基于LabVIEW & Multisim的温度测量系统
摘要
温度是表征物体冷热程度的物理量，它与人类生活和科学研究密切相关，在生产过程和科学研究中几乎没有不要求温度检测的。在工农业生产和日常生活中，对温度的测量及控制始终占据着重要地位。
LABVIEW通过软件仿真平台，应用系统仿真技术，可以将软件和硬件有机地结合起来，当用户在计算机界面上进行操作的时候，实际的效果可以在仿真平台上显示出来。软件设计者可以通过软件仿真平台的操作得出对本软件的更客观的了解。有利于掌握软件各个环节的运行情况和各个器件的参数和特征.Multisim是一款被广泛使用的模拟仿真软件，他可以设计、测试和演示各种电子电路，且虚拟测试仪器仪表种类齐全，实验中不消耗实际的元器件，使用非常方便可靠。
本文以NI公司的LabVIEW8.6为软件开发平台，以计算机、传感器为基础并结合了Multisim工具，利用铂电阻的温度特性开发研制了一个温度测量系统，范围为-100℃到0℃，具有较强的实用性。
关键词：虚拟仪器，labview，温度测量，multisim
The Temperature Measuring System Based On
LabVIEW&Multisim
ABSTRACT
Temperature is the degree of physical objects, it is closely related to human life and
scientific research, the scientific research and production process almost require temperature detection everywhere. In the industrial and agricultural production and daily life, the measurement and control of the temperature has always occupied an important position. Through simulation platform and the system simulation technology, software and hardware could be organically integrated by LABVIEW software , when the user interface to operate the computer the actual results can be displayed in the simulation platform.Software simulation platform for software designers can draw on the operation of a more objective understanding of the software. It Help us to master all aspects of the operation of the software and various device parameters and characteristics. Multisim is a widely used simulation software, he can design, test and demonstrate a variety of electronic circuits, and It has full types of virtual instruments, The actual components are not consumed in experiment and It is reliable. and easy to use.
In this paper, used as software development platform ,NI's LabVIEW8.6 combines the computer, sensor-based node and multisim tool, using platinum resistance temperature characteristics developed a temperature measurement system,whose temperature ranges from -100℃ to 0℃, and It is very strongpractical.
Keywords: VirtualInstrument, Labview, TemPeratureMeasurement, Multisim
目 录
第一章绪论 ............................................................... 1
1.1课题的研究背景及意义 .............................................. 1 1.2虚拟仪器与Labview ................................................. 1 1.3 Multisim的功能 ................................................... 2 1.4热电阻传感器 ...................................................... 3 第二章电路设计 ........................................................... 4
2.1传感器模型的建立 .................................................. 4 2.2电路的组成与原理 .................................................. 4
2.2.1稳压电路 ..................................................... 4 2.2.2基本放大电路 ................................................. 5 2.2.3校正环节 ..................................................... 6
第三章整体电路的分析 ..................................................... 8
3.1稳压环节分 ........................................................ 8 3.2铂电阻温度特性的分析 ............................................. 10 3.3反馈电路分析 ..................................................... 11 3.4电阻Rw1作用分析 ................................................. 11 3.5电路验证 ......................................................... 12 3.6数据处理 ......................................................... 13 第四章LabVIEW虚拟仪器的设计 ............................................ 14
4.1 LabVIEW应用程序的构成 ........................................... 14 4.2数据显示子程序设计 ............................................... 14 4.3LabVIEW与Multisim接口电路的设计 ................................. 16 4.4LabVIEW与Multisim联合仿真 ....................................... 17 结论 .................................................................... 19 致 谢 ................................................................... 20 参考文献 ................................................................ 21
第一章绪论
1.1课题的研究背景及意义
温度是工业生产和科学研究实验中的一个非常重要的参数，物体的许多物理现象和化学性质都与温度有关，许多生产过程都是在一定的温度范围内进行的，需要测量温度的场合极其广泛。目前的温度测量控制系统一般使用的都是传统仪器，传统仪器的功能都是通过硬件或者固化的软件来实现的。这种框架结构决定了它只能由仪器厂家来定义、制造，而且功能和规格一般都是固定的，用户无法随意改变其结构和功能。 随着科学技术的进步，计算机技术的飞速发展，传统仪器己经不能适应现代监测系统的要求，美国国家仪器公司 (NationalInstruments，简称Nl)率先提出虚拟仪器 (virtualInstrumentation)的概念，它彻底打破了传统仪器由厂家定义生产，用户无法改变的模式，从而使测控仪器发生了一场巨大的变革。虚拟仪器是通过应用程序将通用计算机与功能模块硬件结合在一起的一种全新的测控仪器系统。用户通过显示器友好的图形界面操作计算机，完成对被测量的数据采集、分析、处理、显示、存储等整套测试工作，如同操作一台自行定义与设计的专用传统仪器一样。Multism作为一个优秀的电子线路仿真软件，它可以方便的对电路参数进行测试和分析，设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用具有很高的可靠性。
目前，电子测量仪器发展中出现的虚拟仪器概念己经逐步被很多领域所接受，对实现柔性的测控系统具有明显的推动作用。利用现有的计算机，加上适当的仪器硬件和应用软件(如LabVIEW)构成虚拟仪器，在与功能强大的虚拟仿真软件Multism相结合，使其既具有传统仪器的基本功能，又能让用户根据自己的需求变化随时定义，实现多种多样的应用要求。虚拟仪器不但灵活可变、功能强大，而且使用简单方便，便于技术升级更新，系统的使用和维护费用极低，同时具有极高的可靠性。 1.2虚拟仪器与Labview
所谓虚拟仪器，实际上就是一种基于计算机的自动化测试仪器系统。虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量，控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理。从发展史看，电子测量仪器经历了由模
拟仪器、智能仪器到虚拟仪器，由于计算机性能以摩尔定律（每半年提高一倍）飞速发展，已把传统仪器远远抛到后面。
LabVIEW是Laboratory Virtual Workbench（实验室虚拟仪器集成环境）简称，是一个功能强大而又灵活的仪器和分析软件应用开发工具。NI公司生产基于计算机技术的软硬件产品，其产品帮助工程师和科学家进行测量、过程控制及数据分析和存储。
LabVIEW能够为用户提供简明、直观、易用的图形编程方式（G语言），能够将繁琐复杂的语言编程简化成为以菜单提示方式选择功能，并且用线条将各种功能连接起来，十分省时简便，深受用户青睐。与传统的编程语言比较，LabVIEW图形编程方式能够节省85％以上的程序开发时间，其运行速度却几乎不受影响，体现出了极高的效率。使用虚拟仪器产品，用户可以根据实际生产需要重新构筑新的仪器系统。 1.3 Multisim的功能
Multisim提供了一种易于使用的电路教学环境，易于操作，能够很好的达到简化电路设计的目的。Multisim让用户可以专注于理解电路概念，而不用为学习应用环境而烦恼。在Multisim中，用户可以在线修改电路值，然后查看实时仿真结果。
使用Multisim提供的20个功能强大的分析工具（包括瞬态分析、噪音分析、Monte Carlo应用分析、最难案例分析、I-V分析器等），可以对电路特性进行深入分析，从而获得对电路特性的直观认识。使用者可以探索不同的电路配置、元件选择、噪音以及信号源如何影响电路的设计。使用NI Grapher可以对数据进行可视化操作，该工具可以用标签标注显示的数据，并可以将数据以不同文件格式导出，或进行其他操作。
只需单击鼠标，即可从Multisim中的仿真电路跳转到真实物理电路。随着Multisim 10.1和NI教学实验室虚拟仪器套件II（NI ELVIS II）的发布，结合使用这些产品可以弥补理论和实际的差距，从而提供全新动手学习的方法。用户使用Multisim可以对理论概念进行仿真；使用NI ELVIS对电路进行原型化；使用Multisim环境中的NI ELVIS图解与NI ELVIS虚拟仪器，可以将实际测量值与仿真测量值进行比较。
通过LabVIEW的图形编程功能，Multisim能够引入自定义的虚拟仪器，从而延伸现有产品的仿真和分析能力。 Multisim内的LabVIEW虚拟仪器可以用于演示难以理解的或复杂的概念，比如相量或电梯控制。因此，需要时您可以使用LabVIEW工具创建或编辑LabVIEW虚拟仪器来达到目的。