维普资讯 http://www.cqvip.com ～ 电 子ＥＬＥＣＴＲ０ＮＩＣ 测量技 术 ＴＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ 第３Ｏ卷第７期 ２００７年７月 基于ＬａｂＶＩＥＷ的环境试验设备温湿度检定系统 陆 强 戴 文 （山东科技大学机械电子工程学院青岛 ２６６５１０） 摘要：为了实现对环境试验设备的检定，以ＬａｂＶＩＥＷ为开发语言，Ａｌｉｇｅｎｔ３４９７０Ａ（配３４９０１Ａ模块）为数据采集 器，ＲＳ２３２为通信方式，依据环境试验设备温度、湿度校准规范（ＪＪＦ １１０１－２００３），开发了环境试验设备温湿度检定系 统；文章中讲述了系统的硬件组成和软件设计及数据采集、数据后续处理和系统的整体架构；并选用Ａ级Ｐｔｌ００四线 制铂热电阻检定环境温度，进行了升温、保温和测量阶段的实验，在Ｗｏｒｄ中生成报表及校准结果，结果符合标准要 求；该系统已在实际中得到应用，并取得了很好的效果。 关键词：ＬａｂＶＩＥＷ；Ａｌｉｇｅｎｔ３４９７０Ａ；ＲＳ２３２；检定系统 中图分类号：ＴＨ８１ 文献标识码：Ａ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｔｅｓｔｉｎｇ ｆｏｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＬａｂＶＩＥＷ Ｌｕ Ｑｉａｎｇ ＤａｉＷｅｎ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｇｎｄａｏ ２６６５１０） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔＯ ｔｈｅ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｔｅｓｔｉｇｎ ｆｏｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ Ｈｕｍｉｄｉｔｙ（ＪＪＦ １１０１—２００３），ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｏｓｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｅ ｌａｎｇｕａｇｅ ｉｓ ＬａｂＶＩＥＷ，ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｉＳ Ａｌｉｇｅｎｔ３４９７０Ａ ｗｉｔｈ ｍｏｄｕｌｅ ３４９０１Ａ，ａｎｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉＳ ＲＳ２３２．Ｈａｒｄｗａｒｅ ＣＯｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ，ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ，ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｇｎ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｌｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｃｈｏｏｓｅ ４－ｗｉｒｅ ＰｔｌＯ０ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ａ ｃｌａｓｓ ｔＯ ｔｅｓｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ． ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｇｎ ｉｎ ｅｌｅｖａｔｉｇｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｈｏｌｄｉｇｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｂｅｄｓｉｄｅｓ，ｔｈｅ ｒｅｐｏｒｔ ｉｓ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｉｎⅥｒＯｒｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｇｎ ｃｏｍｐｌｉｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ．Ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｈａｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ａ ｇｏｏｄ ｅｆｆｅｃｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＬａｂＶＩＥＷＩ Ａｌｉｇｅｎｔ３４９７０Ａｉ ＲＳ２３２；ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ０ 引 言 组成。下面对这几个部 绍。 温度、湿度环境试验是产品性能检验不可缺少的一个 组成部分，温湿环境试验设备的温、湿度控制水平在环境 试验中起着非常重要的作用。因此，必须引进先进的测试 技术，对设备的温湿度偏差、均匀度、波动度等进行测试， 保证设备的正常运行。由ＮＩ公司推出的ＬａｂＶＩＥＷ是虚 拟仪器领域中领先的测试测量和控制系统开发工具，是目 前最流行、应用最广、发展最快和功能最强的图形化软件。 以ＰｔｌＯ０铂电阻为传感器，通过数据采集器 Ａｌｉｇｅｎｔ３４９７０Ａ（配３４９０１Ａ模块），利用串口通信进行的温 湿度检定系统是在ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ系统下，ＬａｂＶＩＥＷ７．１图 形化编程语言环境中进行的。 １温湿检定系统硬件部分 图１温湿检定系统整体结构 温湿检定系统整体结构如图１所示。温湿检定系统 硬件部分由传感器部分、采集器部分、串口通信部分和ＰＣ ・ ６４・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 陆 强等：基于ＬａｂＶＩＥｗ的环境试验设备温湿度检定系统 １．１传感器部分 第７期 １．３串口通信部分 传感器选用Ａ级ＰｔｌＯ０四线制铂热电阻，该电阻精度 高，使用范围广，温度范围为一２Ｏ０～＋８５０℃，公差允许范 围为±（０．１５＋０．００２ＩｔＩ）℃。 １．２采集器部分 Ａｌｉｇｅｎｔ３４９７０Ａ采集器内置ＲＳ２３２接口，将通信线直 接将采集器和ＰＣ连在一起，通信线和平常通信线不同，要 求２、３、４、６、７、８交叉。 采集器选用美国安捷伦公司Ａｌｉｇｅｎｔ３４９７０Ａ，配 ２温湿检定系统软件部分 本程序主要实现通道扫描、数据采集、数据处理、数据 显示和保存、输出报表等功能。 ２．１主界面 ３４９０１Ａ模块。该采集器可配置成２０～１２０通道，６位半分 辨率，０．００４％基本直流精度，２５０通道／秒扫描速率， ５０ ０００个读数储存，可测量交直流电流、电阻、频率、温度和 周期，以及由热电偶和热电阻提供的温度直流和交流电 压，内置ＧＰＩＢ和Ｒｓ２３２接口。 主界面如图２所示。 图２温湿检定程序主界面 ２．２框图程序 参数传递正确无误，才能保证程序的正确运行。参数 设置部分共７个部分：被检设备信息设置、系统设置、传感 框图程序主要分为三大部分：参数设置部分、扫描测 试部分和报表保存输出部分。程序主体采用了事件结构。 事件结构是从ＬａｂＶＩＥⅥｒ６．１开始提供的新的结构。使 ＬａｂＶＩＥＷ具有了事件驱动的能力。 ２．２．１参数设置部分 器信息设置、测试环境和测试员设置、扫描测量参数设置、 温湿度标称值设置、检定位置信息设置。参数设置各个子 程序的主体也是采用事件结构。检定位置信息模块的框 图程序如图３所示。 图３检定位置信息模块框图程序 ・ ６５ ・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第３０卷 电子测量技术 ２．２．２扫描测量部分 扫描测量部分是程序的核心部分，分为升温部分、保 温部分和扫描测量部分。流程图如图４所示。 ２．２．３报表保存输出部分 报表保存输出部分利用了Ｒｅｐｏｒｔ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｔｏｏｌｓｅｔ， 需要用户安装ＯＦＦＩＣＥ２Ｏ０３，程序才能运行；该模块可以在 Ｗｏｒｄ或Ｅｘｃｅｌ中生成报表，便于用户编辑和打印。 图４扫描测量部分流程图 ３实 验 表１测试温度点记录表 以四线制Ｐｔｌ００铂电阻为传感器检定５个温度点，按照标准在３０ ｒａｉｎ内测试１５次，测试结果见表１。 修正值０．００ ０．００ ０．００ ０．００ ０．００ ０．００ Ｏ．ＯＯ ０．００ 第ｌ１点最大值１００．０３ 最小值１００．００ １００．５９ １００．５９ １００．５９ １００．５９ １００．５８ １００．５８ １００．５８ １００．５８ １００．５８ １００．５８ １００．５９ １００．５８ １００．５９ １００．５８ 从表中可以看到程序不仅采集了数据，还对数据进行 了处理。 的一体化。本系统已经被山东一家公司采用，使用状况良 好。本程序也可作更多的扩展，例如把采集模块扩展到 ＫＥＩＴＨＬＥＹ２７００等仪表，传感器扩展到热电偶等。 参考文献 按照温度偏差计算公式：Ａｔ 一 一￡。 温度均匀度计算公式：Ａｔ 一∑（ 一一 ） 温度波动度计算公式：Ａｔ，一±（￡。一一￡岫）／２ ［１］刘君华．基于ＬａｂＶＩＥＷ的虚拟仪器设计ＥＭ］．北京： 电子工业出版社，２００３． 分别计算，得出结果与报表中结果相同，说明程序中 的数据处理部分正确无误。 ［２３杨乐平．ＬａｂＶＩＥＷ程序设计与应用［Ｍ］．北京：电子工 业出版社，２００５． ４结束语 本系统实现了对环境试验设备温湿度的检定，并且可 以以图形的形式直观地观察到温度随时间变化的趋势，这 给测试工作带来了很大的便利，实现了测试仪器与计算机 ・ ６６ ・ ［－３３谢云，苏东林，戴飞，等．电磁环境自动测试系统设计 ［Ｊ－１．电子测量技术，２００６，２９（１）：１１９—１２０． （下转第９Ｏ页） 维普资讯 http://www.cqvip.com 第３Ｏ卷 电子测量技术 测量仪软件部分可以大致分为以下几个部分：初始 化、测量、翻页、传送数据、电机动作和中断程序。 ５结束语 初始化主要设置电机、键盘的初始值，初始化定时器、 本系统采用激光测量的方法具有测量精度高，工作稳 串口和ＬＣＤ显示器。 定的优点。通过单片机读取数据避免了目测产生的误差。 初始化之后是键盘事件处理，键盘事件包括测量、上 数据可通过ＬＣＤ实时显示，更加直观，而且可以通过串行 翻、下翻、传送数据。测量键控制测量的开始，测量仪将自 １：３传输到计算机内，便于进一步分析和处理。对测量间距 动测量１６组数据，在测量过程中，单片机自动读取并保存 和测量系数的修改又增加了灵活性。整个测量过程由单 数据，通过继电器控制电机上升，在这个过程中测量仪不 片机控制，提高了系统工作的自动化程度。 响应任何键盘事件。有２个键用来在ＬＣＤ显示中上翻和 下翻数据。还有一个键用来通过串口向计算机传送数据， 参考文献 测量时数据存储在ＥＥＰＲＯＭ中，通过此键可以把 Ｅ１］刘奉银，谢定义，俞茂宏．一种新型非饱和土７射线土 ＥＥＰＲＯＭ中的数据传输到计算机内，方便记录和处理。 工三轴仪Ｉ－Ｊ］．岩土工程学报，２００３，２５（５）：５４８—５５１ 整个系统有２个中断源：５０ ｍｓ定时中断和串口中断。 Ｅ２］王忠义，张有光，潘怀勇．基于ＭＣＳ－５１人机交互接口 ５０ ｍｓ定时中断用来提供键盘定时扫描，电机归零初始化 －ＩＪ］．电子测量技术，２００４（３）：４３—４４． 和测量间隔定时。 ［３］殷建华．新双室三轴仪用于非饱和土体积变化的连续 由于测量值不可避免地存在误差，所以在每一点均测 测量和三轴压缩试验［Ｊ］．岩土工程学报，２００２， 量多次，然后采用软件滤波的方法剔除偏差较大的数据， ２４（５）：５５２—５５５． 取平均值作为最后的结果。 ［４］刘海春．翁晓光微机和单片机串行通信［Ｊ］．电子测量 技术，２００４（２）：５９—６０． ４测量数据 Ｅ５］陈正汉，卢再华，蒲毅彬．非饱和土三轴仪的ＣＴ机配 图６中的数据是在２个测量点进行１２次测量获得的 套及其应用［Ｊ］．岩土工程学报，２００１，２３（４）：３８７ —数据，其中的虚线为平均值。可见在同一个测试点连续进 ３９２． 行１２次测量没有引起太大误差，大部分测量值与平均值 ［６］庄杰，黄炜．具有ｐｃｌ０４总线接口数据采集系统［Ｊ］．电 之间的误差很小。 子测量技术，２００５（５）：７６—７７． ［７］何立民．２５１系列单片机应用系统设计系统配置与接 口技术［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００２． 吕 吕 －［８３罗小巧．数据采集系统中数字滤波方法［Ｊ］．电子测量 技术，２００４（４）：３５—３６． 作者简介 张惠林，男，１９８１年１２月出生，天津大学硕士研究生， 主要研究方向为单片机及嵌入式系统应用。 图６ ２个测试点进行１２次测量所测得的数据 （上接第６６页） ［４］匡俊华，王林斗，王可等．监控系统设计［Ｊ］．电子测量 作者简介 技术，２００６，２９（１）：９５—９６． ［５］郭俊峰，戴飞，徐小文，等．基于虚拟仪器的电磁环境监 陆强，男，１９７５年出生，山东泰安人，助理工程师，测试 测系统［Ｊ］．电子测量技术，２００６，２９（２）：４７—４９． 计量技术与仪器专业硕士研究生，主要研究方向为智能仪 ［６］寇蔻，刘开华，刘琰．虚拟仪器技术在蓝牙跳频教学实 器和虚拟仪器。 验中的应用［Ｊ］．电子测量技术，２００６，２９（２）：５０—５１． 戴文，女，１９５５年出生，山东沂南人，教授，主要研究 ［７］张伟东，袁吴，周荫清，等．基于虚拟仪器的电子测量系 方向为电气工程。 统［Ｊ］．电子测量技术，２００６，２９（４）：４４—４５． Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｕｑｉａｎｇ７５＠ｓｏｈｕ．ｃｏｒｎ ［８］袁吴，周荫清，李景文，等．基于工控机的虚拟仪器软件 设计方案［Ｊ］．电子测量技术，２００６，２９（４）：１０９—１ １０． ・ ９０・