基于虛擬儀器的傳感器自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-圖文

MicrocomputerApplicationsVoL26,No.5,2010技術(shù)交流截型電腦應(yīng)用2010年第26卷第5期文章編號(hào):1007-757X(20105—0045-02基于虛擬儀器的傳感器自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)李波,何黎明,王林摘要:傳感器的檢測(cè)需要測(cè)試傳感囂在不同工作環(huán)境下的性能,整個(gè)過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),需要設(shè)定傳感器所處的環(huán)境溫度與壓力,并且每隔一段時(shí)間需要記錄傳感器當(dāng)前的參數(shù)值。在傳統(tǒng)的傳感器檢測(cè)系統(tǒng)中,這些操作都是人工完成的,效率比較低,隨著被測(cè)試的傳感器產(chǎn)品增加,人工的測(cè)試系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的工作量需求。該文基于虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)了一套傳感器自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng),提高了測(cè)試效率,宴現(xiàn)了傳感器溫度性能的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng),明顯優(yōu)于傳統(tǒng)傳感器檢測(cè)系統(tǒng)。關(guān)鍵詞:虛擬儀器;LabVIEW;傳感器檢測(cè)中圖分類(lèi)號(hào):TP274文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A0引言傳感器廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域中,需要適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境,因此傳感器在環(huán)境的改變情況下性能的穩(wěn)定性就很重要,需要通過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試才能投入使用。傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)中,把傳感器放置在溫度試驗(yàn)箱中,由人工監(jiān)測(cè)整個(gè)測(cè)試過(guò)程,包括調(diào)整試驗(yàn)箱溫度,設(shè)定溫度持續(xù)時(shí)間,定時(shí)記錄傳感器的性能參數(shù)等等,整個(gè)測(cè)試過(guò)程持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)。隨著被測(cè)試的產(chǎn)品增加,傳統(tǒng)的依靠人工系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的要求。本文設(shè)計(jì)了基于PXl總線技術(shù)和虛擬儀器平臺(tái)的傳感器測(cè)試系統(tǒng),采用了NI的7位半高性能數(shù)據(jù)采集卡PXI-4071和矩陣開(kāi)關(guān)PXI一2503,實(shí)現(xiàn)了多個(gè)傳感器溫度性能的自動(dòng)測(cè)試,改善了傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)中配置時(shí)間長(zhǎng)、效率低的問(wèn)題。l傳感器溫度的性能測(cè)試傳感器溫度性能的測(cè)試,需要采集傳感器內(nèi)阻在不同溫度下的變化規(guī)律。為了方便測(cè)量,本文通過(guò)電橋電路把傳感器電阻的變化,轉(zhuǎn)換為電橋輸出電壓的變化。采集到電壓數(shù)據(jù)后,通過(guò)處理和計(jì)算得出溫度性能參數(shù)并給出測(cè)試結(jié)果。1.1傳感器測(cè)試的電橋電路VCC葛=.圖1傳感器測(cè)試電橋電路圈其中,Rsl,Rs2,Rs3是3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻,尺是傳感器的等效電阻,傳感器的電阻值隨著溫度變化電阻有波動(dòng)。假設(shè)電源供電電壓為地,我們需要采集的信號(hào)為:糾憊一爰M從上面公式可以知道場(chǎng)的變化跟傳感器電阻值R的變化成正比的。1.2傳感器隨溫度變化情況下的性能測(cè)試傳感器的工作環(huán)境是多變的,有時(shí)還需要在高溫下工作。因此需要傳感器長(zhǎng)時(shí)間保持工作的良好狀態(tài)需要做必要的測(cè)試,比如在長(zhǎng)時(shí)間溫度不變的工作環(huán)境下以及在溫度變化的情況中,同一溫度下性能的穩(wěn)定性等等。其中溫度滯后影響是最重要的評(píng)判要素之一。假設(shè)一個(gè)測(cè)試流程如F:溫度滯后計(jì)算方法如下:_i殳置溫度點(diǎn).俸慝器溫度}}|}后計(jì)簋方法%Fs.,TsN一2≯撇Vf.U‘,%’.Ⅵ’,W?MIN(Ⅵ’,Ⅵ’。v5’,Ⅵ’。Ⅶ’ⅣVr1jr一25.(MAx(W.%’枷N(W,‰’,V1.,T軋一7弘(I.^AⅪv.’.ve’?MlN(V4’,ve’,咐其中,所伊l,2…9為流程相應(yīng)的溫度點(diǎn)采集到的電壓信號(hào);吆為量程壓力的輸出信號(hào),依量程可視為常量處理。一般取溫度滯后范圍為O.06%,如果溫度滯后值大于0.06%時(shí),判斷傳感器不合格。2系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)系統(tǒng)構(gòu)架如圖2所示。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為基于PXI總線的溫度與電壓數(shù)據(jù)采集部分和溫度環(huán)境模擬部分。?45?MicrocomputerApplicationsVoL26’No.5,2010技術(shù)交流微型電腦應(yīng)用2010年第26卷第5期5系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)該智能化資產(chǎn)管理系統(tǒng)采用了RFD、JSP及J2EE等技術(shù),并與先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相結(jié)合。與傳統(tǒng)的資產(chǎn)管理系統(tǒng)相比,該系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。它可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)讀取,RFID電子標(biāo)簽實(shí)時(shí)發(fā)射資產(chǎn)信息,系統(tǒng)自動(dòng)讀取,無(wú)需人工現(xiàn)場(chǎng)清點(diǎn),提高了資產(chǎn)管理的效率和準(zhǔn)確性,節(jié)省了大量人工查看條碼的勞動(dòng)力成本;可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,讀取的信息可以通過(guò)GPRS等方式實(shí)時(shí)傳送到后臺(tái)資產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫(kù),做到了現(xiàn)場(chǎng)資產(chǎn)情況與資產(chǎn)管理統(tǒng)計(jì)資料的一體化,保證了資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確;該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)高效精準(zhǔn),RFID電子標(biāo)簽完全實(shí)現(xiàn)了資產(chǎn)管理的電子化和自動(dòng)化,避免了人工管理方式出現(xiàn)的錯(cuò)漏,并自動(dòng)對(duì)資產(chǎn)變更情況進(jìn)行追蹤。6結(jié)論與JSP及J2EE等技術(shù)很好地結(jié)合在~起的RFID技術(shù)具有了更先進(jìn)的用武之地,它們共同構(gòu)建了智能化資產(chǎn)管理平臺(tái)。該平臺(tái)提供了一條解決龐雜的資產(chǎn)管理問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)捷徑,它成功地解決了傳統(tǒng)的資產(chǎn)管理所面對(duì)的復(fù)雜繁瑣的問(wèn)題。隨著RFID技術(shù)在國(guó)內(nèi)的逐步成熟和推廣,相信未來(lái)這種基于RFID技術(shù)的智能化資產(chǎn)管理平臺(tái)將會(huì)越來(lái)越多的為更多的企業(yè)部門(mén)所應(yīng)用,從而進(jìn)一步推進(jìn)資產(chǎn)管理的規(guī)范化。參考文獻(xiàn)【l】孫海霞,薛茹.RFID系統(tǒng)的組成及工作原理西藏科技『B,2005,(9:59—60.【2】鄭平標(biāo),侯海永.RFID技術(shù)在倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用鐵道貨運(yùn)【J】’2005,(12:18-19.c6事c6事c6事c6簪c6爭(zhēng)c6事c6爭(zhēng)c6亭‘E爭(zhēng)c6搴c6爭(zhēng)66拳cg拳c6拳66哆c薩c6乒日6事c6拳c6拳‘6摹c6乒c6乒c6乎c6手c∈爭(zhēng)c6搴￡dLcg乒c6拳c∈爭(zhēng)c6簪c6拳c6爭(zhēng)cE睜c6拳c6爭(zhēng)(上接第46頁(yè)3.1軟件整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖6示。整個(gè)軟件結(jié)構(gòu)主要分為兩個(gè)主要部分,系統(tǒng)參數(shù)配置部分和測(cè)試流程實(shí)現(xiàn)部分。系統(tǒng)參數(shù)配置部分的功能是設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行的各種參數(shù),包括串口設(shè)置,測(cè)試流程設(shè)置等等。測(cè)試流程實(shí)現(xiàn)部分功能是完成測(cè)試流程,包括測(cè)試流程選擇,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示,工藝進(jìn)度監(jiān)控以及顯示測(cè)試結(jié)果:利用LabVIEW的多線程技術(shù),在測(cè)試流程運(yùn)行的同時(shí)可以方便的完成數(shù)據(jù)分析以及處理的工作,并將測(cè)試數(shù)據(jù)以及分析結(jié)果保存為Excel文件中。圖6系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖3.2程序流程圖整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)軟件部分用LabVIEW進(jìn)行開(kāi)發(fā)。LabVIEW本身是一個(gè)功能完整的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境,同時(shí)也是一種功能強(qiáng)大的編程語(yǔ)言。一方面,由于LabVIEW采用基于流程圖的圖形化編程方式,因此也被稱(chēng)為G語(yǔ)言(graphicallanguage。因此LabVIEW的界面設(shè)計(jì)變得非常簡(jiǎn)單,可以直接調(diào)用已有的功能圖標(biāo)。另一方面,LabⅥEW采用自動(dòng)的多線程技術(shù),不需要用戶去了解線程的分配等工作,只需要在程序上把數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)成并行的就可以達(dá)到多線程的目的14I。這使得多線程技術(shù)的應(yīng)用在LabVIEW變得非常簡(jiǎn)單,在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中使用更加方便和便捷。系統(tǒng)的軟件流程如圖7示。?49?4結(jié)論圖7測(cè)試系統(tǒng)軟件流程圖本文實(shí)現(xiàn)的多路傳感器溫度性能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng),以NI公司的PⅪ.2503矩陣開(kāi)關(guān)和PXI-4071高精度數(shù)字萬(wàn)用表以及es'pec溫箱為硬件平臺(tái),基于LabVIEW的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái),進(jìn)行系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)采集,極大地改善了傳感器測(cè)試的效率。采用新型的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)后,整個(gè)測(cè)試過(guò)程不需要人工的參與,節(jié)約了人力資源。參考文獻(xiàn)【l】俠金眷,李志武基于PXI總線技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).儀器僅表用戶,2006(2:31.【2】NationalInstrumentMIPXI-2503userguaid,2006.基于虛擬儀器的傳感器自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)作者:李波,何黎明,王林,LiBo,HeLiming,WangLin作者單位:上海交通大學(xué)自動(dòng)化系,上海,200240刊名:微型電腦應(yīng)用英文刊名:MICROCOMPUTERAPPLICATIONS年,卷(期:2010,26(5被引用次數(shù):3次參考文獻(xiàn)(4條1.楊樂(lè)平;李海濤;趙勇LabVIEW高級(jí)程序設(shè)計(jì)2.NationalInstrumentNIPXI-4071_Speciticati