基于虚拟仪器的多功能温度测量仪的研制

论文摘要

温度测量是工业生产过程中的主要测控参数之一。传统的温度测量方法大多存在成本高、设备复杂、很难对测量结果进行统计分析、应用面窄、不具有通用性以及调试维护繁琐等缺点。而虚拟仪器技术的发展和应用为解决此类问题提供了可能性。虚拟仪器技术是现代测试技术和计算机技术深层次结合的产物,大大突破了传统技术在数据采集、处理、显示、传输和存储等方面的限制。基于虚拟仪器的多功能温度测量仪则充分发挥了虚拟仪器技术在构建数据测量系统中的优势,同时将传统测量技术与计算机技术、软件技术结合起来,使得该测温仪在工业生产过程中具有广泛的应用前景。本文通过钢水温度测量仪的研制详细说明了虚拟仪器技术在温度测量过程中的应用,以及使用虚拟仪器技术构建温度测量仪的设计过程及其理论依据。主要内容包括以下几个方面的内容：首先介绍了近年来国内外温度测量技术及虚拟仪器技术的现状和发展趋势；探讨了虚拟仪器的构成形式及其特点,并对虚拟仪器的几种软件开发平台的特点进行了简单介绍,并通过对比选取了本课题所选用的虚拟仪器开发平台；对所采用的两种测量方法(一次性消耗式热电偶法和双波长光纤式比色法)的工作原理进行了详细说明,同时对两种测量方法的硬件构成进行了详细设计；深入探讨了在Lab VIEW环境下利用数据库开发工具包LabSQL建立测温仪数据库的方法；本文最后对数据采集卡与Lab VIEW的连接与使用进行了详细说明,同时对测温仪软件系统进行了整体设计,具体包括各模块,如系统登录模块、测温仪模块以及测温仪数据库模块的详细设计。基于虚拟仪器的多功能温度测量仪操作简单,实用性强,提高了温度测量精度和数据处理的准确性；减少了测量劳动强度和测量时间；降低了人为因素对温度结果的影响；实现了智能化的温度实时测量。整个系统操作简易灵活、使用方便、稳定可靠、人机界面好。系统采用了模块化设计方法,易于对其模块功能和参数进行调整和修改,通用性好维护方便。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外的温度测量水平和发展趋势
• 1.3 虚拟仪器技术以及国内外研究现状
• 1.4 课题研究的主要内容
• 第2章 虚拟仪器技术及其应用
• 2.1 虚拟仪器概述
• 2.2 虚拟仪器的分类
• 2.3 虚拟仪器的系统组成
• 2.3.1 虚拟仪器硬件系统组成
• 2.3.2 虚拟仪器软件系统组成
• 第3章 测温仪的温度测量方案及测量原理
• 3.1 温度测量基础知识
• 3.1.1 温度测量方法
• 3.1.2 常用温度计的分类
• 3.1.3 本测温仪所采用的测温类型
• 3.2 热电偶传感器
• 3.2.1 热电偶的测温原理
• 3.2.2 热电偶闭合回路的总热电动势
• 3.2.3 热电偶测温的基本定则
• 3.2.4 冷端温度补偿
• 3.3 光纤温度传感器
• 3.3.1 物体的热辐射
• 3.3.2 关于辐射测温的几个基本定律
• 3.3.3 辐射测温的基本方法
• 3.3.4 四种辐射测温方法的比较
• 3.3.5 光纤传感技术
• 3.3.6 光导纤维
• 3.3.7 光纤传感测温
• 第4章 系统硬件组成与实现
• 4.1 热电偶式测温仪硬件组成及实现
• 4.1.1 热电偶类型的选择
• 4.1.2 热电偶保护管的选择
• 4.1.3 热电偶冷端温度补偿
• 4.1.4 热电偶式信号采集部分的设计
• 4.2 光纤式测温仪硬件组成及实现
• 4.2.1 光纤探头的结构
• 4.2.2 光纤的选择及保护材料的选用
• 4.2.3 光纤式信号采集部分的设计
• 第5章 基于LabVIEW的若干虚拟仪器开发技术
• 5.1 图形化编程软件LabVIEW简介
• 5.2 数采卡与LabVIEW的连接与使用
• 5.2.1 数采卡与LabVIEW的连接
• 5.2.2 数采卡的使用
• 5.2.3 LabVIEW中数采卡的几种采样方式
• 5.3 系统数据管理
• 5.3.1 文件存储管理
• 5.3.2 数据库基本原理
• 5.3.3 数据库表单的建立
• 5.3.4 LabVIEW下的数据库访问
• 5.4 系统LabVIEW环境下多任务实现机制
• 5.4.1 线程和进程
• 5.4.2 LabVIEW的多线程
• 5.4.3 监测系统多任务调度策略的具体实现
• 第6章 系统的软件设计与实现
• 6.1 系统软件的总体设计
• 6.2 系统软件的工作流程
• 6.3 系统软件的变量管理
• 6.4 系统主要功能模块的设计与实现
• 6.4.1 系统启动模块的设计
• 6.4.2 用户管理模块的设计
• 6.4.3 初始化模块的设计
• 6.4.4 测温模块的设计
• 6.4.5 测温仪数据库模块的设计
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢