如何使用虛擬儀器技術(shù)實現(xiàn)多路溫度測控系統(tǒng)

　　我們開發(fā)氮氧化物化學(xué)發(fā)光法分析儀時，整個系統(tǒng)有三處需要溫度測控：反應(yīng)室，鉬轉(zhuǎn)換室，光子計數(shù)器 PMT。反應(yīng)室中的溫度對化學(xué)反應(yīng)（一氧化氮與臭氧反應(yīng)）有一定的影響，我們要找到最佳溫度，使反應(yīng)效率最大。鉬轉(zhuǎn)換室的溫度影響二氧化氮轉(zhuǎn)換為一氧化氮的效率，因此也需要效率最大時的溫度。溫度測量與控制的要求是：反應(yīng)室的測控溫度范圍為：30— 70OC，波動：±0.5 OC；鉬轉(zhuǎn)換室的測控范圍為：250—370 OC，波動：±3 OC。光子計數(shù)器 PMT 受溫度的影響很大，溫度越高光子計數(shù)器 PMT 的暗計數(shù)越高。在對光子計數(shù)器 PMT 制冷的同時，對它的溫度也進行監(jiān)視，以確定其是在低溫（約 5OC）環(huán)境下工作。系統(tǒng)要求測溫精度為 0.05OC。為保證系統(tǒng)要求，縮短系統(tǒng)開發(fā)時間，我們采用了美國國家儀器公司（National Instruments）的圖形化編程軟件系統(tǒng) LabVIEW 和數(shù)據(jù)采集卡 Lab-PC-1200，構(gòu)建了分析儀的整個溫度測控系統(tǒng)。在構(gòu)建系統(tǒng)過程中，解決了數(shù)據(jù)采集卡的多路測量與輸出控制的問題，在一定的硬件條件下，優(yōu)化程序進一步提高系統(tǒng)測控性能。對于基于虛擬儀器構(gòu)建多路測控系統(tǒng)進行了初步的探討。

　　溫度測控系統(tǒng)組成

　　該系統(tǒng)將計算機，強大的圖形化編程軟件和模塊化硬件結(jié)合在一起，建立起具有靈活性的基于計算機的測量與控制應(yīng)用方案，最終構(gòu)建起滿足自己需求的系統(tǒng)。系統(tǒng)由以下幾個部分組成：計算機，LabVIEW，數(shù)據(jù)采集卡，溫度傳感電路，加熱控制電路。溫度信號由傳感器轉(zhuǎn)換為電壓信號，再經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡進入計算機，在計算機上運行的 LabVIEW 程序?qū)斎氲臄?shù)據(jù)進行分析處理，將結(jié)果由計算機顯示出來，同時通過數(shù)據(jù)采集卡輸出控制信號給外部加熱控制電路，達到測量與控制溫度的作用。

　　其中數(shù)據(jù)采集卡 Lap-PC-1200 是一種低廉的， 在計算機上使用的板卡。它可以采集模擬信號，數(shù)字信號，擁有定時器的功能，同時還具有模擬輸出的功能。該數(shù)據(jù)采集卡具有高性能的數(shù)據(jù)采集與控制能力，可用于實驗室測試，生產(chǎn)測試，以及工業(yè)監(jiān)視和控制。我們主要使用的是該卡的模擬輸入與模擬輸出的功能。Lab-PC-1200 數(shù)據(jù)采集卡具有八個模擬輸入通道，兩個模擬輸出通道。八個模擬輸入通道 ACH0-ACH7，其內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器是 12bit 逐步逼近式，你可以將其設(shè)定為八個單端信號輸入方式或四個差動信號輸入方式。該卡具有三種不同的模擬輸入模式：RSE，NRSE，DIFF 輸入模式。我們設(shè)置的是 RSE 輸入模式，RSE 輸入模式是指所有輸入信號都是參考公共地 AGND（公共地在這里是指模擬輸入地）。Lab-PC-1200 的模擬輸入還可以選擇單極性或雙極性。選擇單極性，輸入電壓范圍為 0 to 10 V，0V 對應(yīng) 0 hex，而 10 V 對應(yīng) FFF hex（4095 decimal）。選擇雙極性，輸入電壓范圍為 -5 to +5 V。我們設(shè)置模擬輸入為單極性。兩個模擬輸出通道 DAC0OUT 與 DAC1OUT，你可以設(shè)置模擬輸出通道為單極性或雙極性輸出。單極性輸出范圍為 0 to 10 V，數(shù)值范圍為 0 to 4095 （0 to FFF hex）。雙極性輸出范圍為 -5 to +5 V，數(shù)值范圍為 -2048 to 2047 （F800 hex to 7FF hex）。我們設(shè)置的是模擬輸出為單極性。刷新模擬輸出的電壓，這共有兩種方式：一種叫立即刷新模式（immediate update mode），當你一有數(shù)據(jù)寫入數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）時，其輸出電壓就刷新。另一種叫延遲刷新模式（delayed update mode），只有探測到計數(shù)器 A2 或 EXTUPDATE 是低電平時，其輸出才會開始刷新。我們設(shè)置的是立即刷新模式。 DAC0OUT 對應(yīng)模擬輸出通道 0，DAC1OUT 對應(yīng)模擬輸出通道 1。AGND 是這兩個模擬輸出端的參考地。
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