基于Labview软件《传感器与检测技术》实验平台设计

基于Labview软件《传感器与检测技术》实验平台设计

李永芝

（河北工业大学廊坊分校 电子系,河北 廊坊 065000）

摘要 随着电子测试技术的不断发展，测试技术正向自动化，智能化，数字化和网络化的方向发展。其中数字滤波器作为测试技术的重要工具而被广泛的使用与各个领域。本课题是用Labview来实现温度检测 统的设计以及应用首先，本论文介绍Labview相关知识，利用虚拟仪器的开发平台——Labview开发 件系统，主要包括五个模块：数据采集，显示记录，数据回放，数据处理和数据分析。

VI是计算机技术和传统的仪器技术相结合的产物，是仪器发展的一个重要方向，Labview是一个基于图形虚拟仪器的软件开发工具，主要用于自动测试、过程控制、仪器设计和数据分析等领域，其基本思想是在仪器设计或测试系统中尽可能用软件代替硬件，即“软件就是仪器”，他是在通用计算机平台上，根据用户需求来定义和设计仪器的测试功能，其实质是充分利用计算机的最新技术来实现和扩展传统仪器的功能。

关键字：Labview 温度测量

Based on the Labview software sensor and testing

technologyexperiment platform design

Li Yongzhi

(Department of Electronics,Hebei University of Technology Langfang Branch,

Langfang Hebei 065000)

Abstract Along with the electronic test technology's unceasing development, the testtechnology forward automation, the intellectualization, digitized and the networkdirection develops. Andthedigital filter take the test technology the important tool by the widespread use and each domain. This topic is realizes the temperatureexamination system's design as well as the application with Labview first, the present paper introduced that the Labview related knowledge, the use hypothesizedinstrument's development platform - - Labview development's software

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system,mainly includes five modules: The data acquisition, demonstrates the record,playbacking, the data processing and the data analysis.

VI is the product which the computer technology and the traditional instrument technology unifies, is an important direction which the instrument develops, Labview is one based on the graph hypothesized instrument's software development tool, mainly uses in domains and so on test automation, process control, instrumental design and data analysis, its basic philosophy is uses the software in the instrumental design or the test system to replace the hardware as far as possible, namely “the software is the instrument”, he is in the general-purpose calculator platform, defines and designs instrument's test function according to the user's needs, its essence is realizes fully using computer's newest technology with the expansion tradition instrument's function.

Keyword: LabVIEW Temperature survey

0 绪论

热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件，测温时，热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响，因此测量精度高。另外，热电偶通常有两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。所有这些的优点使得热电偶成为工业上最常用的温度检测元件之一。

虚拟仪器是计算机技术和仪器测量相结合的产物，它充分利用计算机强大的运算处理能力，突破了传统仪器在数据处理、显示、传输、存储等方面的限制。本设计就是通过温度传感器采集温度信号，经信号放大器放大后，送到A/D转换芯片，将模拟量转化为数字量，通过LABVIEW显示。

1．方案设计与论证

1.1传感器的选择

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温度传感器从使用的角度大致可分为接触式和非接触式两大类，前者是让温度传感器直接与待测物体接触，而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离，检测从待测物体放射出的红外线，达到测温的目的。在接触式和非接触式两大类温度传感器中，相比运用多的是接触式传感器，非接触式传感器一般在比较特殊的场合才使用，目前得到广泛使用的接触式温度传感器主要有热电式传感器，其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器，将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。

热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。常用的热电阻材料有铂、铜、镍、铁等，它具有高温度系数、高电阻率、化学、物理性能稳定、良好的线性输出特性等，常用的热电阻如PT100、PT1000等。近年来各半导体厂商陆续开发了数字式的温度传感器，如DALLAS公司DS18B20，MAXIM公司的MAX6576、MAX6577，ADI公司的AD7416等，这些芯片的显著优点是与单片机的接口简单，如DS18B20该温度传感器为单总线技术，MAXIM公司的2种温度传感器一个为频率输出，一个为周期输出，其本质均为数字输出，而ADI公司的AD7416的数字接口则为近年也比较流行的I2C总线，这些本身都带数字接口的温度传感器芯片给用户带来了极大的方便，但这类器件的最大缺点是测温的范围太窄，一般只有-55～+125℃，而且温度的测量精度都不高，好的才±0.5℃,一般有±2℃左右，因此在高精度的场合不太满足用户的需要。

热电偶是目前接触式测温中应用也十分广泛的热电式传感器，它具有结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。常用的热电偶材料有铂铑-铂、铱铑-铱、镍铁-镍铜、铜-康铜等，各种不同材料的热电偶使用在不同的测温范围场合。热电偶的使用误差主要来自于分度误差、延伸导线误差、动态误差以及使用的仪表误差等。

非接触式温度传感器主要是被测物体通过热辐射能量来反映物体温度的高低，这种测温方法可避免与高温被测体接触，测温不破坏温度场，测温范围宽，精度高，反应速度快，既可测近距离小目标的温度，又可测远距离大面积目标的温度。目前运用受限的主要原因一是价格相对较贵，二是非接触式温度传感器的

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输出同样存在非线性的问题，而且其输出受与被测量物体的距离、环境温度等多种其它因素的影响。

由于本设计的任务是要求测量的范围为0℃～100℃，测量的分辨率为±0.1℃，综合价格以及后续的电路，决定采用线性度相对较好的PT100作为本课题的温度传感器，具体的型号为WZP型铂电阻，该传感器的测温范围从－200℃～＋650℃。具体在0℃～100℃的分度特性表见附录A所示。

1.2 方案论证

温度测量的方案有很多种，可以采用传统的分立式传感器、模拟集成传感器以及新兴的智能型传感器。 方案一：采用模拟分立元件

如电容、电感或晶体管等非线形元件，该方案设计电路简单易懂，操作简单，且价格便宜，但采用分立元件分散性大，不便于集成数字化，而且测量误差大。 方案二：采用温度传感器

通过温度传感器采集温度信号，经信号放大器放大后，送到A/D转换芯片，将模拟量转化为数字量，通过LABVIEW显示。

热电阻也是最常用的一种温度传感器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定，使用方便，测量范围为-200℃～650℃，完全满足要求，考虑到铂电阻的测量精确度是最高的，所以我们设计最终选择铂电阻PT100作为传感器。该方案采用热电阻PT100做为温度传感器、AD620作为信号放大器，TLC2543作为A/D转换部件，对于温度信号的采集具有大范围、高精度的特点。相对与方案一，在功能、性能、可操作性等方面都有较大的提升。在这里我选用方案二完成本次设计。

1.3 系统的工作原理

测温的模拟电路是把当前PT100热电阻传感器的电阻值，转换为容易测量的电压值，经过放大器放大信号后送给虚拟仪器实验室的PCI-6251数据采集卡,再通过虚拟仪器把当前的电压值转变成温度

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