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1、北方民族大学学士学位论文 基于ELVIS光电池照度计设计北方民族大学学士学位论文 论文题目:基于ELVIS光电池照度计设计系(部)名 称: 电气信息工程学院 学 生 姓 名: 葛 良 均 专 业: 测控技术与仪器 学 号: 20070028 指导教师姓名: 盛 洪 江 论文提交时间: 2011年5月 21日 论文答辩时间: 2011年5月 28日 学位授予时间: 北方民族大学教务处制摘 要 虚拟仪器() 是计算机技术和传统的仪器仪表技术相结合的产物,是仪器发展的一个重要方向。与传统仪器技术不同，虚拟仪器技术指在包含数据采集设备的通用计算机平台上，根据需要可以高效率地构建起形形色色的测量系统。对
2、大多数用户而言，主要的工作变成了软件设计。 LabVIEW是一个基于图形化编程语言的虚拟仪器软件开发工具，本文阐明了运用LabVIEW图形化编程语言开发虚拟照度计的设计过程。它是利用硅光电池将接收到的光信号转换成电信号，然后利用AD转换器将输入的模拟电压信号转化成数字信号，再将采集到的数字信号送到设计好的虚拟照度计中进行运算处理后显示。通过显示的电压和对应采集的标准照度进行数据标定，再经过最小二乘法对两组数据进行直线拟合，通过拟合的数值进行反求照度就达到了测量照度的目的。关键词 ：LabVIEW,照度计,数据采集ABSTRACTVirtual instrument (VI) is the co
3、mbination of the computer technology and the traditional instruments technology, is an important direction in the development of instrument. With traditional instruments, the virtual instrument technology means thaton the general-purpose computer platform which contains data acquisition device, acco
4、rding to needs, you can construct various measurement system efficiently. For most users, the main work is a software design. LabVIEW is a programming language based graphical of virtual instrument software development tools, this paper expounds LabVIEW graphical programming language used to develop
5、 virtual design of the digital filter process. Silicon pv changes the optical signal into the electronic signa1The analogy voltage is changed to digital one by the AD(analog to digita1)converter.Then sent the collected digital signal to the virtual illuminance meter for operational treatment display
6、. By displaying the voltage and the corresponding data collected by calibrated standard illumination, go through the least square method linear fit two sets of data, Values by fitting an anti-seeking illumination illumination to achieve the purpose of measurement.朗读显示对应的拉丁字符的拼音KEY WORDS: LabVIEW，Ill
7、uminance meter ，Data Acquisition目录第1章 照度计及虚拟仪器概述21.1照度的定义21.2 照度计的作用21.3 虚拟仪器简介31.4 虚拟仪器的发展41.5 虚拟仪器与传统仪器比较51.6 虚拟仪器方案61.7 LabVIEW简介71.8 用LabVIEW设计虚拟仪器的步骤81.9 本章小结8第2章 光电池92.1 光电池简介92.2 硅光电池的基本结构92.3 硅光电池的工作原理102.4 硅光电池的特性参数102.5 本章小结12第3章 数据采集133.1 数据采集系统的基本组成133.2 数据采集系统的主要性能指标153.3 数据采集原理163.4 采样
8、定理163.5 NI ELVIS 原型设计面板163.6 高速率M系列PCI-6251183.7本章小结19第4章 系统设计204.1 设计的要求204.2 前面板的设计204.3 后面板的设计224.4 程序调试244.4 本章小结26第5章 数据处理275.1 照度计的标定275.2 标定数据的处理275.3 本章小结31结 束 语32致 谢33参考文献34附录1基于ELVIS的光电池照度计最后运行结果图35附录2基于ELVIS的光电池照度计最后运行程序框图36附录3 硬件连接图37附录4英文原文38附录5中文译文45II第 页前 言仪器是人类认识世界的基本工具，也是信息社会人们获取信息的
9、主要手段之一。随着信息时代和网络时代的来临，传统仪器已不能满足科技以及社会生产的需要。仪器已不再是简单的机械或电子设备，而是融合了机械、电子、光学、计算机、材料化学、物理学、化学、生物学、系统工程等学科和先进制造技术的一门综合性技术。近年来，伴随着计算机技术、软件技术和总线技术的迅猛发展，仪器以及自动测试技术也发生了革命性的变化。1987年，VXI总线的诞生标志着仪器与自动测试技术发展进入了一个崭新的阶段，虚拟仪器的概念也深入人心，应用领域不断拓展。本文从理论上简单介绍了虚拟仪器设计技术，并用软件LabVIEW 实现了简单的照度计。基于ELVIS的光电池照度计设计是在ELVIS数据采集的平台上
10、，利用LabVIEW的开发平台对光照度计的设计，它具有开发简单，开发周期短，价格便宜等特点。我对虚拟仪器的研究仅是一个开端，希望能为以后的研究工作做一些铺垫工作。第1章 照度计及虚拟仪器概述1.1照度的定义 入射到单位面积上的光通量称为照度9。即 照度的单位为lx（勒克斯），1lm的光通量均匀分布在1平方米的平面上所产生的照度为1lx。 光通量的定义为：式中：为光通量，单位lm 为比例系数，683lm/W； 为辐通量，W；从定义可见，辐通量为1W，波长等于555nm的绿光的光通量（即视觉感受）为683lm，即1lm的光通量所相当的瓦特数为（对波长为555nm而言）。对其他波长，1lm光通量所相
11、当的瓦特数都大于。1.2 照度计的作用 照度与人们的生活有着密切的关系。充足的光照，可防止人们免遭意外事故的发生。反之，过暗的光线可引起人体疲劳的程度远远超过眼睛的本身。因此，不适或较差的照明条件是造成事故和疲劳的主要原因之一。现有统计资料表明，在所有职业劳动的事故中约有30是直接或间接因光线不足所造成的。对体育场（馆）的光照要求是非常严格的，光照过强或过暗都会影响比赛的效果。 那么，人们居住的室内对照度的卫生学要求是如何呢？照度是在卫生学中一项十分重要的指标。光是指能引起人眼睛光亮感觉的电磁辐射，当光线进入眼睛后可产生的知觉称为视觉。人们所见的光是指可见光，其波长范围在380760nm（纳米
12、）之间。 目前采光可分为自然采光和人工光源两大类。自然采光是指室内和地区的天然照度，有直接的日光照散射光和周围物体的反射光，常用采光系数和自然照度表示。而采光系数是指采光口的有效面积与室内地面面积之比。一般住宅的采光系数在之间，居住面积比在之间（窗面积室内地面面积）。自然照度系数是用于评价自然光的照度水平。它是反映室内的和同时从室外来的光照射关系。也反映出当地光气候（自然光能源和气候的阳光照度指标的总和）。为保障人们在适宜的光照下生活，我国制定了有关室内（包括公共场所）照度的卫生标准。如在公共场所商场（店）的照度卫生标准100Lx；图书馆、博物馆、美术馆、展览馆台面照度的卫生标准100Lx；公
13、共浴室照度卫生标准50Lx；浴室（淋、池、盆浴）30Lx，桑那浴室30Lx.国外有关室内照度的标准，如德国推荐几种额定光强，办公室包括文书工作区为300Lx，打字，绘图工作为750Lx；在工厂，生产线上的视觉工作的照度要求为1000Lx；酒店、公共房间为200Lx；接待点、出纳柜为200Lx；商店的橱窗为15002000Lx；医院病房为150200Lx，紧急治疗区为500Lx；学校、教室为400700Lx；食堂、室内健身房为300Lx等。对于照度大小的测量方法，一般用照度计测量。照度计可测出不同波长的强度（如对可见光波段和紫外线波段的测量），可向人们提供准确的测量结果。总之，照度与人体健康，尤
14、其是对眼睛的保健有着极其重要的卫生学意义8。1.3 虚拟仪器简介 虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NI LabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要。20年来，无论是初学乍用的新手还是经验丰富的程序开发人员，虚拟仪器在各种不同的工程应用和行业的测量及控制的用户中广受欢迎，这都归功于其直观化的图形编程语言。虚拟仪器的图形化数据流语言和程序框图能自然地显示您的数据流，同时地图化的用户界面直观地显示数据，使我们能够轻松地查看、修改数据或控制输入。美国国家仪器公司NI（NationalInstruments）提出的虚拟测量仪器（VI）概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来，从而开创了“软件即是
