虚拟式多通道温度测试仪的设计与研发

摘要

温度测试在工农业生产和科研工作中占有重要地位，温度测试仪器的功能和性能对于温度测试结果有着很大影响，因此开发高性能的温度测试仪是十分必要的。本文首先概述了常用的温度测试技术和温度测试仪器的发展与现状，指出了当前硬件化温度测试仪器的特点和局限性；然后以热电阻测温仪和热电偶测温仪为代表分析了最具代表性的温度测试与仪器的原理，其中包括它们的测温机理、物理结构和注意事项；接着介绍了一种先进的仪器制造技术——虚拟仪器技术以及在此基础上形成的虚拟仪器，对虚拟仪器的产生、特点、系统结构做了较详细的介绍并和传统硬件化仪器做了对比，突出了虚拟仪器的优越性；最后把虚拟仪器和温度测试技术相结合，形成了本文着重介绍的虚拟式多通道温度测试仪。 在本文中，作者详细介绍了虚拟式多通道温度测试仪系统的逻辑结构和软硬件设计，运用面向对象(OOP)的软件设计方法，通过中心控制模块、变送器标定模块、测温通道和测温范围设置模块、数据采集与处理模块、数据分析模块、数据显示模块、数据回放模块、打印输出模块和其他辅助功能模块的设计，实现了对温度信号进行采集、处理、分析和显示的功能很强的虚拟测温仪器。系统的实测实验表明本虚拟测温仪测温灵活，测温范围宽，选择合适的传感器，可实现0～1000℃范围内测温，测温精度较高，既能实现在线分析又能实现离线处理。所有这些展示了虚拟仪器强大的生命力和温度测试的新方法。文章最后从温度场测试和分布式网络化测试两个方面讨论了本测温仪器的进一步发展方向。 本文介绍的虚拟式多通道温度测试仪是在秦树人教授倡导的“虚拟仪器国产化”影响下的一次成功尝试。

目录

文摘

英文文摘

1概述

1.1温度与温标

1.2常用的温度测试技术

1.2.1等温线敷设法

1.2.2平衡加热法

1.2.3周期加热法

1.2.4双元检测法

1.3温度测试仪器的发展与现状

2温度测试与仪器的原理

2.1引言

2.2电阻温度测试仪

2.2.1测温原理

2.2.2物理结构

2.2.3仪器的正确使用

2.3热电偶温度测试仪

2.3.1测温原理

2.3.2物理结构

2.3.3仪器的正确使用

2.4其他温度测试仪

2.4.1辐射式测温仪

2.4.2膨胀式测温仪

3虚拟仪器技术

3.1虚拟仪器的产生及特点

3.2虚拟仪器的系统结构

3.2.1系统硬件构成

3.2.2系统软件设计

3.3基于PC机的虚拟仪器系统

3.3.1系统组成

3.3.2推广应用

4虚拟式多通道温度测试仪系统的设计与研发

4.1引言

4.2系统的总体结构

4.3开发环境与系统功能

4.4温度一体化变送器

4.4.1热电阻变送器

4.4.2热电偶变送器

4.5中心控制模块

4.6变送器标定模块

4.6.1分段曲线拟合法

4.6.2表格法

4.7测温通道和测温范围设置模块

4.8数据采集与处理模块

4.8.1数据采集原理

4.8.2数据采集

4.8.3数据的预处理

4.9数据分析与数据显示模块

4.9.1数据分析模块

4.9.2数据显示模块

4.10存储与回放模块

4.10.1数据存储模块

4.10.2数据回放模块

4.11辅助功能模块及预览打印预览

4.11.1辅助功能模块

4.11.2预览打印模块

5仪器系统的实测举例

6温度测试仪器系统的发展

6.1温度场测试

6.2温度的分布式网络化测试

7结论

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文