基于LabVIEW的便携式温度测量装置的研究

引 言

现今温度在工、农业生产、科学研究、环境保护、节约能源以及人们的日常生活中均起着举足轻重的作用。传统的测量系统体积庞大，所需要的硬件设备较多，使用时受人员、地点、空间等诸多因素的影响较大。而虚拟仪器技术的易开发、灵活性强和使用方便等优点，将其和传统测量系统结合起来，就可以利用虚拟仪器技术［1］并结合无线数据传输模块，来完成数据采集和处理功能，还可以根据用户自身的需要来对系统的功能和作用进行自我定义和修改，节省了大量的人力、物力，使得对于数据采集和处理变得更加简单、方便。

1 装置的整体配置

《装置》的硬件采用 8 槽 NI cDAQ-9172 机箱，内嵌数据采集卡 4 块 NI 9217，NI 9217 连接的温度传感器可采用四线制铂电阻，可实现1～15 路温度测量。《装置》设计的技术路线如图 1 所示。

《装置》的软件设计也是该装置的核心部分采用NI 公司的 LabVIEW 软件［2］开发平台完成的。所实现的功能有：1）温度物理信号的采集；2）测量数据的计算处理；3）数据库管理系统的设计；4）测量报告的自动生成等。程序的前面板及部分框图如图 2 和图3 所示。可以看出，前面板具有良好的、简洁的“人机对话”功能［3］，使用者可以轻松的设定各种实验参数。

2 数据采集卡稳定性测试

为了验证《装置》的稳定性，我们对温度采集卡“NI9217”进行了长期考核。

“NI9217”这块数据采集卡自带了信号调理部分（激励电流源、工频内置去噪）所以很容易实现四通道 3 线或 4 线 RTD 温度测量，特别适合现场使用。我们在便携式温度测量装置中（cDAQ）使用了四块该模块，构成 15 通道温度测量装置，并用其闲置的一个测量通道来考核该模块的长期稳定性。

这里所说的长期稳定性是指：在环境温度为 20 ± 5℃的条件下，考察半年或一年的测量数据的相对变化情况（模拟一个温度测量）。

2 . 1 测量方法如下：

2 . 1 . 1 选择一个精密电阻精密电阻选用北京 718 厂生产的 RII-8 型 1 / 4 W 金属铂电阻。电阻的标称值为150 欧；温度系数为 5ppm/℃。这样就可以忽略了环境温度变化对模拟温度测量的影响。

2 . 1 . 2 将这个电阻按 4 线制的方式接入 NI 9217 的测量通道，来模拟温度测量。

2 . 1 . 3 长期测量记录模拟温度的测量值，分析最后的结果。

测量条件：采样速率：10 次 / 秒，没有采用去噪功能。