虚拟仪器LabVIEW多路温度控制系统设计(3)

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传统仪器发展到今天共经历了从模拟化仪器、数字化仪器、智能化仪器等阶段，现在已经发展到第四代——虚拟仪器时代[8]

虚拟仪器的出现是仪器发展史上的又一场革命，正以其强大的技术优势和扩展能力对科技发展和工业上的进步有着越来越大的影响。本次实验的功能都是在LabVIEW编程语言的环境下开发的。LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一种图形化的编程语言的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。图形化的编程语言又称为G语言，用户可通过在程序框图中绘制数据导线与节点，程序的框图结构将决定程序该如何执行。这些通过线传递的变量和所有的输入数据都准备好后，节点马上执行预定的程序，这可能出现同时使用多个节点的情况，G语言天生具有并行执行能力，可以多线程地执行程序[9]。LabVIEW的图形化界面与编程语言可以很方便地被大多数技术人员、工程师和科学家们使用，因此，它是一个面向最终用户的开发环境。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径，使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率[10]。

1.4 本设计主要探索

本设计基于虚拟仪器技术，搭建了多路温度测量和控制系统。功能包括多个温度传感器的模拟量检测和计算，温度控制逻辑的设定，以及加热器和风扇的控制，通过实时采集、计算和显示，支持数据记录的保存和回读，可满足在设定温度曲线条件下的温度跟踪的要求。源[自[751``论`文]网·www.751com.cn/

本设计做了以下工作：

第一章：介绍本设计的研究背景和意义，温度测量技术的历史和发展趋势，虚拟仿真技术。

第二章：介绍了本系统的总体设计原理以及硬件体系，分别对温度传感器、继电器控制电路以及USB数据采集卡做了简要选型设计。

第三章：首先分析了本系统软件设计总体方案，而后从模块功能触发，对LabVIEW前面板界面设计、软件流程预计控制算法的实现等方面做了详细阐述，最后对软件实现过程中关键程序框图做了解析。

第四章：对系统各模块进行了运行状况分析，检验整个系统是否满足预设的功能目标。此外对本设计不足之处以及相应的解决方案作了简要介绍。

2 系统总体设计

2.1 监控系统总体设计思想

系统的结构原理图如图2.1所示，硬件采集系统从现场通过传感器实时地采集模拟过程中的温度信号，并通过数据采集卡将温度信号转化为计算机软件可识别的电压信号，最后通过已设计的软件功能模块，实时显示和存储温度，且当其超过上下限时，启用控制算法，从而模拟其控制方案设计。

系统的结构原理图

2.2 温度传感器介绍及使用

常用的温度测量传感器有热敏电阻、热电偶、集成温度传感器，其中热敏电阻和集成温度传感器都有着较好的测温精度、可重复性和线性度。以下仅对本设计采用的NTC负温度系数的热敏电阻作简要介绍。

NTC 是Negative Temperature Coefficient 的缩写，即负的温度系数，泛指负温度系数很大的元器件或半导体材料。热敏电阻常用材料为两种或者两种以上高纯度金属氧化物，如锰、镍、钴等，具有接近理论密度结构的高性能电子陶瓷，由于这些金属氧化物材料都具有半导体性质，从而也具有半导体与温度的特殊性质，当温度低时，热敏电阻内氧化物的载流子数目少，电流不易轻易流过，从而宏观上看电阻值较高；而当温度比较高时，热敏电阻内氧化物材料的载流子数目一直在增加，电路的导通性增强，从而在宏观上显示为电阻值降低。利用该特性，人们开发出了多种用途，主要是用作测温传感器最为广泛[11]。文献综述