labview热电偶虚拟温度表

课程设计报告

题目热电偶虚拟温度表

系别

年级专业

班级学号

学生姓名

指导教师职称

设计时间

第一章绪论

1.1 虚拟温度测量系统的背景

虚拟技术、计算机通信技术与网络技术是信息技术三大核心技术，其中虚拟仪器是虚拟技术的一个重要组成部分。虚拟仪器（Virtual Instrument,简称VI）是突破传统仪器概念的最新一代测量仪器，它利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件，由用户自己定义来完成各种测试、测量和控制的应用。其本质特征是：“软件就是仪器”。它是基于计算机的软硬件测试平台，可代替传统的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等;可集成于自动控制、工业控制系统;可自由构建成专有仪器系统。虚拟仪器技术具有性能高、扩展性强、开发时间少和出色的集成四大优势，使其成为现代测控技术的发展趋势。

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench实验室虚拟仪器工程平台）是一个程序开发环境。它使用图形化编程语言G在流程图中创建源程序，而非使用基于文本的语言来产生源程序代码。LabVIEW还整合了诸如满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485以及数据采集卡等硬件通讯的全部功能。内置了便于TCP/IP、Active X等软件标准的库函数。LabVIEW程序被称为虚拟仪器（VIs），是因为它们的外观和操作能模仿实际的仪器。即使用户没有多少编程经验，同样也能利用LabVIEW来开发自己的应用程序。

基于虚拟仪器技术，利用热电偶设计了一套温度测量系统，包括硬件和软件设计，硬件包括对热电偶输出信号的放大和滤波，以及对冷端温度的补偿电路，冷端温度通过Pt100热电阻进行测量；软件采用Labview进行编写，界面简洁，可通过图形化的界面对温度进行实时监测。

第二章题目要求

2.1题目要求

1)整理分析热电偶常见的类型

2)查询热电偶温度与电压的转换公式，再通过测量电压换算温度

3)将温度以温度表的形式显示出来

4)用LABVIEW中的流程图中的CASE结构显示电压的两个波形

5)虚拟温度测量仪器前面版的设计

6)虚拟温度测量仪器框图程序的设计

7)选用或自行设计一个符合系统要求的数据采集卡

8)数据采集卡通道的配置

第三章方案设计与论证

3．1虚拟温度测量系统总体方案的设计

3.1.1虚拟仪器技术与LabVIEW简介

虚拟技术、计算机通信技术与网络技术是信息技术三大核心技术，其中虚拟仪器是虚拟技术的一个重要组成部分。虚拟仪器（Virtual Instrument,简称VI）是突破传统仪器概念的最新一代测量仪器，它利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件，由用户自己定义来完成各种测试、测量和控制的应用。其本质特征是：“软件就是仪器”。它是基于计算机的软硬件测试平台，可代替传统的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等;可集成于自动控制、工业控制系统;可自由构建成专有仪器系统。虚拟仪器技术具有性能高、扩展性强、开发时间少和出色的集成四大优势，使其成为现代测控技术的发展趋势。

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench实验室虚拟仪器工程平台）是一个程序开发环境。它使用图形化编程语言G在流程图中创建源程序，而非使用基于文本的语言来产生源程序代码。LabVIEW还整合了诸如满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485以及数据采集卡等硬件通讯的全部功能。内置了便于TCP/IP、Active X等软件标准的库函数。LabVIEW程序被称为虚拟仪器（VIs），是因为它们的外观和操作能模仿实际的仪器。即使用户没有多少编程经验，同样也能利用LabVIEW来开发自己的应用程

3.1.2 总体方案的设计

虚拟仪器测温系统是用虚拟仪器技术改造传统的测温仪，使其具有更强大的功能。系统框架如图所示，仪器系统通过前端感温装置的传感元件，将被测对象的温度转换为电压或电流等模拟信号，经信号调理电路进行功率放大、滤波等处理后，变换为可被数据采集卡采集的标准电压信号。在数据采集卡内将模拟信号转换为数字信号，并在数据采集指令下将其送入计算机总线，在PC机内利用已经安装的虚拟仪器软件对采集的数据进行所需的各种处理。

图3-1温度测量系统原理框图

3.2硬件系统设计

3.2.1 传感器选型

传感器选择主要根据测量范围。当测量范围预计总量程之内，选用铂电阻传感器。较窄量程通常要求传感器必须具相当高基本电阻，以便获得足够大电阻变化。热敏电阻所提供足够大电阻变化使得这些敏感元件非常适用于窄测量范围。如果测量范围相当大时，热电偶更适用。最好将冰点也包括此范围内，因热电偶分度表以此温度基准。已知范围内传感器线性也作选择传感器附加条件。

热电偶作为测温元件，其结构简单、制造容易、使用方便、测温精度较高，可就地测量和远传。在工作时，只要与显示仪表配合即可测量气体、液体、固体的温度。热电偶可以用来测量一200～1600℃范围内的温度，有些热电偶甚至可测2000℃以上温度。所以热电偶是使用最广泛的测温元件之一。通过热电偶冷端补偿进行温度测量是一种传统、有效的方法。

3.2.2 热电偶工作原理

热电偶属于接触式温度测量仪表是工业生产中最常用的温度检测仪表之一。其特点为测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。构造简单，使用方便。热电偶通常是由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。热电偶是一种感温元件, 它能将温度信号转换成热电势信号, 通过与电气测量仪表的配合, 就能测量出被