《虛擬儀器技術》課程作業題目：LABVIEW測試技術與儀器應用TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、 虛擬儀器的簡單介紹 3\o"CurrentDocument"二、 虛擬電子秤的設計 3\o"CurrentDocument"2.1虛擬電子秤的設計思想 3\o"CurrentDocument"2.2硬件設計 4221全橋測量電路 4\o"CurrentDocument"2.2.2三運放電路 5\o"CurrentDocument"2.2.3數據采集卡 5\o"CurrentDocument"2.3軟件設計 6標定 7\o"CurrentDocument"稱重 7\o"CurrentDocument"2.3.3查看歷史記錄 8一、虛擬儀器的簡單介紹虛擬儀器技術在國外已經比較熟了，由于其很強的靈活性，使得該技術非常適用于現代復雜的測試測量系統中。虛擬儀器是多媒體計算機的一個重要應用領域，是多學科交叉、滲透的產物，其屮濃縮了許多高、精、尖的科學技術。虛擬儀器不是儀器卻高于儀器，它大大縮短了新型儀器的開發周期，節省了儀器開發的費用，它不僅是開發儀器的工具，而11也是進行科學研究的有力手段。，二、虛擬電子秤的設計2.1虛擬電子秤的設計思想電子秤的稱重原理是，重物放在稱重托盤上，壓力傳感器將重物的壓力信號轉換秤電壓信號，電壓信號經過而端放大器、濾波器Z后，通過NI數據采集卡采集并轉換成數字信號輸入到計算機里，稱重VI子程序對采集到的信號進行處理，完成電壓——重量的量程變換，最終在顯示控件上將實際重量值顯示出來。電壓——重量的變換關系可用卜?式表示：y=ax+b2.2硬件設計電子秤的碩件結構包括測量傳感器電路、數據采集和數據處理三部分。圖2-1為電子秤的硬件結構圖。系 統 電 源221數據采集電阻應變片也會有謀差，產生的因素很多，所以測量時我們一定要注意，其中溫度的影響最重要，壞境溫度影響電阻值變化的原I大I主要是：電阻絲溫度系數引起的。電阻絲與被測元件材料的線膨脹系數的不同引起的。對于因溫度變化對橋接零點和輸出，靈敏度的影響，即使采用同一批應變片,也會因應變片Z間稍有溫度特性Z差而引起誤差，所以對要求精度較高的傳感器，必須進行溫度補償，非線性誤差是傳感器特性中最重要的一點。產生非線性誤差的原因很多，一般來說主耍是由結構設計決定，通過線性補償，也可得到改善。滯后和蠕變是關于應變片及粘合劑的誤并。由于粘合劑為高分了材料，其特性隨溫度變化較大，所以稱重傳感器必須在規定的溫度范圍內使用。全橋測量電路中，將受力性質相同的兩應變片接入電橋對邊，當應變片初始阻值：Ri=R2=R3=R4，其變化值△R|=AR2=AR-3=AR4時，其橋路輸出電壓Uout=KE￡。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。全橋測量電路圖如下所示。常規的電阻應變片K值很小，約為2,機械應變度約為0.000001—0.001,所以，電阻應變片的電阻變化范圍為0.0005—0.1歐姆。所以測量電路應當能精確測量出很小的電阻變化，在電阻應變傳感器中做常用的是橋式測量電路。2.2.2三運放電路本次課程設計中，需要一個放大電路，我們將采用三運放大電路，主要的元件就是三運放大器。在許多需要用A/D轉換和數字采集的單片機系統中，多數情況下，傳感器輸出的模擬信號都很微弱，必須通過一個模擬放大器對其進行一定倍數的放大，才能滿足A/D轉換器對輸入信號電平的要求，在此情況下，就必須選擇一種符合耍求的放大器。223數據采集卡PCI-6024E卡同NI公司的絕大部分數據采集卡一樣是即插即用型的設備，硬件正確安裝后，如果機器安裝了LabVTEW和NI-DAQ,就會出現在Measurement&AutomationExplorer的Configuration〉Mysystem>DevicesandInterfaces列表中。在設備名PC1-6024E±單擊右鍵,彈出對話框,選擇NlPC1-6024E：

“DEVI”,然后進行Properties對話框配置、自我配置、TestPanels、A0測試、DI/0測試、CounterI/O測試、復位設備、創建任務。在使用DAQ設備的模擬T/0或數字T/0功能時，必須首先配置設備的通道。在Measurement&AutomationExplorer'p配置通道步驟如下：右鍵單擊DataNeighbourhood圖標，選擇彈出菜單中的Insert,系統會彈出InsertNew對話框。單擊Finisho在彈出的CreateNewChannel對話框中將通道類型設置為AnalogInput,單擊下一步。在EnterChannelNameandDescription對話框中，將通道名稱設置為ScropA,并甜上適當的通道描述，單擊下一步。在ChannelWizard對話框屮，選擇傳感器或測量信號類型，單擊下一步。2.3軟件設計電子秤的軟件程序在Labview8.5軟件環境下，用圖形化編程語言進行編輯，程序可以分為三個部分，即：標定、稱匣和查看丿力史稱匣記錄。程序總體流程圖標定完成?V輸入樣木值并將值輸入到樣本數組數據采集系統初始化，數據通道配胃結束A（結束:菜單選擇是標定?是稱重?＞數據采集數據濾波標定完成?V輸入樣木值并將值輸入到樣本數組數據采集系統初始化，數據通道配胃結束A（結束:菜單選擇是標定?是稱重?＞數據采集數據濾波電壓值轉變成重量值其|壓小電ZH偽>3其|壓小電ZH偽>3數據濾波并將平均值存入采樣值數組將樣木數據和采樣數據存入標定數據電了表從標定數據電子表中讀樣本值和采樣值并將兩者合并進行線性擬合顯示擬合肓線和肓線的斜率和截距231標定標定程序的主耍任務是求出物品重量與測量電路輸出電壓的關系，即求出等xty=ax-\-b'I'的系數a和b,并將物品重量與測量電路輸出電壓的關系用圖形表示出來，實現這部分功能的程序如下圖所示。2.3.2稱重稱重部分程序比較簡單，就是將DAQ助手采集到的電壓信號濾波、求平均值

Z后，根據等式y=ax^b計算出實際重量值，并將重量值在儀表盤上顯示岀來。可以根據使用者的需要，將稱重值和稱重的時間作為一條記錄存檔，以便以后查看。如果有系統誤差的話，述可以進行調零。該虛擬電子秤的最大量程為500g,當物品重量超過500g時，程序會彈出對話框提示物品超重。其程序如卜?圖。重雖（€）貫星（€）T標疋面檢稱呈面板丿力史記錄|Z4U260當前日期I重量（g）全額Ct)|o總額（元）找零（元）質量（g）報警燈計算金額I0K丨找零保存數據|確定|報警值建定0JZIJ□4LI36UJHIJ400420.44U?4F.liZ2U比;LI16U14LI^120-100.806LI4U重雖（€）貫星（€）T標疋面檢稱呈面板丿力史記錄|Z4U260當前日期I重量（g）全額Ct)|o總額（元）找零（元）質量（g）報警燈計算金額I0K丨找零保存數據|確定|報警值建定0JZIJ□4LI36UJHIJ400420.44U?4F.liZ2U比;LI16U14LI^120-100.806LI4U誠信經營童叟無欺2.3.3查看歷史記錄查看歷史記錄程序就是將之前稱重時記錄下來的稱重記錄讀出來以列表的形式顯示岀來，供使用者查看。其程序如下圖所