虚拟仪器课程设计.docx

第一章虚拟仪器课程设计的意义及任务 错误！未定义书签。

课程设计的意义 错误！未定义书签。

课程设计任务说明 错误！未定义书签。

第二章虚拟电子秤的设计 错误！未定义书签。

虚拟电子秤的设计思想 错误！未定义书签。

硬件设计 错误！未定义书签。

全桥测量电路 错误！未定义书签。

三运放电路 错误！未定义书签。

数据采集卡 错误！未定义书签。

软件设计 错误！未定义书签。

标定 错误！未定义书签。

称重 错误！未定义书签。

查看历史记录 错误！未定义书签。

系统运行调试 错误！未定义书签。

第三章流量控制系统的设计 ——基于虚拟网络控制器错误！未定义书签。

系统总体设计方案 错误！未定义书签。

硬件设计 错误！未定义书签。

虚拟网络控制器 错误！未定义书签。3.2.2CFP-AIO-610模拟量输入输出模块 错误！未定义书签。

3.2.3流量控制对象 错误！未定义书签。

软件设计 错误！未定义书签。

系统监控界面 错误！未定义书签。

控制算法设计 错误！未定义书签。

系统调试 错误！未定义书签。

第四章收获与体会 错误！未定义书签。

参考文献 错误！未定义书签。

第一章虚拟仪器课程设计的意义及任务

课程设计的意义

虚拟仪器技术在国外已经比较熟了，由于其很强的灵活性，使得该技术非常适用于现代复杂的测试测量系统中。虚拟仪器是多媒体计算机的一个重要应用领域，是多学科交叉、渗透的产物，其中浓缩了许多高、精、尖的科学技术。虚拟仪器不是仪器却高于仪器，它大大缩短了新型仪器的开发周期，节省了仪器开发的费用，它不仅是开发仪器的工具，而且也是进行科学研究的有力手段。虚拟仪器是仪器计算机化的产物，是集成化仪器的基础，是仪器行业的一场革命，它的研制与开发具有深远的意义。近几年，虚拟仪器技术在国内的发展势也越来越受到重视。成熟的虚拟仪器技术由三大部分组成：高效的软件编程环境、模块化仪器和一个支持模块化I/O集成的开放的硬件构架，该课程设计的目的就是，通过一些功能简单的仪表系统的设计，要在这三个方面上有更深一步的了解。

1

课程设计任务说明

本课程设计分为两部分，其一为一个虚拟电子秤的设计，其二为流量控制系统的设计。这两部分的具体要求如下：

一、电子秤

在LabVIEW8.5的软件环境下，应用NI数据采集卡、压力传感器和一些运放电路设计一个电子秤，其功能要求如下：

可以现场标定；

可以连续称量物品，并对称量结果进行记录，以便以后查看；

物品超重时可以报警。二、流量控制系统

在LabVIEW8.5的软件环境下,应用网络虚拟控制器CFP-2120、流量控制对象和以太网设计一个流量实时监控系统，可实现以下功能:

可实现手动、自动控制；

至少应有3种PID控制算法并可实现PID参数在线整定；

有监控界面可实时显示流量控制曲线。

2

第二章虚拟电子秤的设计

虚拟电子秤的设计思想

电子秤的称重原理是，重物放在称重托盘上，压力传感器将重物的压力信号转换秤电压信号，电压信号经过前端放大器、滤波器之后，通过NI数据采集卡采集并转换成数字信号输入到计算机里，称重VI子程序对采集到的信号进行处理，完成电压——重量的量程变换，最终在显示控件上将实际重量值显示出来。电压——重量的变换关系可用下式表示：

y?ax?b

其中

y表示物品重量，x表示采集到的压力信号

关系式中的a和b可通过标定VI子程序确定，其方法是将采集到的压力信号值和相应的实际重量值通过线性拟合，求出a、b。

硬件设计

图2-1

图2-1电子秤硬件结构图

下面分别介绍图2-1中各个部分

3

全桥测量电路

在测量电路中使用了电阻应变式传感器，它是将被测量的力，通过它产生的金属弹性变形转换成电阻变化的元件。由电阻应变片和测量线路两部分组成。常用的电阻应变片有两种：电阻丝应变片和半导体应变片，本设计中采用的是电阻丝应变片，为获得高电阻值，电阻丝排成网状，并贴在绝缘的基片上，电阻丝两端引出导线，线栅上面粘有覆盖层，起保护作用。

电阻应变片也会有误差，产生的因素很多，所以测量时我们一定要注意，其中温度的影响最重要，环境温度影响电阻值变化的原因主要是：

电阻丝温度系数引起的。

电阻丝与被测元件材料的线膨胀系数的不同引起的。

out1 2 3 4 1 2 3 4对于因温度变化对桥接零点和输出，灵敏度的影响，即使采用同一批应变片，也会因应变片之间稍有温度特性之差而引起误差，所以对要求精度较高的传感器，必须进行温度补偿，解决的方法是在被粘贴的基片上采用适当温度系数的自动补偿片，并从外部对它加以适当的补偿。非线性误差是传感器特性中最重要的一点。产生非线性误差的原因很多，一般来说主要是由结构设计决定，通过线性补偿，也可得到改善。