基于labview的数据采集系统的设计

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1、摘要：基于虚拟仪器技术，利用LabVIEW软件设计开发了温度测量系统，详细阐述了系统的软硬件设计方法。该系统可改善工作条件、降低成本，提高效率。关键词：虚拟仪器;LabVIEW;温度测量Abstract:ByuseofLabVIEWsoftware,thetemperaturemeasuringsystembasedonvirtualinstrumenttechniqueisdesigned.Thepaperintroducedthedesignofsoftwareandhardwareindetail.Itcanbeimproveworkcondition,

2、lowerthecost,andraisetheefficacy.KeyWords:VirtualInstrument;LabVIEW;temperaturemeasuring0引言　　温度是工业生产和科学研究实验中的一个非常重要的参数，物体的许多物理现象和化学性质都与温度有关，许多生产过程都是在一定温度范围内进行的，需要测量温度和控制温度的场合极其广泛。目前的温度测量控制系统常采用单片机控制，该技术应用十分广泛，但其编程复杂，控制不稳定，系统的精度不高。而利用虚拟仪器技术开发和设计的温度测量系统，采用普通PC机为主机，利用图形化可视测试软件LabVIEW为软

3、件开发平台，来监测温度变化情况，采集数据并进行处理、存储、显示等。设备成本低，使用方便灵活，适用于工农业生产和教学。1虚拟仪器技术与LabVIEW简介　　虚拟技术、计算机通信技术与网络技术是信息技术三大核心技术，其中虚拟仪器是虚拟技术的一个重要组成部分。虚拟仪器（VirtualInstrument,简称VI）是突破传统仪器概念的最新一代测量仪器，它利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件，由用户自己定义来完成各种测试、测量和控制的应用。其本质特征是：“软件就是仪器”。它是基于计算机的软硬件测试平台，可代替传统的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱

4、分析仪等;可集成于自动控制、工业控制系统;可自由构建成专有仪器系统。虚拟仪器技术具有性能高、扩展性强、开发时间少和出色的集成四大优势，使其成为现代测控技术的发展趋势。　　LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench实验室虚拟仪器工程平台）是一个程序开发环境。它使用图形化编程语言G在流程图中创建源程序，而非使用基于文本的语言来产生源程序代码。LabVIEW还整合了诸如满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485以及数据采集卡等硬件通讯的全部功能。内置了便于TCP/IP、ActiveX等软件标准

5、的库函数。LabVIEW程序被称为虚拟仪器（VIs），是因为它们的外观和操作能模仿实际的仪器。即使用户没有多少编程经验，同样也能利用LabVIEW来开发自己的应用程序。2系统方案设计　　虚拟仪器测温系统是用虚拟仪器技术改造传统的测温仪，使其具有更强大的功能。系统框架如图1所示，仪器系统通过前端感温装置的传感元件，将被测对象的温度转换为电压或电流等模拟信号，经信号调理电路进行功率放大、滤波等处理后，变换为可被数据采集卡采集的标准电压信号。在数据采集卡内将模拟信号转换为数字信号，并在数据采集指令下将其送入计算机总线，在PC机内利用已经安装的虚拟仪器软件对采集的数据

6、进行所需的各种处理。图1温度测量系统原理框图　　基于虚拟仪器技术的测温系统由硬件和软件两大部分构成。　　2.1硬件系统设计　　硬件系统由前端感温装置（温度传感器）、数据采集卡、PC机系统等组成，主要实现温度信号采集、转化、处理等功能。图2测温系统硬件电路原理图　　本系统前端感温装置采用热敏电阻，热敏电阻RT1与R1串联分压，电路输出电压与温度成正比。传感器通常输出的信号较小，必须采用合适的信号调理电路（如放大），尽量减小量化误差。当温度变大时，热敏电阻RT1电阻变小，在分压点产生一线性电压，经电压跟随器保持后，经过LM324进行一级和二级放大，输出一个正向、与

7、温度变化大小成正比的线性电压。测量电路输出的模拟电压送入数据采集卡，转化为数字信号再输入PC机。　　2.2软件系统设计　　软件部分主要是对数据进行后续处理、报警、显示等功能，具体实现采集卡参数设定、数据标定、实时显示、温限设定及报警和人机交互等功能。　　（1）传感器的标定　　传感器的标定是通过实验以建立传感器输入量与输出量之间的关系。标定是仪器仪表在设计完成后，正式使用前必须要经过的一道校验程序。对于虚拟温度测量系统而言，标定就是为了获得电压和被测物体温度的函数关系，以便通过电压计算出温度。　　热敏电阻具有灵敏度高、体积小、重量轻、使用寿命长，适于远距离测量等

8、优点，但其非线性误差较大，稳定性稍差，