基于LabVIEW的八路智能溫度巡檢儀

隋秀梅，于 杰，李春玉

（長春職業技術學院，長春 130033）

基于LabVIEW的八路智能溫度巡檢儀

隋秀梅，于 杰，李春玉

（長春職業技術學院，長春 130033）

0 引言

溫度是一個非常重要的物理量，直接影響到燃燒、化學反應、發酵、烘烤、煅燒、蒸餾、濃度、擠壓成形、結晶以及空氣流動等物理和化學過程。溫度控制失誤就可能引起生產安全、產品質量、產品產量等一系列問題。因此對溫度的檢測的意義越來越大。溫度采集控制系統在工業生產、科學研究和人們的生活領域中，得到了廣泛應用。特別是在工業生產過程中，很多時候都需要對溫度進行嚴格的監控，以使得生產能夠順利的進行，產品的質量能夠得到充分的保證。

目前，我國廣泛使用基于單片機的溫度采集系統。隨著美國國家儀器公司的圖形化編程軟件系統LabVIEW和數據采集卡的出現，多路測量與輸出控制得到了廣泛的應用，在一定的硬件條件下，優化程序進一步提高系統測控性能，使溫度巡檢儀更加具有高性能的數據采集與控制能力。

1 總體結構

系統的總體結構如圖1所示，儀器系統通過前端感溫元件，將被測對象的溫度轉換為電阻信號，經信號調理電路轉化成電壓信號，再進行功率放大、濾波、量程調節、零點調節等處理后，變換為可被數據采集卡利用的0～10V電壓信號。在數據采集卡內將模擬信號轉換為數字信號，送入計算機總線，在PC機內利用虛擬儀器軟件對采集的數據進行各種處理。

圖1 溫度巡檢儀結構框圖

溫度傳感器選用PT100鉑電阻，數據采集卡采用PCI2003，數據處理軟件采用LabVIEW。

2 測溫電路

溫度傳感器采用PT100鉑電阻，為了提高采樣精度，采用三線制聯接，測量電路如圖2所示。

可調電阻R3起到電路調零的作用，可調電阻R6起到調量程的作用，其輸出電壓后經LM324N運算放大器兩次放大，調理成0～10V的標準電壓信號，送入PCI2003數據采集卡，輸入到計算機內部。

PT100的電阻—溫度關系的線性度好，在-200～650℃溫度范圍內，線性度非常接近直線。鉑電阻的阻值與溫度的關系可以近似用下式表示：

在0～650℃范圍內：

在－190～0℃范圍內：

式中A、B、C 為常數，A＝3.96847×10－3，B＝－5.847×10－7，C＝－4.22×10－12

圖2 測溫電路原理圖

對溫度與電路的輸出電壓的關系進行標定，將所測得的溫度與電壓的數據，采用MATLAB軟件，進行線性擬合，得到如下關系； t＝10U＋2.149

圖3 溫度與電壓關系曲線

3 數據采集系統

數據采集系統是結合基于計算機或者其他專用測試平臺的測量軟硬件產品來實現靈活的、用戶自定義的測量系統。數據采集卡采用PCI2003，數據處理軟件采用LabVIEW。PCI2003卡是一種基于PCI總線的數據采集卡，可直接插IBM-PC/AT或與之兼容的計算機內的任一PCI插槽中，選擇的輸入電壓信號的范圍0～10V，12位A/D轉換器，采樣率可達100kHz，具有16通道單端模擬輸入或8路雙端模擬輸入。

LabVIEW應用程序，即虛擬儀器（VI），包括前面板（Front Panel）、流程圖（Block Diagram）以及圖標/連結器（Icon/Connector）三部分。LabVIEW應用程序通過PCI2003以非空查詢方式，進行數據采集的程序流程如圖4所示。

圖4 非空查詢方式AD采集實現過程

本設計為八路巡檢儀，采用八個通道，即首通道為0，末通道為7，并且將采樣的頻率，硬件增益及觸發方式一并通過數組函數PADA_AD輸入至InitDeviceProAD函數進行AD部件的初始化，用于設定設備硬件參數值。

設定讀入字節數，將其與用戶緩沖區一并通過初始化數組函數讀入至ReadDeviceProAD_NotEmpty函數中，將此函數輸出值進行電壓轉換，即將從設備上讀入的16位AD原碼數據變量Lsb的最高4位屏蔽后，再根據電壓量程范圍為0～10V,進行標度變換，得到轉換電壓毫伏值Volt，對應的變換公式為Volt＝Lsb * （10000/4096）。

八路信號的循環采樣程序如圖5所示。

圖5 循環采集程序

在程序中，還實現了八路溫度數據的存盤和歷史測溫數據的查詢等管理功能。

4 實驗

將PT100放入水浴箱中，通過控制器改變溫度，采用設計的八路智能溫度巡檢儀進行溫度檢測實驗，得到水溫變化的曲線，如圖6所示。

圖6 智能溫度巡檢儀測溫實驗

5 結論

將虛擬儀器技術與溫度測量相結合，設計的八路智能溫度巡檢儀實現了對溫度的自動采集、實時顯示、數據保存和查詢的功能，軟件運行穩定，界面友好。

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LabVIEW based on an eight-channel temperature measuring instrument

SUI Xiu-mei, YU Jie, LI Chun-yu

本文設計了八路智能溫度巡檢儀。選用PT100鉑電阻作為溫度傳感器，采用PCI2003數據采集卡進行數據采集。借助于LabVIEW強大的軟件支持，開發了運行穩定而且界面友好的測控系統，完成八路智能溫度巡檢、顯示、存儲和檢索，以實現對各測試點溫度的集中管理。

溫度檢測；PT100；溫度傳感器；數據采集；LabVIEW

隋秀梅（1965－），女，吉林長春人，副教授，工學學士，研究方向為機電一體化技術專業領域教育教學研究與改革。

TP212

A

1009-0134(2011)4(下)-0065-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.4(下).19

2010-12-09