虚拟仪器课程论文

《虚拟仪器技术》课程作业题目：LABVIEW测试技术与仪器应用TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、 虚拟仪器的简单介绍 3\o"CurrentDocument"二、 虚拟电子秤的设计 3\o"CurrentDocument"2.1虚拟电子秤的设计思想 3\o"CurrentDocument"2.2硬件设计 4221全桥测量电路 4\o"CurrentDocument"2.2.2三运放电路 5\o"CurrentDocument"2.2.3数据采集卡 5\o"CurrentDocument"2.3软件设计 6标定 7\o"CurrentDocument"称重 7\o"CurrentDocument"2.3.3查看历史记录 8一、虚拟仪器的简单介绍虚拟仪器技术在国外已经比较熟了，由于其很强的灵活性，使得该技术非常适用于现代复杂的测试测量系统中。虚拟仪器是多媒体计算机的一个重要应用领域，是多学科交叉、渗透的产物，其屮浓缩了许多高、精、尖的科学技术。虚拟仪器不是仪器却高于仪器，它大大缩短了新型仪器的开发周期，节省了仪器开发的费用，它不仅是开发仪器的工具，而11也是进行科学研究的有力手段。，二、虚拟电子秤的设计2.1虚拟电子秤的设计思想电子秤的称重原理是，重物放在称重托盘上，压力传感器将重物的压力信号转换秤电压信号，电压信号经过而端放大器、滤波器Z后，通过NI数据采集卡采集并转换成数字信号输入到计算机里，称重VI子程序对采集到的信号进行处理，完成电压——重量的量程变换，最终在显示控件上将实际重量值显示出来。电压——重量的变换关系可用卜•式表示：y=ax+b2.2硬件设计电子秤的硕件结构包括测量传感器电路、数据采集和数据处理三部分。图2-1为电子秤的硬件结构图。系 统 电 源221数据采集电阻应变片也会有谋差，产生的因素很多，所以测量时我们一定要注意，其中温度的影响最重要，坏境温度影响电阻值变化的原I大I主要是：电阻丝温度系数引起的。电阻丝与被测元件材料的线膨胀系数的不同引起的。对于因温度变化对桥接零点和输出，灵敏度的影响，即使采用同一批应变片,也会因应变片Z间稍有温度特性Z差而引起误差，所以对要求精度较高的传感器，必须进行温度补偿，非线性误差是传感器特性中最重要的一点。产生非线性误差的原因很多，一般来说主耍是由结构设计决定，通过线性补偿，也可得到改善。滞后和蠕变是关于应变片及粘合剂的误并。由于粘合剂为高分了材料，其特性随温度变化较大，所以称重传感器必须在规定的温度范围内使用。全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，当应变片初始阻值：Ri=R2=R3=R4，其变化值△R|=AR2=AR-3=AR4时，其桥路输出电压Uout=KE£。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。全桥测量电路图如下所示。常规的电阻应变片K值很小，约为2,机械应变度约为0.000001—0.001,所以，电阻应变片的电阻变化范围为0.0005—0.1欧姆。所以测量电路应当能精确测量出很小的电阻变化，在电阻应变传感器中做常用的是桥式测量电路。2.2.2三运放电路本次课程设计中，需要一个放大电路，我们将采用三运放大电路，主要的元件就是三运放大器。在许多需要用A/D转换和数字采集的单片机系统中，多数情况下，传感器输出的模拟信号都很微弱，必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大，才能满足A/D转换器对输入信号电平的要求，在此情况下，就必须选择一种符合耍求的放大器。223数据采集卡PCI-6024E卡同NI公司的绝大部分数据采集卡一样是即插即用型的设备，硬件正确安装后，如果机器安装了LabVTEW和NI-DAQ,就会出现在Measurement&AutomationExplorer的Configuration〉Mysystem>DevicesandInterfaces列表中。在设备名PC1-6024E±单击右键,弹出对话框,选择NlPC1-6024E：

“DEVI”,然后进行Properties对话框配置、自我配置、TestPanels、A0测试、DI/0测试、CounterI/O测试、复位设备、创建任务。在使用DAQ设备的模拟T/0或数字T/0功能时，必须首先配置设备的通道。在Measurement&AutomationExplorer'p配置通道步骤如下：右键单击DataNeighbourhood图标，选择弹出菜单中的Insert,系统会弹出InsertNew对话框。单击Finisho在弹出的CreateNewChannel对话框中将通道类型设置为AnalogInput,单击下一步。在EnterChannelNameandDescription对话框中，将通道名称设置为ScropA,并甜上适当的通道描述，单击下一步。在ChannelWizard对话框屮，选择传感器或测量信号类型，单击下一步。2.3软件设计电子秤的软件程序在Labview8.5软件环境下，用图形化编程语言进行编辑，程序可以分为三个部分，即：标定、称匣和查看丿力史称匣记录。程序总体流程图标定完成?V输入样木值并将值输入到样本数组数据采集系统初始化，数据通道配胃结束A（结束:菜单选择是标定?是称重?＞数据采集数据滤波标定完成?V输入样木值并将值输入到样本数组数据采集系统初始化，数据通道配胃结束A（结束:菜单选择是标定?是称重?＞数据采集数据滤波电压值转变成重量值其|压小电ZH伪>3其|压小电ZH伪>3数据滤波并将平均值存入采样值数组将样木数据和采样数据存入标定数据电了表从标定数据电子表中读样本值和采样值并将两者合并进行线性拟合显示拟合肓线和肓线的斜率和截距231标定标定程序的主耍任务是求出物品重量与测量电路输出电压的关系，即求出等xty=ax-\-b'I'的系数a和b,并将物品重量与测量电路输出电压的关系用图形表示出来，实现这部分功能的程序如下图所示。2.3.2称重称重部分程序比较简单，就是将DAQ助手采集到的电压信号滤波、求平均值

Z后，根据等式y=ax^b计算出实际重量值，并将重量值在仪表盘上显示岀来。可以根据使用者的需要，将称重值和称重的时间作为一条记录存档，以便以后查看。如果有系统误差的话，述可以进行调零。该虚拟电子秤的最大量程为500g,当物品重量超过500g时，程序会弹出对话框提示物品超重。其程序如卜•图。重虽（€）贯星（€）T标疋面檢称呈面板丿力史记录|Z4U260当前日期I重量（g）全额Ct)|o总额（元）找零（元）质量（g）报警灯计算金额I0K丨找零保存数据|确定|报警值建定0JZIJ□4LI36UJHIJ400420.44U•4F.liZ2U比;LI16U14LI^120-100.806LI4U重虽（€）贯星（€）T标疋面檢称呈面板丿力史记录|Z4U260当前日期I重量（g）全额Ct)|o总额（元）找零（元）质量（g）报警灯计算金额I0K丨找零保存数据|确定|报警值建定0JZIJ□4LI36UJHIJ400420.44U•4F.liZ2U比;LI16U14LI^120-100.806LI4U诚信经营童叟无欺2.3.3查看历史记录查看历史记录程序就是将之前称重时记录下来的称重记录读出来以列表的形式显示岀来，供使用者查看。其程序如下图所