串口在分析儀器智能化勘驗體係的運用
1傳統的測試儀器大多隻能進行手工操作,不能保存每次測量時間、測量結果,更無法保留曆史數據、yinernanyijishifenxilejiebeicewuliliangdebianhuaqingkuang。suinengmanzushiyanshidexuyao,danbutaishiheyushijiyingyong。celiangzidonghuashiceliangyiqifazhandezhuyaofangxiang,xuniyiqijishudefazhanshixiandaiceliangjishuyujisuanjijishuzhenzhengronghezaiyiqi。liyongLabVIEW的儀器控製功能對傳統儀器的現有接口進行開發,可以通過在軟件中執行遠程命令控製測量過程並實現對測量結果的保存,以改善、擴展傳統測試儀器的功能,使之能更好地滿足工程實際的需要。
工程應用中,經常需要在計算機與儀器之間進行數據通信,串行通信是較常用的通信方式。RS-232協議是國際認可的串口通信協議,目前國內外儀器大部分帶有RS-232接口。帶RS-232串口的儀器設備以其硬件成本低,遠距離傳輸數據等優點,在測控領域得到了廣泛的應用。本文利用串口儀器控製技術開發了基於LabVIEW的多波長計自動測試係統,通過程控代碼實現儀器的參數設置、單次/重複測量以及測量結果的獲取。測量結果可以自動存入指定的EXCEL文件中,從而有利於進一步分析處理測試結果、管理曆史數據,完善了整個測試係統,使其更適合於實際應用。
2基於LabVIEW的儀器控製軟件設計
虛擬儀器是一種功能意義上的儀器,它在基本硬件的支持下,利用軟件完成數據的采集、控製、數據分析和處理以及測試結果的顯示等過程,通過軟硬件的配合來實現傳統儀器的各種功能,大大突破了傳統儀器在數據處理、顯示、傳送、存儲等方麵的限製。
美國NI公司開發的LabVIEW是一種功能強大的圖形化編程語言。用之來實現計算機對可編程儀器的控製,可以很大程度地提高編程效率。VISA是虛擬儀器軟件結構體係的簡稱,是在LabVIEW工作平台上控製VXI、GPIB、RS-232以及其它種類儀器的單接口程序庫。采用VISA標準,方便用戶在不同的平台、對不同類型的儀器進行開發、移植及升級測控係統。
2.1用超級終端初步檢測串口
串口通信功能的正常運行是進行有效控製的關鍵。利用Windows環境下的超級終端程序可以對連接串口進行初步檢測,以確保在進行LabVIEW編程之前儀器與計算機的串口工作正常。
本研究中的多波長計為基於信息指令的儀器,其采用的控製命令為可編程儀器標準命令SCPI.用超級終端查詢儀器標誌及幾個寄存器狀態的返回結果如所示。
此外,為了檢驗測量命令的返回格式,在超級終端程序中還對MEAS、FETC、READ三類測量命令進行了測試,如所示。在超級終端中對各遠程命令進行初步測試,有助於了解返回數據的基本格式和精度,為LabVIEWdechengxubianchengtigongbiyaodecankao。danzhezhongfangshixuyaorengongzhutiaoshuruzhilingjinxingcaozuo,fanhuidejieguoyebunengzidongchuli,nanyishixianduiyiqidequanzidongcaozuo,yinershiyongfanweiyouyidingjuxianxing。
2.2多波長計串口控製軟件的模塊化設計
duobochangjishiyizhongnengduotongdaodiceliangbochangbianhuadeyiqi,taliyonglemaikeerxunganshejianceyuanli,kezuoweiguangxianguangzhachuanganqideceliangyiqi,zhezhongyiqifeichangchengshu、可靠。但是現有的多波長計隻能進行手工操作,測量數據靠人工讀取,不便於實際應用。本文以多波長計為例,利用LabVIEW開發平台進行了模塊化串口控製軟件的開發。
采用模塊化編程可以簡化程序框圖的框架體係,而且各功能模塊分別調試,也有利於提高編程效率。
主程序框圖由串口控製模塊、字符串轉換模塊、文件存儲模塊等組成,如所示。以串行控製模塊為基礎,根據需要編製了字符串轉換模塊、波長-應變-溫度值轉換模塊、初始波長獲取模塊等。
串口通信模塊是儀器自動測試控製軟件中最關鍵、最核心的子模塊,是聯係硬件儀器設備和計算機的紐帶。實現從一台串行儀器中讀取測量值的基本過程如4所示。在虛擬儀器軟件程序中通過初始化串口可以使儀器處於remote狀態,當儀器處於remote狀態時,通過儀器麵板上local鍵可以使儀器返回本地狀態。
在串口通信模塊的基礎上,可根據實際應用的需要設定不同的測量模式以滿足不同情況下的測試需求:
(1)手動控製每次測量的進行。此測量模式適合於需要對待測結構進行臨時單次測量、或在某特定條件下要獲取結構狀態的情況。
(2)按一定的時間間隔執行指定的循環次數,程序主體可采用for循環結構,完成指定的循環次數N後自動停止。此測量模式與一定的觸發條件相結合,可以實現對結構的定時檢測功能。
(3)按一定時間間隔持續循環測量,程序的主體采用While循環結構。此測量模式適用於需要連續獲取被測物理量變化的情況。
在實驗室中,由於被測物理量的變化通常是在人為控製下改變的,因此常采用是手動控製測量模式;在zai實shi際ji的de工gong程cheng應ying用yong中zhong,被bei測ce物wu理li量liang的de變bian化hua是shi未wei知zhi的de,一yi般ban想xiang要yao獲huo得de的de是shi被bei測ce物wu理li量liang隨sui時shi間jian的de變bian化hua情qing況kuang或huo在zai某mou一yi工gong況kuang下xia的de變bian化hua情qing況kuang,因yin此ci較jiao適shi合he采cai用yong按an一yi定ding時shi間jian間jian隔ge循xun環huan測ce量liang方fang式shi或huo觸chu發fa測ce量liang方fang式shi。根gen據ju實shi際ji需xu要yao的de繁fan簡jian,選xuan擇ze相xiang應ying功gong能neng的de子zi模mo塊kuai中zhong進jin行xing組zu合he,以yi滿man足zu具ju體ti測ce試shi要yao求qiu。
3基於虛擬儀器的光柵溫度自動測試係統
利(li)用(yong)所(suo)開(kai)發(fa)的(de)多(duo)波(bo)長(chang)計(ji)串(chuan)行(xing)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)在(zai)實(shi)驗(yan)室(shi)進(jin)行(xing)了(le)測(ce)試(shi),試(shi)驗(yan)係(xi)統(tong)如(ru)所(suo)示(shi)。因(yin)為(wei)采(cai)用(yong)恒(heng)溫(wen)箱(xiang)進(jin)行(xing)溫(wen)度(du)試(shi)驗(yan),升(sheng)溫(wen)和(he)保(bao)溫(wen)所(suo)需(xu)的(de)時(shi)間(jian)不(bu)是(shi)嚴(yan)格(ge)固(gu)定(ding)的(de),采(cai)用(yong)手(shou)動(dong)控(kong)製(zhi)測(ce)量(liang)模(mo)式(shi)。將(jiang)3個(ge)串(chuan)聯(lian)的(de)光(guang)纖(xian)光(guang)柵(zha)傳(chuan)感(gan)器(qi)置(zhi)於(yu)密(mi)封(feng)保(bao)溫(wen)箱(xiang)中(zhong),恒(heng)溫(wen)箱(xiang)自(zi)動(dong)根(gen)據(ju)數(shu)顯(xian)調(tiao)節(jie)儀(yi)的(de)設(she)定(ding)溫(wen)度(du)控(kong)製(zhi)加(jia)熱(re)和(he)保(bao)溫(wen)過(guo)程(cheng)。待(dai)達(da)到(dao)設(she)定(ding)溫(wen)度(du)並(bing)保(bao)溫(wen)一(yi)定(ding)時(shi)間(jian)後(hou)執(zhi)行(xing)一(yi)次(ci)測(ce)量(liang)過(guo)程(cheng)。
測量結果文件每行測量結果包括進行測量的日期、時shi間jian,峰feng值zhi波bo長chang個ge數shu及ji各ge個ge返fan回hui峰feng值zhi波bo長chang值zhi。可ke見jian利li用yong開kai發fa的de串chuan口kou儀yi器qi控kong製zhi係xi統tong進jin行xing測ce試shi,避bi免mian了le需xu要yao手shou動dong記ji錄lu每mei次ci測ce量liang結jie果guo的de繁fan瑣suo,給gei測ce量liang結jie果guo的de自zi動dong記ji錄lu和he分fen析xi帶dai來lai了le很hen大da便bian利li。
4結論
本文的創新點在於,程序開發過程中采用了可編程儀器標準命令SCPI和與接口類型無關的VISAhanshu,shidegaicekongruanjiannenggouzaiduozhonghuanjingzhongyizhi,duitongleiyiqijuyouguangfandeshiyongxing。kaifadexuniyiqichuanxingkongzhizidongceshixitongliyongjisuanjizengqianghekuozhanlechuantongyiqidegongneng,jiejuelechuantongceliangyiqinanyijinxingzidongceliang、自動存儲有關數據並在需要時調出,以及對測量結果的實時分析處理等問題。該研究對有助於在實際的特定工作中開發、擴展原有儀器性能,通過軟硬件的配合突破傳統儀器在數據處理、顯示、傳送、存儲等方麵的限製,能根據需要靈活控製測試過程,更好的滿足實際應用的需要。http://98fo.cn



