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1、,智能检测与虚拟仪器技术,第13章,传感器与智能检测技术,智能检测与虚拟仪器技术,13,传感器与智能检测技术,智能检测技术,13.1,虚拟仪器技术,13.2,图形化编程语言LabVIEW,13.3,虚拟仪器设计项目实例,13.4,基于LabVIEW的虚拟仪器在智能检测中的应用实例,13.5,智能检测与虚拟仪器技术,13,传感器与智能检测技术,13.1 智能检测技术式,智能检测与虚拟仪器技术,13,传感器与智能检测技术,13.1.1 智能检测系统的结构式,图13-1 智能检测系统的结构示意图,智能检测与虚拟仪器技术,13,传感器与智能检测技术,1. 智能检测系统的硬件式,图13-2 智能检测系统
2、的硬件结构示意图,智能检测与虚拟仪器技术,13,传感器与智能检测技术,2. 智能检测系统的软件式,图13-3 智能检测系统的软件组成,智能检测与虚拟仪器技术,13,传感器与智能检测技术,13.1.2 智能检测系统的工作原理,图13-4 智能检测系统的工作原理,13,13.1.3 智能检测技术的特点式传感器,1.测量过程软件控制,2.高度的灵活性,3.测量速度快、精度高,4.实现多参数检测和数据融合,5.智能化功能强,传感器与智能检测技术,13,13.2 虚拟仪器技术式传感器,13.2.1 虚拟仪器,图13-5 常见的虚拟仪器方案框图,传感器与智能检测技术,13,13.2.2 虚拟仪器与传统仪器
3、的比较式传感器22,表13-1 虚拟仪器与传统仪器的比较,传感器与智能检测技术,13,13.2.3 虚拟仪器的分类,虚拟仪器可以按工作领域分，也可以按测量功能分，但最常用的还是按照构成虚拟仪器的接口总线不同分类，分为插卡式数据采集卡（DAQ）虚拟仪器、串行接口虚拟仪器、并行接口虚拟仪器、USB 虚拟仪器、GPIB 虚拟仪器、VXI 虚拟仪器、PXI 虚拟仪器和现场总线虚拟仪器等。,传感器与智能检测技术,13,13.3 图形化编程语言LabVIEW式传感器,13.3.1 LabVIEW的启动,图13-6 LabVIEW的启动界面,传感器与智能检测技术,13,13.3.2 前面板窗口,前面板是图形
4、用户界面，图13-7所示为虚拟数字温度计的前面板，显示对象（温度转换显示）以数值的方式显示了华氏温度转换摄氏温度的值。,图13-7 虚拟数字温度计的前面板,传感器与智能检测技术,13,13.3.3 程序框图窗口,图13-8 虚拟数字温度计的程序框图,VI具有层次化和结构化的特征。一个VI可以作为子程序，被其他VI调用。图标表示在其他程序中被调用的子程序。而连接器表示图标的输入/输出口，类似于子程序的参数端口。,13.3.4 图标/连接器,传感器与智能检测技术,13,13.3.5 LabVIEW的模块式传感器,LabVIEW的用户界面上有三种模板：工具模板（Tools Palette）、控件模板
5、（Controls Palette）和函数模板（Functions Palette），通过它们即可实现程序的开发。,1.工具模板,在查看菜单中选择“工具模板”命令或按住键的同时单击鼠标右键即可弹出工具模块。,2. 控件模板式传感器,在前面板任意空白处单击鼠标右键，将弹出控件选板。,3. 函数模板式传感器,在程序框图窗口任意空白处单击鼠标右键，将弹出函数模板。,传感器与智能检测技术,图13-9 工具模板,图13-10 控件模板,图13-11 函数模板,智能检测与虚拟仪器技术,13,前面板设计,程序框图设计,传感器与智能检测技术,一个基本的虚拟仪器程序主要由前面板和程序框图两个部分组成。,设计要求
6、 制作一个虚拟数字温度计，要求通过前面板的转换开关实现摄氏温度和华氏温度的相互转换。,华氏温度转换摄氏温度的数学关系：,摄氏温度转换华氏温度的数学关系：,主要是在前面板分别创建温度输入控件、温度显示控件和温度转换开关。,主要是在程序框图中运用函数模块的条件结构和数值子模块进行设计。,13.4 虚拟仪器设计项目实例式传感器,图13-12 虚拟数字温度计前面板图,图13-13 虚拟数字温度计程序框图,13,13.5 基于LabVIEW虚拟仪器在智能检测技术中的应用实例感器,智能建筑环境控制参数主要有温度、湿度、光照强度、CO2浓度、噪声分贝等 ,其中室内温度、湿度、光照强度、CO2浓度是对室内安全
7、度和舒适度影响最大的四个因素。 运用虚拟仪器技术和LabVIEW软件设计的环境监测系统包括温度监测、湿度监测、光照强度监测、CO2浓度监测以及数据显示等五个功能模块。其中，温度监测、湿度监测、光照强度监测、CO2浓度监测四个模块分别由温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器以及CO2浓度传感器构成。整个室内环境监测系统的运作流程为：由温度监测模块、湿度监测模块、光照强度监测模块以及CO2浓度监测模块中相应的传感器采集当前室内的温度、湿度、光照强度和CO2浓度的环境数据，这些数据进行处理后传输至数据显示模块中进行显示。,传感器与智能检测技术,13,13.5.1 温度监测模块,温度监测模块所用温度传
8、感器属于铂热电阻传感器。铂的物理、化学性能非常稳定，尤其是耐氧化能力很强，并且在很宽的温度范围内(-2001200)均可保持上述特性。电阻率较高，易于提纯，复制性好，易加工，可以制成极细的铂丝或极薄的铂箔。其缺点是电阻温度系数较小，在还原性介质中工作易变脆，价格昂贵。,传感器与智能检测技术,图13-14 温度监测模块的VI前面板,图13-15 温度监测模块的VI程序框图,13,湿度监测模块使用的HM1500型湿度传感器是采用HUMIREL专利湿敏电容HS1101设计制造，它是线性的电压输出湿度模块，在DC5V供电时，0-100RH输出DC1-4V，具有浸水无影响、可靠性高、漂移小等特点。,13
9、.5.2 湿度监测模块,传感器与智能检测技术,图13-17 湿度监测模块的VI程序框图,图13-16 湿度监测模块的VI前面板,13,13.5.3 光照强度监测模块,硅光电池是近几年国际上的HPLC仪器使用最多的一种光检测器(但是高端HPLC主要采用光电倍增管)。它被分为可见区使用的硅光电池和紫外可见区使用的硅光电池两种。可见区使用的硅光电池的光谱响应范围为3201100nm，一般峰值波长位置在960nm左右，光照强度监测模块使用的S1336就是该种硅光电池。,传感器与智能检测技术,图13-19 光照强度监测模块的VI程序框图,图13-18 光照强度监测模块的VI前面板,13,CO2浓度监测模块使用的是TGS4161CO2气体传感器。,13.5.4 CO2浓度监测模块,传感器与智能检测技术,图13-21 CO2浓度监测模块的VI程序框图,图13-20 CO2浓度监测模块的VI前面板,
