基于LABVIEW分布式温度监测软件的设计【开题报告】

毕业设计开题报告
测控技术与仪器
基于LABVIEW分布式温度监测软件的设计
1选题的背景、意义
本课题对温度测控系统进行设计分析和设计，温度是个基本的物理量，它是工业生产过程中最普遍，最重要的工艺参数之一，随着工业的不断发展，对温度测量的要求越来越高，而且测量范围也越来越广，合理的温度范围和准确的温度测量对提高产品的质量，产量，降低消耗，实现工业生产的自动化，均有积极的作用，因此温度的监测技术的研究具有重要的意义，自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。

在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。

温度对于工业如此重要，由此推进了温度传感器的发展。

目前的测温控制系统大都使用传统温度测量仪器，其功能大多都是由硬件或固化的软件来实现，而且只能通过厂家定义，设置，其功能和规格一般都是固定的，用户无法随意改变其结构和功能，因此已不能适应现代化监测系统的要求，信息科学和微电子技术的飞速发展给控制领域带来了巨大的飞跃；控制技术更加趋向自动化和智能化，为无数的使用者带来了方便。

在控制领域里，温度是一个常见的名词，然而它所带来的技术问题和所起的作用却是非同一般的。

在控制领域中，对温度的控制有着举足轻重的作用。

例如陶瓷的烧烤，只有控制住温度的适度，才能制作出一件完美的艺术品，否则只是一件废品；还有如酿酒的过程，也需要对温度进行控制。

可见，在生活的许多方方面面都有着对温度进行感知和控制的需要。

本课题就是一个对温度进行检测控制的温度监测系统。

2相关研究的最新成果及动态
目前常用温度检测的方法有以下几种：平均升温法。

工业上普遍采用的一种测量电抗器温度的方法。

红外测温技术。

红外温度连续监测系统是将一种非接触无源高精度红外温度
传感器，安装在关心区域处的温度测量方法，采用红外线进行温度测量的关键器件是红外传感器，红外线传感器系统的组成，主要是由光学系统和辅助光学系统，光电转换器件，电信号入大处理和模数转换等部分组成，红外传感器工作原理，是通过接收目标物体发射，反射和传导的能量来测量其表面温度，探测元件将采集的能量信息输送到微处理器中进行处理，然后转换成温度读数输出。

利用变色测温贴片进行测量。

这种测量方法是近几年才兴起的测温方法，变色测温贴片是一种能够随物体的变化而改变颜色并由此可以掌握物体温度变化的产品，在变压器测温中有所应用，这种产品的优点是：特别适合于普通温度计无法或难以测量的部件，外表面以及危及生命的环境中的物体，如晶体管，集成电路，化工反应罐，发动机轴承，导电母线，开关，接头，变压器等的温度测量，它具有如下优点：便于巡视检查，温度发生变化，就引起颜色变化，人们即可采取措施，避免事故的发生，产品轻巧，便于携带，安装简便，如带有不干胶的测温变色贴片，用时很方便，比较经济，在测量相同数目的测温点时，比其它测温工具节省费用，不过目前并不广泛。

采用光纤温度传感器进行测量。

光纤传感器技术自从七十年代一出现，就在世界范围内得到迅猛发展，光纤传感技术具有光学敏感测量和光纤传输的许多优点，诸如，灵敏度高，无辐射干扰，电绝缘和抗电磁干扰性好，化学稳定性好，安全防爆以及重量轻，体积小，便于复用成网，易于实现远距离多通道的遥测与控制等，现在许多种类型的光纤传感器都已商业化并在生活，生产等各个领域得到大量应用。

对电抗器在线温度的测量采用光纤温度传感器多采用分布式光纤温度传感器，现在，分布式光纤温度传感器在国外已广泛应用于实践。

在国内，重庆大学，中国计量学院，浙江大学，北京理工大学，华中科技大学，北京航空航天大学等单位根据应用的需要，先后开展了分布式光纤温度传感器的研究，并且已有少量产品问世，但是，到目前为止，我国的光纤传感器研究仍然未完成由实验向产品化的过渡，很少有分布戒光纤温度传感器产品应用到实际生产和生活中。

随着工业生产效率的不断提高，自动化水平与范围也不断扩大，因而对温度检测技术的要求也愈来愈高，一般可以归纳以下几方面。

(1)扩展检测范围
现在工业上通用的温度检测范围为一200-3000'C，而今后要求能测量超高温与超低温。

尤其是液化气体的极低温度检测更为迫切，如I OK以下的温度检测是当前重点研究课题。

(2)扩大测温对象
温度检测技术将会由点测温发展到线、面，甚至立体的测量。

应用范围己经从土业领域延伸到环境保护、家用电器、汽车工业及航天工业领域。

(3)发展新型产品
利用以前的检测技术生产出适应于不同场合、不同工况要求的新型产品，以满足用户需要。

同时利用新的检测技术制造出新的产品。

(4)适应特殊环境下的测温
对许多场合中的温度检测器有特殊要求，如防硫、防爆、耐磨等性能要求;又如移动物体和高速旋转物体的测温、钢水的连续测温、火焰温度检测等。

(5)显示数字化
温度仪表向数字化方向发展。

其最大优点是直观、无读数误差、分辨率高、测量误差小，因而有广阔的销售市场。

(6)标定自动化
应用计算机技术，快速、准确、自动地标定温度检测器。

现在世界各国的温度测控技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。

我国对于温度测控技术的研究较晚，始于20世纪80年代。

我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上，才掌握了温度室内微机控制技术，该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。

我国温度测控设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。

在技术上，以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与发达国家相比，存在较大差距。

3课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标
系统的硬件结构主要由温度监测对象，传感器，NI USB-6009数据采集卡，
温度测量电路，和装了LABVIEW 的计算机组成，测温器件和数据采集卡是用作温度的采集，LABVIEW 是系统的核心部分，如图所示：
整个系统从被测对象开始，通过温度测量电路将传感器转换成电信号送至数据采集卡进行采集，然后用LABVIEW 进行处理，同时在计算机上显示出来。

1温度采集系统的设计
本设计准备以两个通道进行设计，温度信号由温度传感器转换为电压信号输入到数据采集卡，然后送到PC 机，由LABVIEW 软件进行数据处理，并可以高温报警，手动进行历史数据保存，边采集边保存，还可以进行历史数据的查询。

所用传感器可根据测试环境的要求选用多种传感器，如AD590，AD592，PT100等多种传感器，只需将环境温度的变化转换成不同的电压值即可。

本设计中，准备使用的是AD590温度传感器。

AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源，流过器件的电流（mA ）等于器件所处环境的热力学温度度数。

即)(1K
mA T I 式中I 为流过器件的电流，单位为mA ；T 为热力学温度，单位为K 。

AD590的测温范围为-55摄氏度到150摄氏度，电源电压范围为4V 到30V 。

2温度报警系统的设计
设定温度的最高值与最低值，通过与实际采集到的数据进行比较，判断是否报警。

当采集的温度值大于设定的最高值时，就会点亮报警红色灯，当采集的温度值小于设定的最小值时，就会点亮报警绿色灯。

3系统软件设计的相关技术和实现
当温度传感器转换为电压信号输入到NI USB-6009数据采集卡，然后送到PC 机，再经过LABVIEW 软件进行数据处理，包括数据的平均值滤波，采样波形的实时显示。

本系统程序功能按照模块划分的标准，主要包括温度采集，数据保
存，历史数据的查询及超限报警等，温度检测控制功能模块图如下：
4研究工作详细进度和安排
2010年11月26至2011
年1月10日：查阅相关文献，完成文献综述和外文翻译；
2011年1月10至2011
年2月28：完成开题报告；
2011年2月28至2011年3月22日：完成设计方案和软硬件的初步调试；
2011年3月22至2011年4月22日：完成设计方案的优化和软硬件的实现； 2011年4月22至2011年5月22日：完成毕业论文的撰写。

5参考文献
[1]杨乐平，里海涛，肖相生.LabVIEW 程序设计与应用[M] 北京：电子工业出版社，2001
[2]楼开宏,秦一涛,施才华,张弘,魏德荣,蔡涵颖.基于光纤测温的电缆过热在线监测及预警系统[J];电力系统自动化;2005，19
[3]张丽娜，姜新华，李红岩.基于LABVIEW 的多点温度检测及系统控制[A].内蒙古师范院大学学报 2010，7
[4]张凯，郭栋.虚拟器工程设计与开发[M].北京：国防工业出版社,2004
[5]马骏，苏冬云.温度数据采集测试系统设计[J].机电工程技术，2005
[6]赵晓亮，肖立志，张元中，付建伟，陈海峰.基于LABVIEW 的FBG 温度传感器数据采集系统设计[A].传感器与微系统 2006（12）
[7]杨文英;电力电缆温度在线监测系统的研究[D].东北电力大学;2008，3
[8]杨帆，黎会鹏，黄学达，王典洪.基于虚拟仪器的数字温度传感器的实验系统
设计[J].电子器件;2006，03
[9]刘金鹏,曹玉强,孙清.基于LabVIEW的水温虚拟测量系统的设计[J].仪器仪表用户;2005，03
[10]任德齐，谭中华.基于LabVIEW的温度测试系统的研究[J].西南师范大学学报：自然科学版
[11]陈锡辉，张银鸿.LabVIEW8.2程序设计从入门到精通[M].北京：清华大学出版社，2007
[12]Gani A，Salami M J E．A LabVIEW based data acquisition system for vibration monitiring and analysis[J]．IEEE Design and Test of Computer，2002：62-65.
[13]XU Wei，WAN GJ in-hai， CHEN Cai-he，ZHEN G Yu, ZHAN G Cheng Design of Demodulation System of Interferometric Sensor B ased on Labview. Semiconductor Photomics and Techology 2008,5。