基于虛擬儀器LabVIEW的溫度檢測裝置

趙玲+栗健+趙靜+毛琪

摘要油田生產中精確檢測溫度日益被生產者所需要，本文介紹了虛擬儀器的工作原理，分析了溫度檢測裝置的總體構成，構建了基于LabVIEW的溫度自動檢定裝置。結合LabVIEW技術，對溫度檢測裝置的上位機、下位機進行了硬件結構設計和軟件程序設計后，實現(xiàn)了多檢測點不間斷檢測以及實現(xiàn)溫度儀表檢測的自動化和對電信號的采集。

關鍵詞LabVIEW 溫度 虛擬儀器 檢測裝置

引言

隨著科學技術的發(fā)展，人類的生產生活越來越離不開溫度了。因為溫度不僅是和人類生活緊密相連的，更是科學研究不可分割的一部分，從最簡單的室內溫度監(jiān)控以及調整，到復雜的不同溫度下相關科學實驗的結果參數，已經都離不開溫度的測量。溫度是工業(yè)生產和科學研究試驗中一個重要參數。當然，隨著21世紀計算機以及電子技術的飛躍發(fā)展，人類對于溫度的測量已經越來越精益求精，所以，對溫度測量的道路上，出現(xiàn)了更加先進的儀器以及試驗方法。

1虛擬儀器及LabVIEW簡介

1.1虛擬儀器

虛擬儀器（VirtualInstrumentation）是檢測與計算機技術和通信技術有機結合的產物，它是在以大量計算機、現(xiàn)代測控以及信號處理等科技為精華的基礎上發(fā)展起來的。虛擬儀器（vir-tual instrumentation）是基于計算機的儀器。它的出現(xiàn)為測控技術的發(fā)展開啟了新的方向，它是人類在信息時代取得豐碩成果的重要里程碑。虛擬儀器是以個人電腦（PC）為基礎，摒棄了復雜的程序編寫過程，根據具體的工程需求來實際，從而最終實現(xiàn)工程需求的新型工具。計算機的飛速發(fā)展產生了虛擬儀器，而虛擬儀器的產生又反過來促進了計算機的發(fā)展，所以，它們是相輔相成的。

1.2 LabVIEW介紹

在當前環(huán)境下，虛擬儀器LabVIEW是世界上最通用的開發(fā)環(huán)境之一，其不但可以進行圖形化的編程語言，更是包括了像是數據采集、數據分析、信號生成、信號處理及輸入、輸出控制等等在內的大量功能。LabVIEW由美國國家儀器（N1）公司研制開發(fā)，是一種程序開發(fā)環(huán)境，類似于c和BASIC開發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計算機語言有著顯著區(qū)別：其他計算機語言采用的是基于文本的語言產生代碼，而LabVIEW卻是使用的是圖形化編輯語言編寫程序，產生框圖形式的程序。

2溫度檢測系統(tǒng)

首先通過控制器收集到實時的溫度參數，然后把收集到的參數經過一系列處理后，將其傳輸給上位機。由LabVIEW虛擬系統(tǒng)自生成溫度信號，使用虛擬儀器LabVIEW進行控件讀取，從而使得溫度參數通過串口取出，之后進行格式轉換的同時，使其可以出現(xiàn)在前面板上，并且還可以進一步轉換成華氏溫度；通過對采集卡接收的信號進行數據處理并進行圖形顯示，同時采集處理后的數據與檢驗檢測綜合信息系統(tǒng)實現(xiàn)共享，從而通過溫度的采集監(jiān)控實現(xiàn)對溫度數據的采集，預處理，分析，儲存和顯示，實現(xiàn)儀表檢驗檢測的自動出證。溫度檢測系統(tǒng)的組成主要是由：待測儀表、標準器、機電輔助、供電系統(tǒng)以及數據采集系統(tǒng)組成的。首先，將待測儀表安放到卡盤上，通過信號線快速連接頭完成儀表與接線背板的連接，然后在機電輔助系統(tǒng)的控制下，待測儀表依次進入恒溫箱中進行溫度測定，在測定時，要注意對待測儀表的溫度、電流、電阻以及標準器的溫度進行數據的收集，通過數字/模擬轉換后，使之變成數據采集卡需要收集的信號，之后交給軟件系統(tǒng)進行最終的處理。

3系統(tǒng)結構

3.1系統(tǒng)的硬件結構

硬件系統(tǒng)實現(xiàn)對待測儀表溫度、電流和電阻以及標準器電阻、溫度等信號的采集過程，實際上對于溫度變送器來說，溫度的測量過程就是電流信號的測量，測量中將測得的溫度信號轉化為電流信號之后，電流信號送入放大濾波電路進行處理，將處理后的信號送入采集卡的模擬輸入端，然后由A/D采集卡選擇通道采集把接收到的模擬信號轉換成計算機能夠識別的數字信號，然后經過輸入輸出通道送入計算機進行后續(xù)的處理。

PXIe-8840是一款基于Intel處理器的高性能嵌入式控制器，適用于PXI Express系統(tǒng)。該控制器提供了最高2.7GHz基頻、3.4GHz（單核睿頻加速模式）主頻和單通道1600MHzDDR3內存，最大可提供8GB容量。

PXIe-1082 8槽機箱配有高帶寬背板，可滿足各種高性能測試和測量應用的需求。每個插槽都可插入PXI Express模塊，并通過最多4個插槽支持可兼容標準PXI混合總線的模塊。機箱的操作溫度范圍可擴展至55℃，可滿足苛刻環(huán)境的需求。將機箱與PMA-1115便攜式LCD顯示器和鍵盤附件相結合即可構成一個一流的便攜式堅固解決方案。它還集成了最新PXI規(guī)范的所有特性，包括PXI與PXIExpress模塊支持和內置定時與同步特性。

PXI-4071是一款7%位FlexDMM，也是一款高性能3UPXI數字萬用表（DMM），提供了以下兩種常見測試儀器的測量功能：高分辨率DMM和數字化儀。作為一款數字萬用表，PXI-4071可快速準確地進行±10nV到1000V范圍內的電壓測量、lpA到3A范圍內的電流測量、10 到5的電阻測量以及頻率/周期和二極管測量。在高電壓隔離數字化儀模式下，PXI-4071能以1.8 MS/s的采集速率進行波形采集。LabVIEW軟件中的分析函數可用于分析時域和頻域的波形。PXI-4070具有卓越的速度、精度和功能，是生產和研發(fā)中的理想選擇。

3.2系統(tǒng)的軟件功能

基于溫度檢測裝置是對溫度儀表進行參數采集，并與標準的鉑電阻溫度計進行溫度對比，從而對被檢的溫度儀表進行檢測的目的，系統(tǒng)軟件系統(tǒng)所要實現(xiàn)的具體功能如下，其裝置軟件總體設計如圖1所示。

首先，數據采集是該裝置實施的關鍵和保證，若要正確的完成溫度儀表的檢測，就必須準確采集被檢儀表的電阻、電流、溫度以及標準器的溫度值，并將它們做詳細的對比。收集溫度參數時還需要對收集的溫度參數進行儲存，在儲存時可以改變它的儲存路徑。

然后，系統(tǒng)收集到的溫度參數傳進溫度顯示系統(tǒng)開始參數處理。數據顯示模塊主要完成被檢儀表和標準器參數的即時顯示以及曲線對比顯示等功能，它將采集的數據實時顯示，并且繪制出每個被檢溫度儀表和標準器之間的實時曲線對比圖。

4結論

本文中設計的這種基于虛擬儀器LabVlEW的溫度檢測裝置，能更準確測量溫度參數。這套溫度檢測裝置為了更準確地進行實驗數據的收集，搭建了基于虛擬儀器LabVIEW的實驗平臺，這為實驗結果參數的準確性提供了保障，并且避免了不必要的資源浪費，為最終帶動相關產業(yè)效率打下了堅實的基礎。