虛擬儀器課程論文

《虛擬儀器技術(shù)》課程作業(yè)題目：LABVIEW測(cè)試技術(shù)與儀器應(yīng)用TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、 虛擬儀器的簡(jiǎn)單介紹 3\o"CurrentDocument"二、 虛擬電子秤的設(shè)計(jì) 3\o"CurrentDocument"2.1虛擬電子秤的設(shè)計(jì)思想 3\o"CurrentDocument"2.2硬件設(shè)計(jì) 4221全橋測(cè)量電路 4\o"CurrentDocument"2.2.2三運(yùn)放電路 5\o"CurrentDocument"2.2.3數(shù)據(jù)采集卡 5\o"CurrentDocument"2.3軟件設(shè)計(jì) 6標(biāo)定 7\o"CurrentDocument"稱重 7\o"CurrentDocument"2.3.3查看歷史記錄 8一、虛擬儀器的簡(jiǎn)單介紹虛擬儀器技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)比較熟了，由于其很強(qiáng)的靈活性，使得該技術(shù)非常適用于現(xiàn)代復(fù)雜的測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)中。虛擬儀器是多媒體計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，是多學(xué)科交叉、滲透的產(chǎn)物，其屮濃縮了許多高、精、尖的科學(xué)技術(shù)。虛擬儀器不是儀器卻高于儀器，它大大縮短了新型儀器的開(kāi)發(fā)周期，節(jié)省了儀器開(kāi)發(fā)的費(fèi)用，它不僅是開(kāi)發(fā)儀器的工具，而11也是進(jìn)行科學(xué)研究的有力手段。，二、虛擬電子秤的設(shè)計(jì)2.1虛擬電子秤的設(shè)計(jì)思想電子秤的稱重原理是，重物放在稱重托盤上，壓力傳感器將重物的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換秤電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)而端放大器、濾波器Z后，通過(guò)NI數(shù)據(jù)采集卡采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)里，稱重VI子程序?qū)Σ杉降男盘?hào)進(jìn)行處理，完成電壓——重量的量程變換，最終在顯示控件上將實(shí)際重量值顯示出來(lái)。電壓——重量的變換關(guān)系可用卜?式表示：y=ax+b2.2硬件設(shè)計(jì)電子秤的碩件結(jié)構(gòu)包括測(cè)量傳感器電路、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理三部分。圖2-1為電子秤的硬件結(jié)構(gòu)圖。系 統(tǒng) 電 源221數(shù)據(jù)采集電阻應(yīng)變片也會(huì)有謀差，產(chǎn)生的因素很多，所以測(cè)量時(shí)我們一定要注意，其中溫度的影響最重要，壞境溫度影響電阻值變化的原I大I主要是：電阻絲溫度系數(shù)引起的。電阻絲與被測(cè)元件材料的線膨脹系數(shù)的不同引起的。對(duì)于因溫度變化對(duì)橋接零點(diǎn)和輸出，靈敏度的影響，即使采用同一批應(yīng)變片,也會(huì)因應(yīng)變片Z間稍有溫度特性Z差而引起誤差，所以對(duì)要求精度較高的傳感器，必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償，非線性誤差是傳感器特性中最重要的一點(diǎn)。產(chǎn)生非線性誤差的原因很多，一般來(lái)說(shuō)主耍是由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定，通過(guò)線性補(bǔ)償，也可得到改善。滯后和蠕變是關(guān)于應(yīng)變片及粘合劑的誤并。由于粘合劑為高分了材料，其特性隨溫度變化較大，所以稱重傳感器必須在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)使用。全橋測(cè)量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)?，?dāng)應(yīng)變片初始阻值：Ri=R2=R3=R4，其變化值△R|=AR2=AR-3=AR4時(shí)，其橋路輸出電壓Uout=KE￡。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。全橋測(cè)量電路圖如下所示。常規(guī)的電阻應(yīng)變片K值很小，約為2,機(jī)械應(yīng)變度約為0.000001—0.001,所以，電阻應(yīng)變片的電阻變化范圍為0.0005—0.1歐姆。所以測(cè)量電路應(yīng)當(dāng)能精確測(cè)量出很小的電阻變化，在電阻應(yīng)變傳感器中做常用的是橋式測(cè)量電路。2.2.2三運(yùn)放電路本次課程設(shè)計(jì)中，需要一個(gè)放大電路，我們將采用三運(yùn)放大電路，主要的元件就是三運(yùn)放大器。在許多需要用A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機(jī)系統(tǒng)中，多數(shù)情況下，傳感器輸出的模擬信號(hào)都很微弱，必須通過(guò)一個(gè)模擬放大器對(duì)其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求，在此情況下，就必須選擇一種符合耍求的放大器。223數(shù)據(jù)采集卡PCI-6024E卡同NI公司的絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)采集卡一樣是即插即用型的設(shè)備，硬件正確安裝后，如果機(jī)器安裝了LabVTEW和NI-DAQ,就會(huì)出現(xiàn)在Measurement&AutomationExplorer的Configuration〉Mysystem>DevicesandInterfaces列表中。在設(shè)備名PC1-6024E±單擊右鍵,彈出對(duì)話框,選擇NlPC1-6024E：

“DEVI”,然后進(jìn)行Properties對(duì)話框配置、自我配置、TestPanels、A0測(cè)試、DI/0測(cè)試、CounterI/O測(cè)試、復(fù)位設(shè)備、創(chuàng)建任務(wù)。在使用DAQ設(shè)備的模擬T/0或數(shù)字T/0功能時(shí)，必須首先配置設(shè)備的通道。在Measurement&AutomationExplorer'p配置通道步驟如下：右鍵單擊DataNeighbourhood圖標(biāo)，選擇彈出菜單中的Insert,系統(tǒng)會(huì)彈出InsertNew對(duì)話框。單擊Finisho在彈出的CreateNewChannel對(duì)話框中將通道類型設(shè)置為AnalogInput,單擊下一步。在EnterChannelNameandDescription對(duì)話框中，將通道名稱設(shè)置為ScropA,并甜上適當(dāng)?shù)耐ǖ烂枋?，單擊下一步。在ChannelWizard對(duì)話框屮，選擇傳感器或測(cè)量信號(hào)類型，單擊下一步。2.3軟件設(shè)計(jì)電子秤的軟件程序在Labview8.5軟件環(huán)境下，用圖形化編程語(yǔ)言進(jìn)行編輯，程序可以分為三個(gè)部分，即：標(biāo)定、稱匣和查看丿力史稱匣記錄。程序總體流程圖標(biāo)定完成?V輸入樣木值并將值輸入到樣本數(shù)組數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)初始化，數(shù)據(jù)通道配胃結(jié)束A（結(jié)束:菜單選擇是標(biāo)定?是稱重?＞數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)濾波標(biāo)定完成?V輸入樣木值并將值輸入到樣本數(shù)組數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)初始化，數(shù)據(jù)通道配胃結(jié)束A（結(jié)束:菜單選擇是標(biāo)定?是稱重?＞數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)濾波電壓值轉(zhuǎn)變成重量值其|壓小電ZH偽>3其|壓小電ZH偽>3數(shù)據(jù)濾波并將平均值存入采樣值數(shù)組將樣木數(shù)據(jù)和采樣數(shù)據(jù)存入標(biāo)定數(shù)據(jù)電了表從標(biāo)定數(shù)據(jù)電子表中讀樣本值和采樣值并將兩者合并進(jìn)行線性擬合顯示擬合肓線和肓線的斜率和截距231標(biāo)定標(biāo)定程序的主耍任務(wù)是求出物品重量與測(cè)量電路輸出電壓的關(guān)系，即求出等xty=ax-\-b'I'的系數(shù)a和b,并將物品重量與測(cè)量電路輸出電壓的關(guān)系用圖形表示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)這部分功能的程序如下圖所示。2.3.2稱重稱重部分程序比較簡(jiǎn)單，就是將DAQ助手采集到的電壓信號(hào)濾波、求平均值

Z后，根據(jù)等式y(tǒng)=ax^b計(jì)算出實(shí)際重量值，并將重量值在儀表盤上顯示岀來(lái)?？梢愿鶕?jù)使用者的需要，將稱重值和稱重的時(shí)間作為一條記錄存檔，以便以后查看。如果有系統(tǒng)誤差的話，述可以進(jìn)行調(diào)零。該虛擬電子秤的最大量程為500g,當(dāng)物品重量超過(guò)500g時(shí)，程序會(huì)彈出對(duì)話框提示物品超重。其程序如卜?圖。重雖（€）貫星（€）T標(biāo)疋面檢稱呈面板丿力史記錄|Z4U260當(dāng)前日期I重量（g）全額Ct)|o總額（元）找零（元）質(zhì)量（g）報(bào)警燈計(jì)算金額I0K丨找零保存數(shù)據(jù)|確定|報(bào)警值建定0JZIJ□4LI36UJHIJ400420.44U?4F.liZ2U比;LI16U14LI^120-100.806LI4U重雖（€）貫星（€）T標(biāo)疋面檢稱呈面板丿力史記錄|Z4U260當(dāng)前日期I重量（g）全額Ct)|o總額（元）找零（元）質(zhì)量（g）報(bào)警燈計(jì)算金額I0K丨找零保存數(shù)據(jù)|確定|報(bào)警值建定0JZIJ□4LI36UJHIJ400420.44U?4F.liZ2U比;LI16U14LI^120-100.806LI4U誠(chéng)信經(jīng)營(yíng)童叟無(wú)欺2.3.3查看歷史記錄查看歷史記錄程序就是將之前稱重時(shí)記錄下來(lái)的稱重記錄讀出來(lái)以列表的形式顯示岀來(lái)，供使用者查看。其程序如下圖所