基于Labview的压力测试系统

基于L a b v i e w的压力测

试系统

The latest revision on November 22, 2020

现代检测技术综合设计报告

课程设计题目：基于虚拟仪器的压力测量系统

学院名称：电子与信息工程学院

专业：电气工程及其自动化

班级：电气12-1 姓名：杨育新学号

同组者姓名：

指导教师：黄晶

日期：～

目录

一、任务

书．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

二、总体设计方案

2.1 现代测控技术发展概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

2.2 自动检测系统的原理框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

三、压力传感器

3.1 传感器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

3.2 工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

3.3 工作特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

四、硬件设计

4.1 应变片的测量转换电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

4.2 电桥的放大电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

4.3 压力测量的总电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

五、Labview软件设计

5.1 程序流程图的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

5.2 前面板的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

5.3 实验框图的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

．．．．．．．．8六、调试情况及结论

6.1 程序的调试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

6.2 实验结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

．．．．．．．．．．．．．14七、课程设计心得体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

参考资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

一、任务书

用虚拟仪器Labview软件来编写压力测量系统。

要求如下：

1、利用Labview和适当压力传感器设计一个压力测量系统

2、系统包括：系统开关、当前测量值、超限报警

3、压力测量上下限、压力变化趋势

4、测量过程统计数据（平均值、标准差等）

5、前面板登陆界面等

二、总体设计方案

2.1 现代测控技术发展概述

近些年来，随着半导体、计算机技术的发展，新型或具有特殊功能的传感器不断涌现出来，检测装置也向小型化。固体化及智能化方向发展，应用领域也越加宽广。上至茫茫太空，下至海底、井下，大致工业生产系统，小至家用电器、个人用品，人们都可以发现自动检测技术的广泛应用。

现代测控系统大多以微型计算机为核心，能完成较高层次的自动化检测和控制，在不同程度上具有“智能”技术。如基于网络的测控技术、基于虚拟仪器（VI）的测控技术、基于雷达与无线通信的测控技术，以及基于全球卫星定位系统（GPS）的测控技术等。

现代测控技术隶属于现代信息技术，是以电子、测量及控制等学科为基础，融合了电子技术、计算机技术、网络技术、信息处理技术、测试测量技术、自动控制技术、仪器仪表技术等多门技术，利用现代最新科学研究方法和成果，对测控系统进行设计和实现的综合性技术。当前，检测技术的发展趋势主要体现在一下几个方面。

1、不断提高检测系统的测量精度、量程范围、延长使用寿命、提高可靠性。

2、应用新技术和新的物理、化学效应，开拓检测领域。

3、发展集成化、功能化的传感器。

4、采用计算机技术，使自动检测技术智能化。

5、发展网络化传感器及网络化检测系统。

虚拟仪器融合了仪器仪表技术、计算机技术、高速总线技术以及图形软件编程等技术。计算机在显示方式、存储能力、处理器性能、网络等方面的优势，使虚拟仪器具有多种优势。

测量精度高、速度快、可重复性好、系统组建时间短、测量功能易于扩展等优点，有最终取代大量的传统仪器成为仪器领域主流产品的趋势。

虚拟仪器是上世纪90年代初期出现的一种新型仪器，它将许多以前由硬件完成的信号处理工作交由计算机软件进行处理，这种测试仪器的硬件化功能软件化，给测试仪器带来了深刻的变化，因此虚拟仪器代表了当前测试仪器发展的方向之一。

虚拟仪器是在计算机的显示屏上虚拟了传统仪器面板的计算机化仪器，它尽可能多的将原来由硬件电路完成的信号调理和信号处理的功能，代替为计算机的程序来完成。这种硬件功能能软件化，是虚拟仪器的一大特征。操作人员在计算机的屏幕上利用指点设备操作虚拟的仪器，就像操作真实的仪器一样，完成对被测量的采集、显示、分析、处理、存储及数据生成。其特点是在通过硬件平台确定后，可由软件而不是硬件来决定仪器的功能。仪器的功能是用户

根据需要由应用软件来定义的，而不是事先由厂家定义好了的。因此用户不必购买多台不同功能的传统仪器，在现代测控应用中有着广泛的应用前景。

总之，自动检测技术的蓬勃发展适用了国民经济发展的迫切需要，是一门充满希望和活力的新兴技术，目前取得的进展已十分瞩目，今后还将有更大的发展。

2.2 自动检测系统的原理框图

图2-1 自动检测系统原理框图

其中，信号调理电路包括信号放大和滤波，其作用是对信号进行必要的调理。

三、 压力传感器 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，一般普通的输出为模拟信号，模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。 或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。而我们通常使用的压力传感器主要是利用制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。

力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、谐振式压力传感器、压阻式力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器及电容式加速度传感器等。下面就简单介绍一下该实验中所用到的电阻应变传感器的工作原理和工作特性。

3.1 传感器的选择

现代传感器在原理和结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方案和测量设备也就可以确定了。

在选择传感器时，我们所要考虑的因素是：根据测量对象与测量环境确定传感器的类型、灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性及精度。综合上述考虑因素，本次课程设计我们选用电阻应变片来完成任务。

3.2 工作原理

在了解电阻应变传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这一元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。通常是将应变片通过胶水粘贴在一个弹性体上，当弹性体手里发生变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生变化，从而使加在电阻两端上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路显示。

电阻应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻应变敏感元件构成。当被测物理量作用在弹性元件上时，弹性元件的变形引起应变敏感元件的阻值变化，通过转换电路将其转变成电量输出，电量变化的大小反映了被测物理量的大小。 电阻应变片的工作原理是导体或半导体材料在外界里的作用下，会产生及楔形变，其电阻值也将随着发生变化的现象，这种现象也叫做应变效应。金属导体的电阻值可用下是来表示:

2r

l A l R πρρ== （1）