壓力傳感器的虛擬儀器校準(zhǔn)技術(shù)

1、壓力傳感器的虛擬儀器校準(zhǔn)技術(shù)壓力傳感器的虛擬儀器校準(zhǔn)技術(shù)摘要：本文概述虛擬儀器所帶來的傳感器觀念新的變革，同時介紹用虛擬儀器語言LabWindowsCVI研制的壓力傳感器計量和實時校準(zhǔn)軟件，用虛擬儀器語言和MATLAB、ActiveX技術(shù)連接和密切結(jié)合，為虛擬儀器校準(zhǔn)儀提供了更為廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；LabWindowsCVI；MATLAB；ActiveX；壓力傳感器；實時校準(zhǔn)Abstract:Thispaperdescri

2、besnewrevolutionoftheconceptionsofsensinducedbyvirtualinstruments.ThevirtualinstrumentlanguageLabWindowsCVIareusedtodesignmeasurementrealtimecalibrationsoftwarefpressuresenss.ConnectionbetweenvirtualinstrumentlanguageMAT

3、LABActiveXtechnicalprovideswiderangeappliedperspectivefvirtualcalibrationinstrument.Keywds:virtualinstrument；LabWindowsCVI；MATLABActiveX；pressuresens；realtimecalibraton1現(xiàn)代測試儀器的革命現(xiàn)代測試儀器的革命在過去的20年中，電腦設(shè)備的迅速普及促進(jìn)了測試測量和自動化儀器系統(tǒng)

4、的革新，其中最顯著的一點就是虛擬儀器概念的出現(xiàn)與發(fā)展，以及虛擬儀器為工程師和科學(xué)家們提高生產(chǎn)率、測量精度及系統(tǒng)性能方面所提供的便利。虛擬儀器的實質(zhì)就是利用計算機來模擬各種傳統(tǒng)儀器的功能，并將現(xiàn)代計算機技術(shù)，測控技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，智能技術(shù)結(jié)合起來，從而創(chuàng)造出超越傳統(tǒng)儀器，測量更精準(zhǔn)、功能更為強大的儀器儀表來滿足社會生產(chǎn)和科學(xué)研究的需要。一套虛擬儀器系統(tǒng)就是一臺工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計算機或工作站配上功能強大的應(yīng)用軟件、低成本的硬件(例如插入式板卡)及驅(qū)動

5、軟件，它們在一起共同完成傳統(tǒng)儀器的功能。虛擬儀器代表著從傳統(tǒng)硬件為主的測量系統(tǒng)到以軟件為中心的測量系統(tǒng)的根本性轉(zhuǎn)變。以軟件為主的測量系統(tǒng)充分利用了常用臺式計算機和工作平臺的計算、顯示和互聯(lián)網(wǎng)等諸多用于提高工作效率的強大功能。雖然硬件集成電路技術(shù)在過去的20年里有顯著的發(fā)展和提高，但是，軟件才是在功能強大的硬件基礎(chǔ)上創(chuàng)建虛擬儀器系統(tǒng)的真正關(guān)鍵所在。以軟件為中心的虛擬儀器系統(tǒng)為工程師提供了創(chuàng)新技術(shù)并大幅降低了生產(chǎn)成本。有了虛擬儀器，就可以根

6、據(jù)需求組建測量系統(tǒng)，而不用再受功能固定(完全由廠家提供)的傳統(tǒng)儀表儀器的限制，簡化讀取數(shù)據(jù)的工作，把大量的時間用于數(shù)據(jù)采集質(zhì)量和處理的分析工作。隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，壓力傳感器(壓力變送器)正朝著小型化、集成化、數(shù)字化和智能化方向發(fā)展。為了保證和提高傳感器及變送器的測試精度和穩(wěn)定性，特別是長期穩(wěn)定性和廣泛適應(yīng)環(huán)境的工作能力，人們除了開發(fā)新原理、利用新材料研制新型傳感器之外，還必須對所有傳感器和變送器進(jìn)行計量和定期校準(zhǔn)。一種傳感器的虛擬

7、儀器實時校準(zhǔn)技術(shù)或方法可以進(jìn)一步保證傳感器的測試精確度，具有廣泛的應(yīng)用價值。2壓力精確數(shù)據(jù)的自動采集壓力精確數(shù)據(jù)的自動采集圖2傳感器靜態(tài)特性界面采用基于C語言的虛擬儀器開發(fā)語言LabWindowsCVI并通過人機交互式編程方法，迅速簡易地建立漢字圖形化界面，實現(xiàn)直接測試或文件方式讀入數(shù)據(jù)后進(jìn)行處理。這種方式增強了系統(tǒng)的靈活性。虛擬儀器編程語言LabWindowsCVI是美國NI(NationalInstruments)公司開發(fā)的32位面

8、向計算機測控領(lǐng)域的軟件開發(fā)平臺，可以在多種操作系統(tǒng)(Windows98NT2000，MacOS和UNIX)下運行。它以ANSIC為核心，將功能強大、使用靈活的C語言平臺與數(shù)據(jù)采集、分析和表達(dá)等測控專業(yè)工具有機地結(jié)合起來。4傳感器的實時校準(zhǔn)傳感器的實時校準(zhǔn)傳感器采用實時校準(zhǔn)方法，即在現(xiàn)場對壓力測量系統(tǒng)所用的傳感器進(jìn)行即時標(biāo)定和校準(zhǔn)，因此可以消除傳感器的溫度和靈敏度偏移所產(chǎn)生的誤差，進(jìn)一步提高傳感器測試精度。要實現(xiàn)壓力傳感器的實時校準(zhǔn)必須提

9、供一個精密度更高的程控基準(zhǔn)源，例如美國780B電子掃描系統(tǒng)或8400系統(tǒng)，采用0.02％精度的壓力基準(zhǔn)，可程控給出不同的基準(zhǔn)氣壓，此時傳感器的靜態(tài)特性用非線性方程表示，即：輸入壓力P與傳感器輸出電壓V的靜態(tài)函數(shù)關(guān)系，可用方程式描述為稱為壓力傳感器靜態(tài)方程。其中為截矩，b1，…，bn為系數(shù)。目前大多數(shù)壓力傳感器的靜態(tài)特性用線性方程模擬，但完全呈現(xiàn)線性關(guān)系的壓力傳感器很難尋求，因此壓力傳感器可用非線性靜態(tài)特征表示為分別稱為三點方程、四點方程