基于LabVIEW的高温材料电输运参数测量系统设计

摘要

新材料的发展是高新技术产业的基础和先导。测量材料的电输运参数可以获知内部结构特性，是发展新材料的重要方法。随着应用领域的不断拓展，对测量手段和测试设备也提出了更高的要求，尤其体现在各种极端环境下的材料测量。本文针对目前市场上鲜有集温度控制和参数测量于一体的专业实验平台的现状，研究开发了一套简单易用的高温材料电输运参数测量系统，并重点对系统的温度控制进行了研究。
　　 首先，对材料电输运参数的测量及其温度控制要求进行了论述，通过对目前常用温度控制算法的比较，根据材料电输运参数测量的特点，选择了与常规单模态的线性控制算法相异的仿人智能控制算法HSIC(Human-Simulated Intelligent Control)作为本文温度控制算法的原型。
　　 其次，针对常规仿人智能控制存在的三个主要问题作出相应的改进，在常规算法的基础上，提出一种基于模糊逻辑的改进型仿人智能控制算法Fuzzy-PD HSIC。采用飞升曲线的方法建立材料测试高温炉的一阶纯滞后模型，通过仿真实验验证了该算法的优越性。
　　 然后，提出系统总体的性能指标，进行硬件的系统结构设计和选型，基于LabVIEW环境开发了材料电输运参数测量及其温度控制的系统软件。
　　 最后，进行系统实验验证。通过测量阻抗特性随温度和频率的变化计算样品的活化能是材料研究领域的一个重要内容，本文选取CuFeO2系列样品作为测量对象，在本文设计的高温材料电输运参数测量系统平台上进行测试，计算样品活化能，分析得到的测量结果与该领域已知结果一致，从而验证了本文提出的算法和设计的系统的可行性和正确性。