基于LabVIEW的远程多路测温系统的设计与实现

论文摘要

在工业生产和科学实验过程中,温度是需要测量和控制的重要参数之一。随着工业生产自动化程度越來越高,对温度的测量越来越普遍,而且对温度测量的要求也越来越高。由于测温传感器种类众多,在不同的测温范围具有不同的测量精度,这样就需要合理的选择测温仪器。大多数的测温元件都存在一定的非线性,必须进行在线补偿。另外除了显示实时温度外,一般还要能够方便的实现报警、显示温度变化趋势、对所测温度进行一定的统计分析等管理功能。同时在一些大型的生产现场或者环境条件特别恶劣的场合,往往还需要实现远程自动测试。因此传统的以硬件为主的测温系统在很多场合已不能适应现代测温的要求。本课题根据项目给定的测温要求,充分利用虚拟仪器发展的最新成果,在图形化编程语言LabVIEW平台上,设计开发了远程虚拟多路测温系统。具体研究工作如下:1.针对不同的测温范围,选用合适的温度传感器实现温度信号的获取;依据测温精度设计相应的外围电路,进行信号的转换和采集;运用不确定度理论,对各测温模块的总不确定度进行预估,保证各单元设计满足测温要求。2.在LabVIEW平台上进行二次开发,完成了数字滤波、非线性补偿、实时温度显示等测量功能以及生成温度趋势曲线、温度分布直方图、历史数据查询、温度超限报警等信息管理功能。3.对网络化远程测试的方法进行了初步研究,在分析各种常用远程测试技术的基础上,结合实际条件选择利用Data Socket技术完成服务器端和客户端程序设计,实现了温度的远程测试和信息管理。课题的研究成果表明,随着现代测试技术的不断发展,将传统测量技术有效的与以LabVIEW为软件平台的虚拟仪器相结合,可以弥补传统测试的许多弊端,必将是测控技术发展的一个方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 温度与温标
• 1.1.2 温度测量的方法及常用测温仪器
• 1.1.3 传统测温方法存在的若干问题
• 1.1.4 虚拟仪器技术在现代测试中的应用
• 1.2 课题研究的主要内容
• 1.3 论文的章节安排
• 第2章 虚拟仪器与图形化编程语言 LabVIEW
• 2.1 虚拟仪器概述
• 2.2 虚拟仪器的特点
• 2.3 虚拟仪器的构成
• 2.4 图形化编程语言 LabVIEW简介
• 2.4.1 LabVIEW概述
• 2.4.2 LabVIEW程序的组成
• 2.4.3 LabVIEW的编程环境
• 2.4.4 LabVIEW程序调试技术
• 第3章 多路测温系统硬件设计
• 3.1 系统的总体设计方案
• 3.2 数据采集系统介绍
• 3.2.1 数据采集系统的基本功能
• 3.2.2 数据采集系统的基本组成
• 3.2.3 数据采集卡的选择及其性能
• 3.3 集成温度传感器（IMP36）测温单元硬件设计
• 3.3.1 TMP36的测温原理
• 3.3.2 放大电路设计
• 3.3.3 TMP36测温模块不确定度预估
• 3.4 铂电阻（Pt100）测温单元硬件设计
• 3.4.1 铂电阻测温原理
• 3.4.2 铂电阻的调理电路设计
• 3.4.3 铂电阻测温模块不确定度预估
• 3.5 热电偶（K型）测温单元硬件设计
• 3.5.1 热电偶的测温原理
• 3.5.2 热电偶的非线性补偿问题
• 3.5.3 热电偶的冷端补偿问题
• 3.5.4 热电偶的选型
• 3.5.5 热电偶调理电路的设计
• 3.5.6 热电偶测温模块不确定度预估
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于 LabVIEW的多路测温系统软件设计
• 4.1 软件设计的基本思想
• 4.2 TMP36测温软件设计
• 4.2.1 数据采集单元程序设计
• 4.2.2 数字滤波技术的方法及程序实现
• 4.2.3 电压温度转换程序设计
• 4.2.4 温度趋势图及直方图生成程序设计
• 4.2.5 软件前面板设计及使用说明
• 4.3 铂电阻测温软件设计
• 4.3.1 铂电阻的非线性补偿方法
• 4.3.2 分度表查询程序设计
• 4.3.3 软件前面板设计
• 4.4 热电偶测温软件设计
• 4.5 多路温度检测系统主界面设计
• 4.6 本章小结
• 第5章 基于 Data Socket技术的远程测温系统设计
• 5.1 实现网络化远程测试的方法简介
• 5.2 网络化远程测温系统软件设计
• 5.2.1 Data Socket技术概述
• 5.2.2 服务器端程序设计
• 5.2.3 客户端程序设计
• 5.3 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢