luò)化傳感器是整個測控系統(tǒng)的最基本成分。它們在傳統(tǒng)的測量儀器、測控模塊、傳感器上加裝了本地處理器和通訊接口，其主要任務(wù)是：數(shù)據(jù)采集和處理；測試數(shù)據(jù)交換；測控過程監(jiān)控、故障診斷；測試信息存儲。通信網(wǎng)絡(luò)包括測試服務(wù)器、瀏覽服務(wù)器、中央管理計算機和網(wǎng)關(guān)等，負責(zé)對各測控基本功能單元進行任務(wù)分配、對采集的數(shù)據(jù)進行計算、處理和分析、存儲、系統(tǒng)故障診斷報警和提供瀏覽服務(wù)等。3.6.2 向幾何、機械參量等難點領(lǐng)域發(fā)展應(yīng)用虛擬儀器進行幾何量和機械參量測量的難度要高于電參量的測量，這是因為傳感器和被測工

46、件需要按照測量基準(zhǔn)保持嚴格的相對位置關(guān)系，這種虛擬儀器不同其它參量的測量，它一般需要專用的定位機構(gòu)和傳動機構(gòu)。例如，在開發(fā)類似三坐標(biāo)測量機的虛擬儀器進行幾何輪廓參數(shù)的高精度測量時，專用的高精度傳感器、高精度的定位機構(gòu)和傳動機構(gòu)不可缺少。3.6.3 基于linux操作系統(tǒng)的虛擬儀器目前主流的虛擬儀器主要是基于windows操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要面向大眾用戶，盡管普及面較廣，但基于windows操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序占用內(nèi)存大，系統(tǒng)穩(wěn)定性不理想，常出現(xiàn)“死機”現(xiàn)象。在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用場合，多任務(wù)并行是經(jīng)常要解決的問題，然而基于windows操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序并不能真正實現(xiàn)實時多任務(wù)并行處理，但是基于linu

47、x操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序卻更容易滿足上述要求，這是因為：linux是真正的多任務(wù)的操作系統(tǒng)，可以同時執(zhí)行幾個程序。多任務(wù)操作系統(tǒng)就是可以運行多個應(yīng)用程序(或進程)的系統(tǒng)。linux操作系統(tǒng)是一個多用戶操作系統(tǒng)。與通常的windows系統(tǒng)相比，linux允許多個用戶同時登陸，充分利用操作系統(tǒng)的資源。在linux平臺上幾乎能使用所有流行的開發(fā)軟件，如c+、fortran、java等?？梢院侠矸峙鋬?nèi)存。linux會盡量把不同的內(nèi)存作buffer（緩沖區(qū)）來使用，因此ram的大小決定運行速度。每個程序都有自己的主內(nèi)存區(qū)，系統(tǒng)處理主內(nèi)存區(qū)是采取保護的方式，可以避免因為一個程序的執(zhí)行失敗而引起整個系統(tǒng)癱瘓。因

48、此基于linux操作系統(tǒng)的虛擬儀器更容易滿足多任務(wù)并行處理及現(xiàn)場檢測和控制要求。3.7 應(yīng)用領(lǐng)域虛擬儀器的功能和性能已被不斷地提高，如今在許多應(yīng)用中它已成為傳統(tǒng)儀器的主要替代方式。隨著pc、半導(dǎo)體和軟件功能的進一步更新，未來虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展將為測試系統(tǒng)的設(shè)計提供一個極佳的模式，并且在測量和控制方面都有無以倫比的強大功能和靈活性?？蓮V泛應(yīng)用于電子測量、振動分析、聲學(xué)分析、故障診斷、航天航空、軍事工程、電力工程、機械工程、建筑工程、鐵路交通、地質(zhì)勘探、生物醫(yī)療、教學(xué)及科研等諸多方面。 虛擬儀器的各種優(yōu)點讓用戶可以放心地舍棄舊的傳統(tǒng)測量設(shè)備，接受更新型、以計算機為基礎(chǔ)的虛擬儀器系統(tǒng)。由于計算機的性

49、能價格比不斷改進，使虛擬儀器的價格更為大眾化，用戶不必再受限于傳統(tǒng)儀器的使用限制和昂貴的價格，進一步降低了使用成本，減少了系統(tǒng)的開發(fā)費用和系統(tǒng)的維護費用。此外，新型筆記本電腦又把虛擬儀器的便攜性和強大功能推向一個新的水平。所有這些必將加快虛擬儀器的發(fā)展，使它的功能和應(yīng)用領(lǐng)域不斷增強和擴大。3.8 本章小結(jié)本章主要介紹了虛擬儀器的產(chǎn)生及其產(chǎn)生背景，并且給出詳細的介紹，同時介紹了虛擬儀器圖形化程序設(shè)計的步驟。從兩個方面概述了虛擬儀器的特點，最后扼要的敘述了虛擬儀器的應(yīng)用領(lǐng)域及其發(fā)展趨勢。第四章 基于虛擬儀器的電子秤設(shè)計硬件部分電子秤是各行業(yè)對物料進行計量或工礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中對物料重量進行各種控制

50、的新一代重量計量器具。作為重量測量儀器，智能電子秤在各行各業(yè)中開始顯現(xiàn)其測量精度高，測量速度快，操作簡單易學(xué)，可以實時監(jiān)控的巨大優(yōu)點，使其已經(jīng)開始逐漸取代傳統(tǒng)型的機械杠桿測量稱，成為測重領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。結(jié)合傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)開發(fā)設(shè)計了一種基于虛擬儀器的智能電子秤，該系統(tǒng)采用普通pc機為主機，利用圖形化可視測試軟件labview為軟件開發(fā)平臺，將被測重量轉(zhuǎn)換處理進行數(shù)據(jù)采集，實時進行處理、顯示4。labview是美國ni公司推出的一個圖形化軟件開發(fā)環(huán)境，它是一個通用的軟件開發(fā)平臺，其最大優(yōu)勢在于測控系統(tǒng)的開發(fā)。它不僅提供了幾乎所有經(jīng)典的信號處理函數(shù)和大量現(xiàn)代的高級信號分析工具

51、，而且labview程序還很容易和各種數(shù)據(jù)采集硬件集成， 可以和多種主流的工業(yè)現(xiàn)場總線通信以及與大多數(shù)通用標(biāo)準(zhǔn)的實時數(shù)據(jù)庫鏈接。這種編程方式強調(diào)信號處理的實際過程，編程簡單，調(diào)試方便4。4.1 電子秤的原理框圖本系統(tǒng)主要由壓力傳感器、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡和計算機組成,原理框圖如圖4.1所示4。圖4. 1電子秤的原理框圖4.2 壓力傳感器力學(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器等。電阻應(yīng)變片壓力傳感器是國內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛的一種，它具有精度高、測量范圍廣、頻響特性好等優(yōu)點。本系統(tǒng)采用的壓力傳感器是電阻應(yīng)變式傳感器

52、4。當(dāng)電阻應(yīng)變式傳感器在外力作用下產(chǎn)生機械形變時，其電阻值也相應(yīng)發(fā)生變化，其電阻變化與應(yīng)變的關(guān)系為：r/r=k0，其中k0為靈敏系數(shù)，由金屬材料決定；為應(yīng)變，當(dāng)壓力f在一定范圍內(nèi)時，以一個常數(shù)正比于f，應(yīng)變由物體質(zhì)量產(chǎn)生的荷重而形成，因此可得：m=f+b (a,b為常數(shù)) 4。4.3 信號調(diào)理放大放大器通過提高輸入信號的幅度來更好的匹配數(shù)字化儀的輸入電壓范圍，從而提高了小信號測量的精度和靈敏度，進而提高了測量的分辨率和靈敏度。 衰減衰減降低輸入信號的幅度以落入數(shù)字化儀輸入范圍，從而可以利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來測量高電壓信號。 隔離具有隔離的信號調(diào)理設(shè)備通過使用轉(zhuǎn)換器、光或電容性耦合技術(shù)而不是物理連接

53、來將輸入信號傳輸至測量設(shè)備，隔離切斷了接地環(huán)路。利用隔離技術(shù)，可以測量帶有較高的共模電壓的信號。濾波濾波通過從信號中去處不希望的頻率分量來提高測量精度。校準(zhǔn)校準(zhǔn)通過調(diào)整數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來補償傳感器或測量硬件中的不平衡，來提高測量精度。 同步采樣當(dāng)必須在同一時間內(nèi)測量兩個或多個信號，需要同步采樣。4.4 數(shù)據(jù)采集參數(shù)4.4.1 模擬輸入通道數(shù)對于采用單端和差分兩種輸入方式的設(shè)備，模擬輸入通道數(shù)可以分為單端輸入通道數(shù)和差分輸入通道數(shù)。在單端輸入中，輸入信號均以共同的地線為基準(zhǔn)。這種輸入方法主要應(yīng)用于輸入信號電壓較高，信號源到模擬輸入硬件的導(dǎo)線較短，且所有的輸入信號共用一個基準(zhǔn)地線。如果信號達不到這些標(biāo)

54、準(zhǔn)，此時應(yīng)該用差分輸入。對于差分輸入，每一個輸入信號都有自有的基準(zhǔn)地線；由于共模噪聲可以被導(dǎo)線所消除，從而減小了噪聲誤差。 采樣速率采樣速率決定了每秒種進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的次數(shù)。一個高采樣速率可以在給定時間下采集更多數(shù)據(jù)，因此能更好地反映原始信號。 多路復(fù)用多路復(fù)用是使用單個模數(shù)轉(zhuǎn)換器來測量多個信號的一種常用技術(shù)。分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器用來表示模擬信號的位數(shù)即是分辨率。分辨率越高，信號范圍被分割成的區(qū)間數(shù)目越多，因此，能探測到的電壓變量就越小。量程量程是模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以量化的最小和最大電壓值。ni公司的多功能數(shù)據(jù)采集設(shè)備能對量程范圍進行選擇，可以在不同輸入電壓范圍下進行配置。由于具有這種靈活性，可以使信號的

55、范圍匹配adc的輸入范圍，從而充分利用測量的分辨率。4.4.2 模擬輸出穩(wěn)定時間穩(wěn)定時間是指輸出達到規(guī)定精度時所需要的時間。轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率是指數(shù)模轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的輸出信號的最大變化速率。穩(wěn)定時間和轉(zhuǎn)換速率一起決定數(shù)模轉(zhuǎn)換器改變輸出信號值的速率。因此，一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器在一個小的穩(wěn)定時間和一個高的轉(zhuǎn)換速率下可產(chǎn)生高頻率的信號，這是因為輸出信號精確地改變至一個新的電壓值這一過程所需要的時間極短。 輸出分辨率輸出分辨率與輸入分辨率類似。它是產(chǎn)生模擬輸出的數(shù)字碼的位數(shù)。較大的位數(shù)可以縮小輸出電壓增量的量值，因此可以產(chǎn)生更平滑的變化信號。對于要求動態(tài)范圍寬、增量小的模擬輸出應(yīng)用，需要有高分辨率的電壓輸出。觸

56、發(fā)器 基于一個外部事件來起動或停止一個數(shù)據(jù)采集的工作。數(shù)字觸發(fā)使用外部數(shù)字脈沖來同步采集與電壓生成。模擬觸發(fā)主要用于模擬輸入操作，當(dāng)一個輸入信號達到一個指定模擬電壓值時，根據(jù)相應(yīng)的變化方向來起動或停止數(shù)據(jù)采集的操作。4.4.3 數(shù)字i/o（dio）dio接口經(jīng)常在pc數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中使用，它被用來控制過程、產(chǎn)生測試波形、與外圍設(shè)備進行通信。一個常見的dio應(yīng)用是傳送計算機和設(shè)備之間的數(shù)據(jù)，這些設(shè)備包括數(shù)據(jù)記錄器、數(shù)據(jù)處理器以及打印機。因為上述設(shè)備常以1個字節(jié)（8位）來傳送數(shù)據(jù)，插入式dio設(shè)備的數(shù)字線常排列為8位一組，許多具有數(shù)字能力的板卡具有帶同步通信功能的握手電路。通道數(shù)、數(shù)據(jù)速率和握手能力都是很重要的技術(shù)指標(biāo)，需要了解這些指標(biāo)并且