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系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)用性論文
概要設(shè)計(jì)解決軟件系統(tǒng)的模塊劃分和模塊的層次機(jī)構(gòu)以及數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì);詳細(xì)設(shè)計(jì)解決每個(gè)模塊的控制流程，內(nèi)部算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。這個(gè)階段結(jié)束，要交付概要設(shè)計(jì)說明書和設(shè)計(jì)說明，也可以合并在一起，稱為設(shè)計(jì)說明書。
第一篇
1LabVIEW簡(jiǎn)介
LabVIEW是虛擬儀器編程軟件中的一種，是一種儀器控制與數(shù)據(jù)采集的圖形化編程環(huán)境.
它具有直觀明了的前面板用戶界面和流程圖式的編程風(fēng)格，內(nèi)置的編譯器可加快執(zhí)行速度;
內(nèi)置GPIB、VXI、串口和插入式DAQ板的庫(kù)函數(shù)可無縫連接各類采集卡;
內(nèi)容豐富的高級(jí)分析庫(kù)，可進(jìn)行信號(hào)處理、統(tǒng)計(jì)、曲線擬合以及復(fù)雜的分析工作;
利用ActiveX，DDE以及TCP/IP進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和進(jìn)程通信.
正是出于這些特點(diǎn)，基于LabVIEW計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛.
該系統(tǒng)也是一種基于Lab-VIEW和PCI采集卡的計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng).
2測(cè)量原理
電阻應(yīng)變式扭矩傳感器由敏感元件，信號(hào)調(diào)理電路，固定封裝機(jī)構(gòu)等幾部分構(gòu)成，它測(cè)得的是在扭矩作用下轉(zhuǎn)軸表面的主應(yīng)變ε，而該主應(yīng)變和所受到的扭矩成正比.
當(dāng)扭矩傳感器的彈性軸在承受扭矩時(shí)，在相對(duì)于軸中心線45°方向上會(huì)產(chǎn)生壓縮或拉伸力，從而將力加載到旋轉(zhuǎn)軸上.
在其外圓表面上兩個(gè)主要應(yīng)力方向與軸線成45°及135°夾角的兩方向上粘貼上電阻應(yīng)變片，當(dāng)傳感器的彈性軸受到扭矩M作用時(shí)，應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變，其應(yīng)變量ε與轉(zhuǎn)矩M成線性關(guān)系，滿足如下關(guān)系式M=πGD3ε45°16=πGD3ε135°16，式中：G為彈性軸材料的切變模量，D為彈性軸的直徑，ε45°，ε135°為彈性軸上與軸線45°和135°角方向上的主應(yīng)變.
將兩個(gè)方向上的應(yīng)變片并聯(lián)結(jié)成半橋或全橋，這樣該測(cè)量電路不但能使測(cè)量靈敏度提高一倍，還能消除由于彈性軸安裝不善產(chǎn)生的附加彎矩和軸向的影響來減小系統(tǒng)測(cè)量的系統(tǒng)誤差.
電橋中的電壓信號(hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行信號(hào)放大，調(diào)頻處理等，將測(cè)量電壓信號(hào)變成與扭矩成正比的頻率信號(hào)并通過低輸出阻抗電路將信號(hào)輸出[3，6，7].
3系統(tǒng)構(gòu)建
該測(cè)量系統(tǒng)由主電機(jī)、傳動(dòng)軸、萬向聯(lián)軸節(jié)、減速機(jī)、測(cè)量裝置，軋輥、機(jī)架、支撐座等構(gòu)成.
其結(jié)構(gòu)構(gòu)成和傳感器安裝位置如圖1所示.
該系統(tǒng)是一個(gè)典型測(cè)試系統(tǒng)，系統(tǒng)功能是測(cè)量、顯示和記錄主軸的轉(zhuǎn)速、扭矩和實(shí)時(shí)功率.
構(gòu)建該系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意：傳感器的選型與固定，PCI板卡的跳線，工控機(jī)中LabVIEW模塊的選擇以及軟硬件接口.
3.
1硬件組裝注意事項(xiàng)傳感器的安裝：傳感器安裝應(yīng)嚴(yán)格按照傳感器使用說明書進(jìn)行.
此外還需注意將扭矩傳感器固定牢靠，避免振動(dòng);
但又要避免由于固定過緊或中心高不匹配而產(chǎn)生彎矩，以至造成系統(tǒng)誤差.
采集卡：由于該采集卡為集計(jì)數(shù)器輸入/輸出、數(shù)字量輸入/輸出等功能為一身的多功能PCI板卡，因而在使用本板卡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量前必須根據(jù)需要進(jìn)行跳線，且不支持熱插拔.
3.
2LabVIEW模塊NI公司的LabVIEW是一個(gè)模塊化的儀器，而且當(dāng)前的模塊繁多，應(yīng)用LabVIEW軟件平臺(tái)進(jìn)行程序開發(fā)，首要任務(wù)就是根據(jù)設(shè)計(jì)需求完善所需要的模塊，否則有些功能就無法實(shí)現(xiàn)，給程序設(shè)計(jì)帶來難以預(yù)計(jì)的困難.
結(jié)合本系統(tǒng)的屬性，應(yīng)用到的模塊有：LabVIEW2012SP1，ReportGenerationandDataStorageModule，LabVIEWReal-timeModule.
如果采用NI或研華的采集卡，還需安裝DAQ模塊.
需要指出的是用RGD模塊中小數(shù)據(jù)量采集和大數(shù)據(jù)量采集的數(shù)據(jù)保存方法略有不同[8，9].
3.
3軟硬件接口與NI和研華板卡可以通過DAQ模塊中的快捷VI編程不同，國(guó)產(chǎn)的很多板卡LabVIEW不提供其驅(qū)動(dòng)，也不可能在右鍵快捷菜單中找到相應(yīng)的函數(shù).
這類板卡與LabVIEW的接口是通過調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的方式實(shí)現(xiàn)的.
板卡供應(yīng)商將所有板卡的驅(qū)動(dòng)函數(shù)封裝在一個(gè)后綴為dll的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中，用VB，VC和LabVIEW等軟件進(jìn)行二次開發(fā)時(shí)，可以通過調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中的函數(shù)來驅(qū)動(dòng)板卡工作.
在通過LabVIEW的調(diào)用庫(kù)函數(shù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編程時(shí)，一定要確保安裝板卡與LabVIEW對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng).
很多板卡的驅(qū)動(dòng)程序針對(duì)VB，VC和LabVIEW的驅(qū)動(dòng)程序是不同的，庫(kù)函數(shù)的種類也是不同的(如PCI-8501N)，因此在編程前必須確保正確安裝驅(qū)動(dòng)，否則在調(diào)用庫(kù)函數(shù)節(jié)點(diǎn)時(shí)出錯(cuò)就很難找出錯(cuò)誤原因，且影響實(shí)驗(yàn)進(jìn)度.
庫(kù)函數(shù)一般是形為ZTAPIlongstdcallZT8501OpenDevice(unsignedlongcardNO);
其中，“ZTAPI”為中泰的API函數(shù)縮寫，“long”為函數(shù)返回值類型，“stdcall”為調(diào)用規(guī)范，“ZT8501OpenDe-vice”為該函數(shù)的函數(shù)名，括號(hào)內(nèi)的量為函數(shù)入口參量及其類型.
下面以該函數(shù)為例，將LabVIEW調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的方法介紹如下：從右鍵快捷菜單中找互連接口庫(kù)與可執(zhí)行程序調(diào)用庫(kù)函數(shù)節(jié)點(diǎn);
雙擊該節(jié)點(diǎn)配置庫(kù)函數(shù)屬圖4扭轉(zhuǎn)測(cè)試.
llbFig.
4Torquetest.
llb性，“庫(kù)名/路徑”中選擇LabVIEW驅(qū)動(dòng)目錄下的pci8501.
dll，在函數(shù)名一欄中選擇ZT8501OpenDe-vice函數(shù)，根據(jù)函數(shù)庫(kù)函數(shù)中的前綴選擇調(diào)用規(guī)范，此處應(yīng)為“stdcall”，線程一欄選用在UI線程中運(yùn)行.
設(shè)定參數(shù)類型，返回值類型為整型，入口參數(shù)cardNO為無符號(hào)整型，如圖2所示.
設(shè)置好后的，給函數(shù)配上輸入輸出，然后封裝成“打開設(shè)備”子VI(如圖3)，保存在創(chuàng)建的“扭矩測(cè)試.
llb”中(如圖4)，這樣就可以簡(jiǎn)化程序框圖，也方便編程[10].
在調(diào)試過程中可以用布爾指示燈來通過判斷庫(kù)函數(shù)調(diào)用后的返回值來顯示板卡的工作狀態(tài)，這樣一方面不易出錯(cuò)，另一方面也便于查找問題.
用這種方法作為L(zhǎng)abVIEW軟件與PCI-8501N板卡的接口，就可以在LabVIEW開發(fā)平臺(tái)上進(jìn)行程序設(shè)計(jì)了.
4系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件部分，應(yīng)具有數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)保存等功能，實(shí)現(xiàn)這些功能的程序設(shè)計(jì)流程如圖5所示.
該LabVIEW程序可分為設(shè)備初始化;
計(jì)數(shù)器初始化;
啟動(dòng)計(jì)數(shù)器;
打開中斷;
計(jì)數(shù)器讀數(shù)、顯示與保存;
關(guān)閉設(shè)備5個(gè)環(huán)節(jié).
但總的來講，計(jì)數(shù)器初始化;
啟動(dòng)計(jì)數(shù)器;
打開中斷屬于板卡操作;
計(jì)數(shù)器讀數(shù)、顯示、與數(shù)據(jù)保存環(huán)節(jié)為數(shù)據(jù)操作.
4.
1板卡操作設(shè)備初始化中的操作包括：打開設(shè)備、獲取板卡基地址、返回錯(cuò)誤號(hào)、清除緩存、關(guān)閉中斷、判斷板卡是否打開等.
這部分主要是由DLL調(diào)用子VI構(gòu)成，每個(gè)子VI封裝相應(yīng)功能一個(gè)或多個(gè)庫(kù)函數(shù).
如果板卡正常工作將返回板卡號(hào)，并傳遞給后續(xù)程序.
設(shè)備初始化完成后，就需要對(duì)16個(gè)通道計(jì)數(shù)器進(jìn)行初始化.
它是通過調(diào)用封裝了庫(kù)函數(shù)“ZT8501AdvCTinit”的子VI，對(duì)各個(gè)通道相應(yīng)的參數(shù)按照測(cè)試需要不同進(jìn)行初始化配置來實(shí)現(xiàn)的.
0-14通道初始化為基本計(jì)數(shù)，15通道初始化為定時(shí)中斷.
作為中斷時(shí)，其中的參量“updatePerNirq”表示中斷多少次刷新一次值，此處的值設(shè)置不能大于采樣間隔.
本系統(tǒng)共有3路扭矩信號(hào)和3路速度信號(hào)，可在板卡上任選6路通道進(jìn)行測(cè)量，本系統(tǒng)占用了1，2，3，12，13，14，共6個(gè)通道.
初始化完成后，板卡各個(gè)通道即可用于測(cè)量計(jì)數(shù)，但默認(rèn)它們處于關(guān)斷狀態(tài)，需要通過相應(yīng)的操作來啟動(dòng)計(jì)數(shù)器和打開中斷.
該部分程序如圖6.
4.
2數(shù)據(jù)操作完成板卡操作后，計(jì)數(shù)器開始工作，計(jì)數(shù)器讀數(shù)VI讀取計(jì)時(shí)器中的值，并將從計(jì)數(shù)器中讀取的數(shù)據(jù)放在一個(gè)常量數(shù)組中.
程序按照設(shè)定的采樣間隔執(zhí)行While循環(huán)，刷新數(shù)據(jù)，通過數(shù)組顯示控件即可讀取當(dāng)前采集到的數(shù)據(jù)值.
通過采樣數(shù)組，抽取各個(gè)通道的值，進(jìn)行索引后通過波形圖表就能單獨(dú)顯示各個(gè)通道的值，觀察采樣信號(hào)的變化情況.
若將測(cè)得的扭矩與轉(zhuǎn)速相乘則可得到電機(jī)的實(shí)時(shí)功率.
本系統(tǒng)中，為了便于觀察各個(gè)機(jī)架的運(yùn)行狀態(tài)，將同一機(jī)架上的轉(zhuǎn)速信號(hào)和扭矩信號(hào)合并后在一個(gè)波形圖表中顯示;
為了便于觀察鋼管軋制過程中軋制力的變化，將各機(jī)架的扭矩信號(hào)合并后放在一起顯示.
測(cè)得的數(shù)據(jù)，附加以時(shí)間信息，保存到Excel表格中.
這用到了LabVIEW的Office報(bào)表生成工具，需要必要的模塊和相應(yīng)的設(shè)置.
計(jì)數(shù)完成后，關(guān)閉中斷，關(guān)閉設(shè)備，返回錯(cuò)誤號(hào)，該部分程序如圖7所示.
4.
3測(cè)試系統(tǒng)主界面及測(cè)量結(jié)果該測(cè)量系統(tǒng)主界面如圖8所示，其中包括板卡狀態(tài)指示、參量設(shè)置、板卡基地址、錯(cuò)誤顯示、測(cè)量結(jié)果顯示等.
由于轉(zhuǎn)速傳感器的測(cè)量通道為12，13，14，故轉(zhuǎn)速值應(yīng)從12開始索引.
為了避免不設(shè)采樣頻率引起系統(tǒng)錯(cuò)誤，系統(tǒng)采樣間隔初始值設(shè)為50ms.
選項(xiàng)卡控件中除了數(shù)組顯示控件用于顯示當(dāng)前的轉(zhuǎn)速值和扭矩值外，還放置4個(gè)波形圖表用于分別顯示3個(gè)機(jī)架的轉(zhuǎn)速和扭矩，以及各個(gè)機(jī)架的扭矩對(duì)比.
圖9為在鋼管軋制過程中3個(gè)機(jī)架主軸扭矩的變化對(duì)比圖.
為確保信號(hào)不失真，板卡提供了直流偏置電壓，因而測(cè)量初值并不處在理想的零點(diǎn)，會(huì)有一定的提升.
該板卡的零點(diǎn)位于10K位置處，測(cè)量范圍為5K～15K.
實(shí)際測(cè)量時(shí)，應(yīng)先對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，并測(cè)試機(jī)架在空載時(shí)，各機(jī)架的扭矩值.
本次鋼管軋制過程中，工控軟件設(shè)定的各機(jī)架主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速值分別為12r/min，15r/min，18r/min，測(cè)量結(jié)果如圖9所示.
5結(jié)論
針對(duì)主軸轉(zhuǎn)速和扭矩測(cè)量的問題，本文以某鋼管軋機(jī)3個(gè)機(jī)架主軸為研究對(duì)象，采用扭矩傳感器、通用的PCI板卡、計(jì)算機(jī)及LabVIEW軟件等來構(gòu)建測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)定主軸轉(zhuǎn)速、扭矩和實(shí)時(shí)功率.
通過調(diào)用庫(kù)函數(shù)節(jié)點(diǎn)，應(yīng)用調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的方法，能夠用普通的數(shù)據(jù)采集卡與LabVIEW來構(gòu)建測(cè)控系統(tǒng).
使得國(guó)產(chǎn)板卡的價(jià)格優(yōu)勢(shì)與LabVIEW強(qiáng)大的編程能力相結(jié)合，促進(jìn)測(cè)控系統(tǒng)在工業(yè)系統(tǒng)中的應(yīng)用和普及.
該系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)，通過子VI調(diào)用的方法，將程序功能模塊化，縮短了編程時(shí)間，方便項(xiàng)目管理，并增強(qiáng)了程序的可讀性.
該測(cè)量程序能夠準(zhǔn)確、快速、可靠地獲取各個(gè)機(jī)架主軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩值.
且該系統(tǒng)程序具有很強(qiáng)的通用性，可直接應(yīng)用于其他旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速和扭矩的測(cè)量.
作者：袁東磊 黃慶學(xué) 李昕濤 同育全 申寶成 單位：太原科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院
第二篇
1DZ-H擴(kuò)散硅液位變送器工作原理
被測(cè)介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上(不銹鋼或陶瓷)，使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力呈正比的微位移，使傳感器的等效電阻值R變?yōu)镽'，根據(jù)擴(kuò)散硅的特性可知R'=1/(d1·d2·p·S)，(1)式中d1為擴(kuò)散硅的壓阻特性系數(shù);
d2為擴(kuò)散硅受力與發(fā)生位移的線性比例系數(shù);
p為傳感器所在介質(zhì)位置的壓強(qiáng);
S為傳感器膜片的面積。
當(dāng)液位變送器投入到被測(cè)液體中時(shí)，傳感器受到的壓力為p=ρ·g·H+po，(2)式中ρ為被測(cè)液體密度;
g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?
po為液面上大氣壓;
H為變送器投入到液體的深度。
DZ-H擴(kuò)散硅液位變送器采用+24V的直流電源供電，根據(jù)伏安特性I=E/(R'+r)，(3)式中E為電源電壓;
R'為傳感器受壓后的阻值;
r為250Ω的采樣電阻，r?R'，忽略r的大小I≈E/R'.
(4)綜合式(1)、式(2)、式(4)可得I=E·d1·d2·S(ρ·g·H+po).
(5)由式(5)可知，液體的深度H與測(cè)得的電流I呈線性關(guān)系，傳感器輸出4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。
但是由于空氣大氣壓po的存在，給輸出信號(hào)帶來了4mA的偏置電流，可以通過硬件的方法進(jìn)行校正。
2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)采用STC12C5A60S2單片機(jī)作為控制器，對(duì)采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
單片機(jī)可采集的信號(hào)為0～5V標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，而變送器輸出的是4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，因此，需要設(shè)計(jì)壓流轉(zhuǎn)換電路將標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。
本設(shè)計(jì)通過與變送器串接250Ω相對(duì)誤差為0.
1%的高精密采樣電阻器，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為1～5V的電壓信號(hào)，然后通過一個(gè)高阻抗的差動(dòng)放大電路，將減去1V的基值電壓，得到0～4V的電壓信號(hào)，再經(jīng)過運(yùn)算放大器放大1.
25倍，最后得到標(biāo)準(zhǔn)的0～5V電壓信號(hào)，送給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示[4，5]。
2.
1傳感采集電路的設(shè)計(jì)DZ-H擴(kuò)散硅液位變送器是電流型變送器，采用+24V電源供電，將測(cè)量水深轉(zhuǎn)換為4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，本設(shè)計(jì)采用250Ω精度為0.
1%的精密電阻器作為壓流轉(zhuǎn)換元件，得到1～5V的電壓信號(hào)，供后面的電路進(jìn)行處理，其模塊電路如圖2所示。
2.
2帶零點(diǎn)補(bǔ)償?shù)牟罘址糯箅娐窞榱说玫?～5V的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，就必須將傳感采集模塊得到的1～5V的電壓信號(hào)減掉1V的基值電壓，然后再進(jìn)行放大，因此，需要設(shè)計(jì)提供1V電壓的零點(diǎn)補(bǔ)償電路。
本設(shè)計(jì)采用電壓細(xì)分技術(shù)，可以精確地得到0.
8～1.
3V之間的任意電壓，不僅滿足了系統(tǒng)的要求，還能減小系統(tǒng)誤差。
得到0～4V的電壓信號(hào)后，要想得到0～5V的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，需要將其放大1.
25倍，供單片機(jī)處理使用。
本設(shè)計(jì)首先用電壓跟隨器，來隔離采集電路和放大電路之間，防止2個(gè)模塊電路相互干擾。
采用高阻抗差分放大電路，具有差分電路的性能，不僅可以抑制共模信號(hào)造成的偏差，還可以在一定程度上抑制溫度漂移。
在2個(gè)運(yùn)放LM324的反相輸入端，用1kΩ的固定電阻器和2kΩ的滑動(dòng)變阻器代替2kΩ的固定電阻器，這樣可以精確調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，確保放大倍數(shù)為1.
25，減小系統(tǒng)的誤差，其模塊電路圖如圖3所示。
2.
3單片機(jī)最小系統(tǒng)電路與顯示電路本系統(tǒng)采用STC12C5A60S2單片機(jī)作為總的控制器，進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。
STC12C5A60S2自身帶有10位的A/D轉(zhuǎn)換器，完全可以滿足本系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)換精度的要求。
擴(kuò)散硅變送器輸出的電流信號(hào)經(jīng)過處理后，最后轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)，送給單片機(jī)進(jìn)行處理，經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)運(yùn)算后，轉(zhuǎn)換為4位十進(jìn)制數(shù)據(jù)，用數(shù)碼管SM4105進(jìn)行顯示。
數(shù)碼管采用74LS164進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并采用虛擬I/O口技術(shù)，通過I2C數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)傳送給74LS164，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管進(jìn)行顯示。
另外，DZ-H擴(kuò)散硅變送器需要用到+24V電源供電，而單片機(jī)和顯示模塊需要+5V電源供電，為了避免因設(shè)備工作時(shí)需要多路電源供電帶來的不便，本系統(tǒng)采用B2405S電壓轉(zhuǎn)換模塊，將+24V的電壓直接轉(zhuǎn)換為+5V電壓，供單片機(jī)使用，也使設(shè)備的安裝更加簡(jiǎn)捷[6～8]。
3軟件設(shè)計(jì)
軟件部分對(duì)單片機(jī)和液位傳感器的初始化，并對(duì)采集到的電壓進(jìn)行保留2位小數(shù)的處理，然后對(duì)采集到的電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并對(duì)A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果Res進(jìn)行分段處理。
通過對(duì)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，得知各段的水深值Disp和A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果Res之間均是線性關(guān)系，符合Disp=k·Res-b的形式，但不同段的Res值對(duì)應(yīng)的k和b的值不同。
不同段的Res值經(jīng)過不同的運(yùn)算之后，最后將處理后的值保存在Disp，送顯示模塊進(jìn)行顯示，系統(tǒng)的軟件流程如圖4。
4實(shí)驗(yàn)結(jié)果
1)溫度對(duì)DZ-H擴(kuò)散硅變送器的影響DZ-H擴(kuò)散硅變送器的工作溫度在-20～60℃，將變送器分別放在不同的水溫下，測(cè)量不同深度時(shí)變送器的輸出電流，轉(zhuǎn)換為測(cè)量深度后與實(shí)際深度作對(duì)比，得到的結(jié)果如表1所示。
對(duì)上表的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以看出:在DZ-H擴(kuò)散硅變送器的工作溫度范圍之內(nèi)，隨著溫度的上升，變送器的輸出電流略有上升，當(dāng)快要達(dá)到變送器的極限工作溫度時(shí)，會(huì)有較大的變化，由于溫度變化引起的最大溫漂誤差為0.
07mA/℃，平均溫漂誤差為0.
06mA/℃。
因此，在變送器的工作溫度范圍之內(nèi)，溫度對(duì)變送器測(cè)量精度的影響可以忽略。
2)DZ-H擴(kuò)散硅變送器測(cè)量液位的數(shù)據(jù)分析在采用二線式擴(kuò)散硅液位變送器進(jìn)行水深測(cè)量時(shí)，根據(jù)變送器的工作原理p=ρ·g·H+po，實(shí)際由水深產(chǎn)生的壓強(qiáng)，等于測(cè)量得到的壓強(qiáng)減去水面上由于大氣壓產(chǎn)生的壓強(qiáng)po[9，10]。
但是由于變送器受到試驗(yàn)環(huán)境里水流等的影響，再加上元器件本身的制造工藝誤差等原因，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果無法避免地存在誤差。
2013年5月4日，在南京市中山碼頭進(jìn)行了測(cè)試，對(duì)得到的數(shù)據(jù)如表2所示。
對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到本次測(cè)試結(jié)果的最大偏差為0.
04m，最大相對(duì)誤差為2%，平均相對(duì)誤差為0.
775%，同時(shí)從Matlab仿真對(duì)比的曲線看出:實(shí)際水深和測(cè)量值的曲線幾乎重合，只在個(gè)別數(shù)據(jù)有較大偏離，但總體上還是可以達(dá)到對(duì)精度的要求。
根據(jù)以上測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在Matlab里進(jìn)行繪圖，得到實(shí)際水深與電流的曲線，如圖5所示。
5結(jié)論
本文針對(duì)目前國(guó)內(nèi)水位監(jiān)測(cè)控制存在的弊端，設(shè)計(jì)了一種基于DZ-H擴(kuò)散硅變送器的水位測(cè)量系統(tǒng)。
通過對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析，DZ-H擴(kuò)散硅變送器在工作的溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的上升，測(cè)量結(jié)果會(huì)略有上升，但是溫漂引起的誤差比較小，在可以接受的范圍內(nèi)。
對(duì)水位的測(cè)量也比較準(zhǔn)確，完全滿足航道船閘水位監(jiān)測(cè)對(duì)精度的要求，在航道船閘水位監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中有具有較好的應(yīng)用前景。
作者：徐磊 時(shí)維鐸 邢玉秀 徐振 李陽 單位：南京林業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院
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