虛擬儀器課程論文

《虛擬儀器技術(shù)》課程作業(yè)題目：LABVIEW測試技術(shù)與儀器應(yīng)用TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、 虛擬儀器的簡單介紹 3\o"CurrentDocument"二、 虛擬電子秤的設(shè)計 3\o"CurrentDocument"2.1虛擬電子秤的設(shè)計思想 3\o"CurrentDocument"2.2硬件設(shè)計 4221全橋測量電路 4\o"CurrentDocument"2.2.2三運放電路 5\o"CurrentDocument"2.2.3數(shù)據(jù)采集卡 5\o"CurrentDocument"2.3軟件設(shè)計 6標(biāo)定 7\o"CurrentDocument"稱重 7\o"CurrentDocument"2.3.3查看歷史記錄 8一、虛擬儀器的簡單介紹虛擬儀器技術(shù)在國外已經(jīng)比較熟了，由于其很強的靈活性，使得該技術(shù)非常適用于現(xiàn)代復(fù)雜的測試測量系統(tǒng)中。虛擬儀器是多媒體計算機的一個重要應(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發(fā)周期，節(jié)省了儀器開發(fā)的費用，它不僅是開發(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2.1虛擬電子秤的設(shè)計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轉(zhuǎn)換秤電壓信號，電壓信號經(jīng)過而端放大器、濾波器Z后，通過NI數(shù)據(jù)采集卡采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入到計算機里，稱重VI子程序?qū)Σ杉降男盘栠M(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際重量值顯示出來。電壓——重量的變換關(guān)系可用卜?式表示：y=ax+b2.2硬件設(shè)計電子秤的碩件結(jié)構(gòu)包括測量傳感器電路、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)變片也會有謀差，產(chǎn)生的因素很多，所以測量時我們一定要注意，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。電阻絲與被測元件材料的線膨脹系數(shù)的不同引起的。對于因溫度變化對橋接零點和輸出，靈敏度的影響，即使采用同一批應(yīng)變片,也會因應(yīng)變片Z間稍有溫度特性Z差而引起誤差，所以對要求精度較高的傳感器，必須進(jìn)行溫度補償，非線性誤差是傳感器特性中最重要的一點。產(chǎn)生非線性誤差的原因很多，一般來說主耍是由結(jié)構(gòu)設(shè)計決定，通過線性補償，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。全橋測量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)叄?dāng)應(yīng)變片初始阻值：Ri=R2=R3=R4，其變化值△R|=AR2=AR-3=AR4時，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。所以測量電路應(yīng)當(dāng)能精確測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量電路。2.2.2三運放電路本次課程設(shè)計中，需要一個放大電路，我們將采用三運放大電路，主要的元件就是三運放大器。在許多需要用A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機系統(tǒng)中，多數(shù)情況下，傳感器輸出的模擬信號都很微弱，必須通過一個模擬放大器對其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的要求，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，如果機器安裝了LabVTEW和NI-DAQ,就會出現(xiàn)在Measurement&AutomationExplorer的Configuration〉Mysystem>DevicesandInterfaces列表中。在設(shè)備名PC1-6024E±單擊右鍵,彈出對話框,選擇NlPC1-6024E：

“DEVI”,然后進(jìn)行Properties對話框配置、自我配置、TestPanels、A0測試、DI/0測試、CounterI/O測試、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，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)會彈出InsertNew對話框。單擊Finisho在彈出的CreateNewChannel對話框中將通道類型設(shè)置為AnalogInput,單擊下一步。在EnterChannelNameandDescription對話框中，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對話框屮，選擇傳感器或測量信號類型，單擊下一步。2.3軟件設(shè)計電子秤的軟件程序在Labview8.5軟件環(huán)境下，用圖形化編程語言進(jìn)行編輯，程序可以分為三個部分，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,并將物品重量與測量電路輸出電壓的關(guān)系用圖形表示出來，實現(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單，就是將DAQ助手采集到的電壓信號濾波、求平均值

Z后，根據(jù)等式y(tǒng)=ax^b計算出實際重量值，并將重量值在儀表盤上顯示岀來。可以根據(jù)使用者的需要，將稱重值和稱重的時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500g時，程序會彈出對話框提示物品超重。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）報警燈計算金額I0K丨找零保存數(shù)據(jù)|確定|報警值建定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）報警燈計算金額I0K丨找零保存數(shù)據(jù)|確定|報警值建定0JZIJ□4LI36UJHIJ400420.44U?4F.liZ2U比;LI16U14LI^120-100.806LI4U誠信經(jīng)營童叟無欺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記錄下來的稱重記錄讀出來以列表的形式顯示岀來，供使用者查看。其程序如下圖所