基于VEE的热电热测量系统

摘要

本文设计了一套热电势测量系统，材料的热电势测量对于研究热电材料性能具有重要的意义。热电材料，也称为温差电材料，是一种能够实现热能和电能之间直接相互转换的功能材料。用热电材料制作的器件具有体积小、无噪音、无污染、无运动部件、免维护等突出优点，在温差电致冷和温差发电方面具有诱人的应用前景。
　　本文开发的热电势测量系统针对长度小于6mm样品，基于VEE(Visual EngineeringEnvironment)在PPMS(Physical Property Measurement System)测量子系统TTO热输运模块上采用全新的测量方法进行设计开发。设计后的测量系统在PPMS硬件平台上，利用安捷伦34420A数字万用表和安捷伦82357B-GPIB(General-Purpose Interface Bus)采集卡来重新搭建热电势测量系统。新的热电势测量原理和测量方法都和原有系统不同，本系统采用金铁合金线和镍金测量线，测量线和待测样品构成两个回路，用Agilent34420A测量两个回路的温差以及材料两端产生的电势，将数据通过软件计算来得出材料的热电势值。
　　软件控制部分利用图形化编程软件VEE设计开发，VEE以图形化编程的设计思想，可以方便的控制硬件，程序可扩展性很强。软件控制部分主要完成三个功能：控制仪器完成测量、数据的完整传输、结果的处理。测量部分主要由控制Agilent34420A测量电势差和控制PPMS进行样品测量两部分组成。数据采用GPIB接口进行传输，可以完成仪器和VEE软件的通信。测量结果在VEE中实时显示并储存。
　　本文中采用的技术和实现的功能有：1.在VEE下采用直接I/O控制和面板驱动两种方法和仪器通信，适用于工业控制中绝大部分仪器。这两种方法可以实现编程软件与硬件仪器的最直接快速连接，操作简单、稳定。2.采用GPIB通信方式完成对很多仪器的统一控制。GPIB是目前仪器仪表及测试系统和计算机互连的主流并行总线。GPIB接口编程方便，减轻软件设计负担，可实现系统的自诊断、自校准要求。此外通过GPIB接口可以连接多台仪器，组成较大的控制系统。3.采用ActiveX控件和Visual Basic Script编程完成不同编程语言之间的数据交换。ActiveX控件是一种可重用的软件组件，通过使用ActiveX控件，可以很快地在网址、台式应用程序、以及开发工具中加入特殊的功能。利用Visual Basic Script编程，可以有效的实现VEE和其他编程语言之间的数据交换，完成很多特殊的功能。
　　测量结果表明，本文设计的热电势测量系统可以完成对材料热电势的测量，和原有的PPMS系统相比，本系统可以单独作为热电势测量模块，对长度小于6mm的样品进行准确的热电势测量。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外现状及研究意义

1.3 虚拟仪器介绍

1.3.1 虚拟仪器技术的优点

1.3.2 热电势测量系统硬件资源简介

1.4 论文的主要内容和组织

第2章 热电势测量方法

2.1 热电势产生和测量

2.2 几种测量热电势系统介绍

2.2.12ω自加热法测量热电材料热电势

2.2.2 PPMS测量热电势原理

2.3 基于Agilent VEE的热电势测量原理

2.4 本章小结

第3章 基于VEE热电势测量系统软件设计与实现

3.1 Agilent VEE介绍

3.1.1 AgilentVEE软件简介

3.1.2 VEE控制程序方法

3.2 VEE控制仪器设计

3.2.1 VEE硬件接口控制设计

3.2.2 VEE控制仪器的途径

3.3 GPIB接口及通信介绍

3.3.1 GPIB信号和线结构

3.3.2 SCPI指令介绍

3.4 VEE控制GPIB仪器

3.4.1直接I/O法控制仪器

3.4.2 面板驱动控制仪器

3.5 VEE对测量结果的处理

3.6 本章小结

第4章 系统整体设计分析

4.1 硬件整体实现分析

4.1.1 硬件系统实现流程

4.1.2 PPMS系统简介

4.1.3 Agilent 34420A简介

4.1.4 Agilent 82357B介绍

4.2 软件系统整体实现

4.2.1 整体框架分析

4.2.2 热电势计算模块实现分析

4.2.3 Agilent 34420A控制模块

4.2.4 PPMS控制模块

4.2.5 最终数据处理分析模块

4.3 整体系统设计总结

4.3.1 整体系统设计前面板分析

4.3.2 程序执行结果图

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致 谢

参考文献

附 录