基于虚拟仪器Labview实现恒温区测量系统的设计

  虚拟仪器（Virtual Instrument，或VI）是计算机技术和现代测试技术相结合的产物，它不仅仅具备传统仪器、仪表的全部功能，同时还拥有计算机技术的全部优势，它能对数据来进行处理、分析、统计并把结果以曲线、图形、图像的形式显示出来；它还具有较高的测试速度、精度，且读取数据方便、直观；它能利用互联网进行数据传送，使管理人员能及时掌握测试进展并进行远程指导；在测试结束时，不仅能得到直观的测试结果还能将其打印出来或将结果以文件的形式保存起来。利用现有的微型计算机，增加少量硬件设备，用户就可以在虚拟仪器平台上设计出自己的测量仪器。

  在半导体器件集成电路的生产的全部过程中，为了更好的提高器件参数的一致性的和产品成品率，必须定期对扩散炉、合金炉的恒温区做测量。测温一般会用热电偶。其原理是：将两种不一样的材料的导体（或半导体）A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个接点之间有温差时，两者之间便产生热电动势，因而在回路中产生电流，这种现象称为热电效应。此热电势差反映了两个节点的温度差，当两点的温差越大时，产生的温差电势也越大。用一台直流电位差计或高精度毫伏计就可直接读出热电势差的数值。通过查‘热电偶电势差－温度’对照表，可知被测点的温度。然后人工拉动热电偶，待热电势稳定后进行下一点温度的测量，进而手工绘出整个炉膛的温度分布情况，找出恒温区。该方法不仅费时费力且不能直接得到炉温，加之人工计算的误差和拉动热电偶时的操作误差，最终影响到所测恒温区分布图的准确性。为了更好的提高测量的效率和精确度，本文提出用虚拟仪器直接得到恒温区的分布图，进而指导生产过程。

  测量系统的原理图如图1所示。测量是基于PC机的LabVIEW平台上进行的，它是由步进电机带动热电偶对炉膛内的温度逐点进行采样，获得各点的电位差，经信号调理（放大、滤波）后送入一块由NI公司提供的DAQ硬件卡，完成电信号的采集，运行程序就可得到所测的温度曲线. 基于LabVIEW的应用软件设计

  ＬabVIEW是美国国家仪器公司（NI）推出的一种面向仪器与测控过程的图形化开发平台。是用于数据提取、控制、数据分析、数据表述、过程监测、工厂自动化等的软件系统。在继承传统结构化的编程语言基础上，LabVIEW采用数据流程的图形化G编程技术，把复杂费时的软件编程简化为菜单提示和图标连接调用。已编制的各种子程序（Sub VI）可用图标表示。经过仔细修改、设定图标中的有关参数，完成图形化程序的初步编辑。连接图标之间表示数据类型的输入输出线，实现子程序间的连接与调用（生成了block diagram）。应用探针、运行亮灯、断点、暂停和单步执行等对程序进行调度和修改。ＬabVIEW和仪器系统的数据采集、分析、显示部分一起协调工作。流程图式的编程方法与其直观的前面板的结合，是构建虚拟仪器的理想工具。

  ＬabVIEW使用图形编程语言编写的框图（block diagram）程序，它类似于一台仪器的内部电路，或是一个大型仪表系统中的各个独立的仪表单元。框图中的程序能看成程序节点，如循环控制，事件控制和算术功能等。这些基本单元之间用连线连接，非常接近实际物理仪器系统或电路系统中的“导线”，只不过这里的连线用于定义框图内的数据流方向。LabVIEW支持层次化程序结构，且嵌套层次是无限制的。

  ＬabVIEW中使用图形编程语言编写的框图程序都伴有一个对应的前面板，前面板是模拟真实仪表的前面板，用于设置输入数值和观察输出量。输入量称为Controls，输出量称为Indicators。用户都能够使用多种图标，如旋钮、开关、按钮、图表、文本框、图形等，使前面板易看易懂。图2是在LabVIEW5.0软件平台上的恒温区程序的前面板。

  恒温区测量程序采用如图3所示的层次化结构，它由三层构成，即顶层模块measure、第二层Temp及由子Read和calcu构成的底层VI模块。在屏幕上实时显示各被测点温度曲线的顶层VI （measure）结构如图4所示。它调用了温度测量、处理子程序Temp，相应的温度值由Temperature History（T_history）显示出来，启动使能开关（Eable），即可自动以波形图的形式（T-wave） 实时显示不同位置处的炉温。直至得到整个炉膛的温度分布曲线，测出恒温区段。

  这里调整定时器的时间控制常量能控制循环程序的执行速率，其值应大于新样点温度达到稳定所需的时间。

  系统的第二层是处理子程序（Temp子VI）内部构成如图5所示，它调用了底层子VI Read和calcu。Read是温度采集子程序，它对DAQ卡采集的被测电压信号进行预处理（ e.g：滤波、拟合）；calcu是数值处理子程序，它对所得到的信号进行数值处理，把电压信号转换为相应的温度值。从而得到各被测点的温度值。

  为了提高检测精度和效率，便于实现自动化和智能化，该系统用步进电机代替人工拉动热电偶，电机的步进长度事先由程序设定，热电偶每次移动结束后，经过一段稳定时间，系统开始对该点进行数据采集。按下enable 开关，系统开始工作。各被测点的当前温度一方面用温度计显示出来，同时也显示在前面板的T-wave波形中（其中，X轴为步进电机移动的距离，Y轴为相应点的温度），跟着时间的推移，整个炉膛的温度分布情况就直观地以T_history波形显示在T-wave窗口内，工作人员根据炉温的分布曲线对炉温做调整或对设备做维修。为了长期保存所测结果，还可以将其打印出来或将所测数据存入文件中，建立设备正常运行状态档案，以备后用。如果配置多个热电偶还能一起进行多台炉温的测量。

  恒温区测量系统，不仅能自动完成炉温的测量，还能够直观、准确地显示炉温的分布曲线和恒温区长度，而且将程序稍加改动还具有对测量日期，测量结果进行保存、打印或实现网上传送等功能，使生产管理人员及时了解设备的过去，现在的工作状态。该测量系统能明显降低操作人员的劳动强度，提高生产效率。

  关键字：引用地址：基于虚拟仪器Labview实现恒温区测量系统的设计上一篇：基于测试管理环境TestStand的检测系统的应用设计

  下一篇：基于虚拟仪器图形化开发平台LabVIEW实现丝线张力在线监控系统设计

  菜制氮制氧车仿真模型的仪表显示部分由LabVIEW完成，它翔仿真模型之间愁经逶过UDP逶讯协议互连成功，并且组态王KingVIEW和仿真模型之间的通讯已通过Modbus实现。触摸屏显示部分的编程大部分足LabVIEW实现，只是单独震LabVlEw不好实现的地方采取调用DLL的方法，这样便有利于通过UDP通讯协议实现流程控制与仿真模型之间的通讯，利用Modbus通讯协议完成KingVIEW与仿真模型的通讯。利用LabVIEW编程和DLL的调用，通过仿真 模型静褥梁作用来间接实现流程控镧的控裁作用。 1 触摸屏显示系统的功能设计 1．1 系统整体结构 该系统结构如图1所示。仿真模塑和流程控镧将阀门的状态量(模拟量和开关摄)通过UD

  LABVIEW是美国国家仪器公司(National Instruments,简称NI)的创新产品，它允许编程人员使用图形方式来进行编程，摒弃了艰涩难懂的代码，只需要拖动相应图形控件然后连线，进行简单的配置就可以完成一个应用程序的开发。让更多的有关人员加入到编程的行列中。 虚拟仪器软件架构(VISA,Virtual Instruments Software Architecture)是对包含GPIB、VXI、PXI、串口(RS232/485)、以太网、USB和/或IEEE 1394接口的仪器系统来进行配置、编程和故障排除的标准。NI-VISA是NI贯彻执行的VISA I/O标准。VISA提供了硬件与NI LabVIEW、La

  快速开发串口测试软件实例 /

  1 系统设计的具体方案 系统由直流稳压源提供±12 V和±5 V两种电压。设定±12 V供电时，系统电压输出满量程为5V，传感器承受静压力满量程为19．6N。满量程范围内测量时，静压力信号最大绝对误差 9．8×10-3N，相对误差 0．02％。测力传感器输出信号经放大电路后提供电压和电流两种输出方式。 2 系统硬件电路整体设计的具体方案 系统整体设计流程如图1所示。系统硬件电路主要由LC7012测式力传感器、AD620仪表放大器、参考电压源以及电压调零电路、信号滤波整形电路和电压电流转换电路组成。 2．1 压力测量电路 压力测量采用LC7012测力传感器，配以全桥测量电路实现。LC7012测力传感器受到压力作用时有以下两

  的高精度压力信号放大系统设计 /

  1 数据采集系统     工程上使用具有PCI、PXI、USB、并口以及串口的计算机来获取测试数据，称为基于PC的数据采集系统。其中一种是通过插入式的数据采集卡直接获取数据传输给计算机。鉴于数据采集卡的价格昂贵，且安装不方便等缺点，本文提出使用STC单片机作为前端的数据采集系统，利用CH341T芯片的USB总线转异步串口的功能，将采集数据只通过一条USB线传输给PC机，最后在LabVIEW平台下进行数据的显示、分析、处理。 1．1 系统组成与工作原理     本系统总体结构框图如图1所示。最重要的包含有STC12C5410AD单片机和CH341T转换芯片组成的数据采集、转换、传输部分，以及基于PC机的LabVlEW软件构成

  1 引 言 LabVIEW是美国国家仪器公司(National Instru-ment)开发的一种虚拟仪器平台，他是一种用图标代码来代替文本式编程语言创建应用程序的开发工具。Lab-VIEW功能强大，提供了丰富的数据采集、分析和存储库函数以及包括DAQ，GPIB，PXI，VXI，RS 232/485在内的各种仪器通信总线标准的所有功能函数。利用LabVIEW设计的数据采集系统，可模拟采集各种信号，但是配备NI公司的数据采集板卡比较贵，在实际开发中可选用单片机小系统对数据来进行采集。 冷库是发展冷藏业的基础设施，也是在低温条件下贮藏货物的建筑群。食品保鲜主要以食品冷藏链为主，将易腐畜禽、水产、果蔬、速冻食品通过预冷、加工、贮存和冷

  的单片机温度自动测试系统 /

  挑战: 设计、开发并制造一种能够检测和分离循环肿瘤细胞（CTC）或母血中的胎儿细胞的工具，前者的目的是研究肿瘤学中的个体化治疗，后者是为实现无创性产前诊断。 解决方案: 开发一种名为“芯片实验室”的专利技术，该技术利用活性硅衬底的微电子特性，可制造微型生物实验室，借助NI嵌入式控制器对悬浮细胞分别单独操作。 Silicon Biosystems公司的技术基于电场能够对悬浮在液体中的中性可极化粒子（比如细胞）施加作用力的能力。按照这种称为介电泳（DEP）的动电学原理，非均匀电场中的中性粒子会受到一个空间上电场强度沿（正）介电泳（pDEP）增加方向或者（负）介电泳（nDEP）减少方向的力。更具体地说，粒子由于其自身的

  设计和开发用于分离稀有细胞的自动化系统 /

  获取（读取）和/或设置（写入）引用的属性。通过属性节点对本地或远程应用程序实例、VI或对象获取或设置属性和方法也可通过属性节点访问LabVIEW类的私有数据。 属性节点可自动调整为用户所引用的对象的类。LabVIEW的属性节点可访问XML属性、VISA属性、性和ActiveX属性。 连线引用句柄至引用输入端可指定执行该属性的类。例如，要指定的类是VI类、通用类或应用程序类，可连线VI、VI对象或应用程序引用至引用输入端。节点将自动调整为相应的类。此外，也可右击节点，在快捷菜单中选择类。 可将LabVIEW类连接至属性节点的引用输入。如该LabVIEW类拥有属性节点可用的访问器VI，可通过属性节点读取或写入访

  应用领域：研发 挑战：设计并实现多点随机振动试验控制管理系统。 应用方案：使用NI公司的LabWindows/CVI软件配合动态信号分析卡NI-4551和动态数据采集卡NI-4472以及其他硬件快速开发一个基于PC的多点随机振动试验控制管理系统。 使用的产品：LabWindows/CVI，NI PCI-4551，BNC-2140，NI PCI-4472。 介绍 多点激励振动试验控制技术是对大型复杂试件开展可靠性和环境试验的关键技术，对产品可靠性的考核有着重要的意义。本文将给出多点随机振动试验的控制方案和控制管理系统的设计的具体方案，在LabWindows/CVI平台上结合NI PCI-4551和NI PCI-4472板卡开发一个双振动台随机振动控制系

  8.20程序设计从入门到精通

  的质量检测机器视觉系统的设计

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