基于LabVIEW的温度测试系统_张华

关于proteus应用的文章!

第36卷第2期2013年4月

电子器件

ChineseJournalofElectronDevices

Vol．36No．2Apr．2013

TemperatureTestSystemBasedonLabVIEW

22*2

ZHANGHua1，，ZHENGBin1，，WUXiaodong1，

（1．KeyLaboratoryofInstrumentationScience＆DynamicMeasurement，MinistryofEducation，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China；

2．ScienceandTechnologyonElectronicTestandMeasurementLaboratory，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China）

Abstract：Aimingatdemandingthehighprecision，highreliabilityneedsoftemperaturemeasurement，akindoftemperaturemeasurementsystemisdesignedbasedonLabVIEW．DependedontheNI7831FPGAacquisitioncard，LabVIEWRIOplatformisconstructed，whichinheritsthetraditionofLabVIEWgraphicalprogrammingfeaturesandhasthecharacteristicofFPGA．Thetestresultsshowthatthissystemiscapableofmultichannelmeasuring，highprecisionandhighreliability．

Keywords：virtualinstrument；LabVIEWRIO；temperaturemeasurement；dataacquisitionEEACC：7210B；7320R

doi：10．3969/j．issn．1005－9490．2013．02．024

基于LabVIEW的温度测试系统

张

摘

1，2

华，郑

宾

1，2*

1，2

，武晓栋

（1．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原030051；2．中北大学电子测试技术重点实验室，太原030051）

要：针对温度测量的高精度、高可靠性的需要，设计了一种基于LabVIEW的温度测试系统。设计中针对NI7831FPGA采

集卡构建了的LabVIEWRIO平台，其继承了传统的LabVIEW图形化编程的特点又赋予FPGA的适时高速的特性。测试结果本系统能够达到多通道测温的高精度要求，并具有很好的可靠性。表明，

关键词：虚拟仪器；LabVIEWRIO；温度测量；数据采集

中图分类号：TP302文献标识码：A随着科学技术的发展和测试水平的提高，人们对

［1］

温度测试系统的测试精度要求越来越高。本温度测

文章编号：1005－9490（2013）02－0243－041．1

温度测量模块

基于测试系统的工作原理选用北京赛亿凌科技有限公司温度传感器STT－H，测量的温度范围为－40℃～+100℃。

［3］

温度变送器采用的J型热电偶温度变送，其

试系统欲实现3通道温度测试系统。3个测试通道独

立，能够分别实时监测待测温度。可应用于汽车空调、医疗仪器、粮食仓库、楼宇智能控制，煤矿等场合。

1温度测试系统硬件设计

3路并联工作电路图如图2所示。在温度变化时，

温度传感器的输出信号经过XTR101变为4Ma～20Ma，然后再由电流电压变换器RCV420转换为0～5V输出。为使热电偶内阻的差异不影响热电流的，R2，R3（他们远大约温度传感加入了均衡电阻：R1，器的内阻）。1．2

数据采集卡的选择

NICompactRIO是可重新配置的嵌入式控制和

温度测试系统实验主要由温度传感器、温度变送信号采集系统、显示系统构成。温度传感器感受器、

外界温度得到模拟信号。模拟信号经过温度变送器的放大滤波传给AD采集卡。经AD转换成为一定精度的数字信号存入计算机。硬件示意图如图1所示

。

包括一系列NI推出的RIOFPGA板卡采集系统，

（主要包括NI783X、NI781X、NI785X系列FPGA板

卡）和RIO计算机等产品。NICompactRIO系统坚

图1

温度测试系统总体硬件示意图

固的硬件架构中包含：I/O模块、可重新配置现场可编程门阵列（FPGA）机箱、嵌入式控制器。本测试

收稿日期：2012－11－14修改日期：2012－12－14

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244电子器件第36

卷

图2变送器电路图

系统采用的是NI7831FPGA采集卡，具备8路16bitAD。针对选定板卡，软件开发平台选用NI公司针对NICompactRIO推出的LabVIEWRIO。其继承了LabVIEW图形化编程的特点。其软件本身基于FPGA的原理构架，包含对IO的配置、时钟管理、计数器设置、存储块设置、常用FIFO设置等功能。在编程时，

编

［4］程人员可以直观方便的对上述功能进行操作。

为例设计单路FPGA温度采集程位机程序如图5和图6所示

。

［5］

如图4所示。上

2温度测试系统软件设计

测试系统的核心部分是软件部分，温度测试系

统共有3路模拟信号输入，模拟信号输入管脚选择Connector0/AI0～Connector0/AI2。每一路AI可以独立操作，工作原理相同。以温度测试系统单通道为例设计其作流程图如图3所示。第1步初始化，包括温度测试AI通道声明以及系统复位程序。第2步启动温度测试通道开关进入数据采集。第3步判断该温度测试结束号。第4步，在测试结束后判断是否退出。

依据温度测试系统单通道软件流程图，以AI0

图3温度测试系统单通道软件流程

图

图4温度测试实验单路FPGA程序

图5通用测试系统温度测试实验上位机后面板程序

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第2期张华，郑宾等:基于LabVIEW的温度测试系

统245

个温度点修正后温度偏差值的数据处理图表。

如表2所示，误差的大小和符号基本固定不变，系统存在恒定系统误差0．2℃，此误差可通过LabVIEW后期进行修正。一般要求实际测温偏差

［7］

小于0．05℃。修正后温度偏差值≤0．04℃，满足实际测量精度要求。

表2

恒温箱温度

图6

通用测试系统温度测试实验界面程序

－30．07－20．18－10．230．0010．1120．0230．1340．3250．2460．1270．03

温度测试系统实验修正数据

偏差0．230．220．230．220．190．180．170．180．160．180．17

修正值－0．2－0．2－0．2－0．2－0．2－0．2－0．2－0．2－0．2－0．2－0．2

℃

测试温度－30．3－20．4－10．00．210．020．230．340．550．460．370．2

修正后温度－30．1－20．2－10．20．010．120．030．140．350．260．170．0

3温度测试系统实验数据分析

测量永远不可能得到真值，在估算误差和评定测量结果时，用“约定真值”代替真值。一般用被测量的公认值。测量值的平均值和高等仪器的测量值作

［6］

为被测量的“约定真值”。在本系统的误差评估“约定中，以计量部门提供的恒温溶液箱的温度值为

。本系统使用恒温溶液箱进行温度测量误差分真值”

按国家一级温度标准（－30℃～+70℃）每隔析，

10℃测量一点，每点测量10次取平均值。由系统实“约定真值”际测量温度与对比结果如表1所示。

表1

恒温箱温度－30．07－20．18－10．230．0010．1920．0230．1340．3250．2460．1270．03

温度测试系统实验数据表℃

测试温度－30．3－20．4－10．00．210．020．230．340．550．460．370．2

偏差0．230．220．230．200．190．180．170．180．160．180．17

4结语

本温度测试系统能够完成对温度测试的日益提

高精度的要求，稳定性好，并通过实验得到了验证。该测试系统还具有良好的通用性，由于NICompactRIO的结构性，可以对本系统做一些修改，用来测试其他项目

［8－12］

。

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