壓力傳感器的虛擬儀器校準技術

1、壓力傳感器的虛擬儀器校準技術壓力傳感器的虛擬儀器校準技術摘要：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軟件，用虛擬儀器語言和MATLAB、ActiveX技術連接和密切結合，為虛擬儀器校準儀提供了更為廣泛的應用前景。關鍵詞：虛擬儀器；LabWindowsCVI；MATLAB；ActiveX；壓力傳感器；實時校準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，電腦設備的迅速普及促進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，測控技術和網(wǎng)絡技術，智能技術結合起來，從而創(chuàng)造出超越傳統(tǒng)儀器，測量更精準、功能更為強大的儀器儀表來滿足社會生產(chǎn)和科學研究的需要。一套虛擬儀器系統(tǒng)就是一臺工業(yè)標準計算機或工作站配上功能強大的應用軟件、低成本的硬件(例如插入式板卡)及驅動

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上創(chuàng)建虛擬儀器系統(tǒng)的真正關鍵所在。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)采集質量和處理的分析工作。隨著當今科學技術的發(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行計量和定期校準。一種傳感器的虛擬

7、儀器實時校準技術或方法可以進一步保證傳感器的測試精確度，具有廣泛的應用價值。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、分析和表達等測控專業(yè)工具有機地結合起來。4傳感器的實時校準傳感器的實時校準傳感器采用實時校準方法，即在現(xiàn)場對壓力測量系統(tǒng)所用的傳感器進行即時標定和校準，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必須提

9、供一個精密度更高的程控基準源，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，可程控給出不同的基準氣壓，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