基于虚拟仪器技术的钢管卡压力测试装置设计与开发
基于LabVIEW的压力测试系统设计
基于LabVIEW的压力测试系统设计作者：李豪帅王高来源：《电子世界》2014年第19期【摘要】设计了压力测试系统，该系统以压力传感器、信号调理电路、数据采集卡、PC 机为硬件开发平台，以图形化编程语言LabVIEW为软件开发平台，将虚拟仪器技术运用到压力测试中。
结果表明，本设计各项功能运行情况良好，使工作效率和准确性都得到较大提升，同时也减少了故障率，能够有效地应用于各种通用的测试系统中。
【关键词】压力测试;LabVIEW;虚拟仪器一、引言压力是过程生产中四大重要参数之一，它是检测生产过程能否完全可靠正常运行的重要参数指标。
目前很多传统的压力测试多采用手动方式或者是单片机来采集相关测试信息。
其测试系统功能单一，开发周期长，功能难以扩展，测试精度不高[1]。
应用LabVIEW虚拟仪器技术能按照客户的需求来设计仪器，方便灵活而且开发周期短。
它不仅降低了仪器成本，而且提高了工作效率[2]。
本文应用LabVIEW软件设计的压力测试系统，包括压力传感器、信号调理电路、数据采集与传输和计算机软件模块等。
二、压力测试系统硬件部分设计压力测试系统的硬件由压力传感器、信号调理电路、数据采集卡及PC机等组成，压力信号的处理过程是：压力传感器把压力转换成电信号，经过调理电路，将信号放大，通过数据采集卡采集，再送入PC机进行各种处理。
1.压力传感器压力传感器是用金属弹性体将压力转换为应变的功能元件，通过粘贴在弹性体敏感表面的电阻应变计及其以一定方式组成的电桥网络，在外加电源的激励下，实现压力、应变、电阻变化、电信号变化等转换环节的一种压力传感器[3]。
此硬件系统主要利用陶瓷压力传感器AP681来测量压力信号。
2.信号调理电路设计信号调理电路，是把模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出或其他目的的数字信号。
包括零点调整电路，信号的放大、滤波、隔离电路，多路数据转换电路及电源电路。
3.数据采集卡的选择本系统采用研华PCI-1711，该数据采集卡完全符合PCI规格Rev2.1标准。
国家级大学生创新训练项目申报书(基于虚拟现实(VR)技术与仿真实验研究)
附件2：级大学生创新训练项目申报书项目名称：基于虚拟现实（VR）技术的仿真实验研究学院：指导教师：项目组成员：教务处制2016年 4 月 26 日填写说明1、凡申报级大学生创新训练项目必须填写申报书。
2、向学校报送本申报书时，一式3份，并报送申报书电子文档。
3、本表填写容必须与事实相符，表达准确，数字一律填写阿拉伯数字。
4、打印格式：（1）纸为A4大小，双面打印；（2）文中小标题为四号、仿宋、加黑；（3）栏正文为小四号、仿宋。
写有关实验室名称，可以多个。
2.“来源项目类别”栏填写“863项目”、“973项目”、“自然科学基金项目”、“省级自然科学基金项目”、“教师横向科研项目”、“企业、社会委托项目”以及其他项目标识。
一、项目组成员分工二、立项背景和依据（包括研究目的、意义、国外研究现状分析及评价）研究背景：VR（Virtual Reality，即虚拟现实，简称VR），是由美国VPL公司创建人拉尼尔（Jaron Lanier）在20世纪80年代初提出的。
其具体涵是：综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。
虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。
它利用计算机生成一种模拟环境，利用多源信息融合的交互式三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。
2016年是VR产业爆炸发展的一年，鉴于当前机械行业实验室的高耗能、高耗材、以及对部分加工材料高精度等的加工要求，为了节约实验成本，降低实验失误率，我们可以使用基于VR技术的高仿真度虚拟现实实验室进行模拟实验，还原真实实验数据，并可以反复应用，具有利用率高，易维护等诸多优点。
研究目的、意义:研究并开发基于VR技术的虚拟现实实验室的目的在于构建一个与现实全真化模拟的虚拟平台，所有能在现实实验室中进行的实验步骤均可转移至虚拟实验室中进行。
使用虚拟实验室的好处在于比起现实的实验室有高保障的安全性，而且实验能反复进行，节省实验材料，节约实验成本，适用于进行大规模多频次的预实验，利用率高，易于维护。
强力推荐：基于虚拟仪器的压力监测系统(毕业设计)
强力推荐：基于虚拟仪器的压力监测系统(毕业设计) 摘要生产过程参数的智能监测是实现自动化的重要标志，监测到的数据需要进行实时采集、传送、处理。
随着计算机技术、通信技术的迅速发展，虚拟仪器率先由美国于20世纪80年代末研制成功，它是计算机系统与仪器系统技术相结合的产物。
其运用配套的虚拟仪器开发软件，借助PC机超强的计算处理能力而被广泛的运用于工厂的各种数据监测与处理。
本设计为多通道压力监测系统，用来监测来自各处不同的压力变化情况。
实现4路压力的实时监测、波形显示。
具体为应用LabVIEW 图形化编程软件和LabJackU12数据采集卡设计4通道压力监测系统，采用压力传感器，对4路压力数据进行采集、分析处理、存储显示，实现压力数据的曲线和数字实时显示，并具有超限报警功能，并对数据进行统计分析，利用EXCEL工具箱实现报表输出。
本系统包括三个基本硬件部分：压力传感器，数据采集卡，PC机。
其中，压力测量利用AK-4型数字压力传感器，传感器输出的4-20mA信号送入调理电路转换为1-5V电压信号，再送入LabJack U12数据采集卡将模拟量到数字量的转换，并输入到PC机中，然后利用PC机中的LABVIEW图形化编程软件将输入的电压信号处理输出并且显示，并对信号进行分析对超限信号起到报警功能。
关键词：压力监测 LABVIEW 数据采集ABSTRACTIntelligent monitoring of the production parameters is an important symbol to automate. The monitoring of the data requires real-time acquisition, transmission, processing. With computer technology, communication technology, the rapid development of the first virtual instrument was developed in thelate 80 by the United States in the late 20th century, the successful development of computer systems and equipment, it is the product of the combination system technology. Its application supporting the development of virtual instrument software, with PC-super-computing processing power has been widely used in a variety of plant data monitoring and processing.The design for the multi-channel pressure monitoring system, used monitor the pressure from changes in various parts. Pressure to achieve 4-way real-time monitoring, waveform display. Specifically for the application of LabVIEW graphical programming software and LabJackU12 Data Acquisition Card Design 4-channel pressure monitoring system, using pressure sensors, pressure on the 4-way data collection, analysis and processing, storage, display, realization of the curve of pressure data and digital real-time display, and has The more limited alarm functions, and statistical analysis of data using EXCEL toolbox to achieve report output.The system consists of three basic hardware components: pressure sensors, data acquisition card, PC machine. Among them, pressure measurement using AK-4 type digital pressure sensor, the sensor output 4-20mA signal into the conditioning circuit is converted to 1-5V voltage signal, and then into the LabJack U12 data acquisition card will be analog to digital conversion, and enter the to a PC machine and then use the PC, the LABVIEW graphical programming software to input the output voltage signal processing and displays, and signal analysis of the overrun alarm signal to play.Key words: Pressure monitor Labview Data acquisition目录第一章绪论 ........................................................................... ................................................. 5 1.1 引言 ........................................................................... ....................................................... 5 1.2 课题的提出与意义 ........................................................................... ............................... 6 1.3课题的实现 ........................................................................... ........................................... 6 第二章压力监测系统总体设计 ........................................................................... ................. 7 2.1设计思路 ........................................................................... ............................................... 7 第三章压力传感器 ........................................................................... ..................................... 9 3.1 压力传感器定义 ........................................................................... ................................... 9 3.2 压力传感器分类 ........................................................................... ................................... 9 3.3 传感器的使用原则 ........................................................................... ............................... 9 3.4 传感器的选用 ........................................................................... ..................................... 11 3.4.1 传感器的选用 ........................................................................... .............................. 11 3.4.2 AK-4型压力传感器特点 ........................................................................... ............. 12 3.4.3 AK-4型压力传感器性能技术指标 (12)第四章数据采集 ........................................................................... ....................................... 13 4.1数据采集 ........................................................................... ............................................. 13 4.2LABJACK数据采集卡 ........................................................................... ........................... 13 4.2.1LabjackU12简介 ........................................................................... ........................... 14 4.2.2数据采集硬件配置 ........................................................................... ....................... 15 4.2.3数据采集的软件驱动 ........................................................................... ................... 15 第五章虚拟仪器的概述 ........................................................................... ........................... 17 5.1 虚拟仪器的概念 ........................................................................... ................................. 17 5.2 虚拟仪器的组成 ........................................................................... ................................. 18 5.3 虚拟仪器的特点及优势 ........................................................................... ..................... 20 5.4 虚拟仪器与传统仪器的比较 ........................................................................... ............. 21 第六章软件设计 ........................................................................... ....................................... 23 6.1程序主界面 ........................................................................... ......................................... 23 6.2程序各部分设计 ........................................................................... ................................. 25 6.2.1存盘程序的后面板界面 .......................................................................................... 25 6.2.2 Labjack信号采集 ........................................................................... ......................... 26 6.2.3 信号采集的通道设置 ........................................................................... .................. 27 6.3压力监测功能的实现 ........................................................................... . (28)总结 ........................................................................... ....................................................... 30 谢辞 ........................................................................... ....................................................... 31 参考文献 ........................................................................... . (32)4大连交通大学2021届本科生毕业设计（论文）第一章绪论1.1 引言压力是人们所熟知的名词，在认知中的压力定义有很多,施加在物体上的力则是普遍认为。
基于LabVIEW的液压试验测控系统的开发
基于LabVIEW的液压试验测控系统的开发杨涛;楠丁;侯守全【摘要】为了实时采集液压试验系统中的压力、流量、温度等参数,并对流量进行闭环控制,开发了一套基于LabVIEW的测控系统.根据测控系统的要求,选择PCI数据采集卡作为系统硬件,并建立了软件程序的框架结构.给出了连续采集需要调用的函数,结合LabVIEW的PID模块设计了数据采集与PID调节部分的程序框图.利用煤油作为流体介质的测控实例表明,该系统实现了数据连续采集以及流量自动调节等功能.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】4页(P62-65)【关键词】测控系统;LabVIEW;虚拟仪器;PCI数据采集卡;电液比例控制【作者】杨涛;楠丁;侯守全【作者单位】内蒙古工业大学机械学院,呼和浩特010051;内蒙古液压技术研究所,呼和浩特010051;内蒙古工业大学机械学院,呼和浩特010051;内蒙古液压技术研究所,呼和浩特010051;内蒙古工业大学机械学院,呼和浩特010051;内蒙古液压技术研究所,呼和浩特010051【正文语种】中文【中图分类】TP273+.50 引言液压传动主要是利用液体压力能来传递能量[1]。
液压传动系统一般具有结构轻巧、传动比大、运行平稳、易于实现无级调速及能实现自动控制等众多优点，而被广泛应用于工业生产的各个领域[2-3]。
文中研发了一套液压试验测控系统，通过电液比例阀控制管路流量，并通过3个气动球阀控制3个工作管路的启闭。
试验系统包括管路部分与测控部分，测控部分采用上位机—下位机控制模式，由上下位机共同构成测控部分。
基于该测控系统，可以实现如下具体功能：试验数据的高速连续采集；液体流量的自动调节；数据文件自动创建与存储，历史数据的读取与曲线的生成，一键生成历史报表等。
测控系统选择了LabVIEW作为其软件载体。
LabVIEW不仅可以作为一个开发平台，应用于一般的数据管理、科学计算等方面应用程序的开发，其最大的优势还在于测控系统的开发。
虚拟仪器软件开发平台介绍
虚拟仪器技术起源于20世纪80年代， 随着计算机技术和图形化编程语言的 快速发展，虚拟仪器逐渐成为一种重 要的测量和自动化控制工具。
虚拟仪器优势及应用领域
灵活性
虚拟仪器可以通过软件编程实现各种 复杂和定制化的功能，满足不同应用 需求。
可扩展性
虚拟仪器可以方便地添加新的功能和 模块，实现系统功能的升级和扩展。
信号可视化
提供信号可视化工具，将处理后的 信号以图形化方式展示，便于用户 直观了解信号特性和处理效果。
软件架构设计
模块化设计
采用模块化设计思想，将虚拟仪器软件划分为多个功能模块，降 低系统复杂性，提高可维护性和可扩展性。
层次化结构
构建层次化的软件架构，包括数据采集层、信号处理层、应用层 等，实现不同层次间的解耦和高效协作。
03
支持多通道数据的同步采集，确保不同通道间数据的时序一致
性和准确性。
信号处理技术
数字信号处理算法
运用数字信号处理算法（如滤波、 变换、谱分析等）对采集到的信 号进行加工和处理，提取有用的 特征信息。
实时信号处理
支持实时信号处理功能，能够在数 据采集的同时进行信号处理和特征 提取，满足在线监测和实时控制的 需求。
易用性指标
涉及用户界面设计、操作流程简化等，衡量 平台的易用程度。
功能指标
涵盖虚拟仪器组件数量、类型、数据处理能 力等，体现平台的功能丰富程度。
稳定性指标
考察平台的故障率、恢复能力等，确保平台 的稳定运行。
对比分析不同平台优缺点
平台A
优点包括丰富的组件库和强大的数据处理能 力，但操作相对复杂，学习成本较高。
03
支持自定义模块开发，满足用户个性化需求
基于虚拟仪器的压力监测系统
第1章绪论1.1论文背景随着天然气使用的普及，越来越多的天然气开始被应用于居民的生活以及各行各业的工作中。
随之而来的就是更多的天然气管道被铺设在城市以及工业现场。
天然气开始担任更多的关键角色，比如医院，工厂，学校的供暖设施，居民的日常生活等。
这就对供气站的供气质量提出了更高的要求。
当供气站的供气压力由于阀门堵塞而变的很小时，经过管道的运输减压，到达使用端时供气压力已经不能使天然气被正常使用了。
或则当高压段的阀门没有很好的减压，而使天然气在管道中以很高的压力来传输时，就有可能使管道爆破，而天然气又属于易燃易爆的气体，这样就会带来安全事故。
所以对供气站供气压力的检测是非常重要的。
天然气中转站图1-1一般分为高压中转站和中压中转站。
其中高压中转站一般设立在天然气被开采的那一端，它主要负责将天然气运输到各个城市。
中压中转站一般设立在大型医院，工厂或则居民区里，它主要负责将天然气运输到各个使用端口。
而压力记录仪一般就使用在天然气中转站中。
用来实时的监测管道的压力。
图1-1天然气中转站示意图一般我们是在供气站阀门的两侧来采集压力值，根据两侧的压力值来判断出当前阀门是否正常工作，再分别根据两侧的压力值来判断压力是否超出了标准范围，从而采取相应的措施。
所以为了保证天然气的供气质量，对压力的监测是非常重要的。
当供气压力不正常的时候，现场工人就能够及时的去调整减压阀门或则检查运输管道。
如上图所示，由高压侧运输过来的天然气首先经过中压进气阀门的调节，然后由过滤器过滤，由于运输过来的天然气里可能含有杂质，所以必须要经过过滤器来过滤杂质，否则，运输时间长了以后就有可能堵塞阀门或则管道，从而造成通气不畅。
在经过过滤器之后，就要由我们的压力检测设备来检测主调压阀之前的压力值了，进口的压力范围一般在0.02～0.8MPa，所以，在高压侧我们要采用一个量程大的压力记录仪P1，在经过主调压器之后，管道气体的压力范围一般在1.5～440KPa 之间，所以我们采用一个量程小的压力记录仪P2 来测量压力就行了。
基于PXI虚拟仪器的机械工程测试系统开发
用 计算 机 屏 幕 提 供 仪 器 虚 拟 界 面 的可 重 用 测 量 仪
器 。虚拟仪 器 系统 采 用 模 块 的方 式 搭 建 ， 块 之 间 模 用 标 准总线 连接 起 来 ， 成 一 套 完 整 的数 据 采 集 和 形 测 试 系统 。Ｐ 总线 规 范 是 一 种 新 的开 放 式 、 块 ＸＩ 模
产 品 的机 电一 体化 和生 产过 程 自动化 程度 的不 断提 高， 机械 工程 的测试 系 统越来 越 复杂 ， 已成为 整个 它 机 械设备 研制 、 开发 、 用 和教学 过程 中不 可或 缺 的 应
１ Ｐ 虚 拟 仪 器 及 Ｌ ＶＩ Ｗ 技 术 简 介 ＸＩ ＡＢ Ｅ
虚拟 仪 器 是 由计 算 机硬 件 资 源 ， 块 化仪 器 硬 模 件 和用 于数 据分 析 、 程 通 讯 及 图 形 用户 界 面 的 软 过 件 组成 的测 控 系统 ， 一 种 由计算 机操 纵 的模 块 化 是
部分 。
欢迎 界嘲
械 工程 测试 系统 主界 用 户密 码 录
参数设置 ｌ Ｉ 应变测试ｌ Ｊ 位移测试 Ｉ 压力测试ｌ流量测试ｌ 温度测 Ｉ Ｉ Ｉ
信 号 调 理 器 采 ＝＝Ｉ＝＝ ＝＝ ＝ 集 ＝ 数据 通 采 集 道 设 置
２ 系统 设 计 方 案
饕ｌ 耋ｆ ＂ ｆｆ Ｉｌ 析 婆 ｌ 析 析 募
发， 以计算 机为 中心 ， 利用 数 据采 集 与传感 器 相结合
的方式 构成 现代 测 试 系 统 ， 众 多 的 测 试 仪 器 功 能 将
原ｌ 自 平Ｉ
波ｌ 始ｌ 功 滑Ｉ 形ｆ 率 理Ｊ 处ｌ 显
信ｌ 示 设ｌ 息Ｉ 置ｌ
基于Labview的压力测试系统
现代检测技术综合设计报告课程设计题目：基于虚拟仪器的压力测量系统学院名称：电子与信息工程学院专业：电气工程及其自动化班级：电气12-1姓名：杨育新学号同组者姓名：指导教师：黄晶日期：～目录一、任务书．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1二、总体设计方案2.1 现代测控技术发展概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12.2 自动检测系统的原理框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2三、压力传感器3.1 传感器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23.2 工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23.3 工作特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3四、硬件设计4.1 应变片的测量转换电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34.2 电桥的放大电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44.3 压力测量的总电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5五、Labview软件设计5.1 程序流程图的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65.2 前面板的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65.3 实验框图的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8六、调试情况及结论6.1 程序的调试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．126.2 实验结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14七、课程设计心得体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14参考资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14一、任务书用虚拟仪器Labview软件来编写压力测量系统。
基于LabVIEW的压力传感器测试系统
3、调试与优化：完成编程后，我们需要对系统进行调试与优化，确保系统 能够准确地测量压力数据，并达到预期的性能指标。
Байду номын сангаас能特点
基于LabVIEW的压力传感器测试系统具有以下功能特点：
1、实时显示压力值：系统可以实时显示压力传感器的测量值，方便用户随 时掌握压力情况。
2、数据记录与分析：系统可以将压力数据记录下来，并进行分析和处理， 如求取平均值、最大值和最小值等。
3、可视化界面：系统提供可视化界面，方便用户进行操作和维护。
4、远程控制：系统可以通过网络实现远程控制，便于用户对测试系统进行 远程管理和监控。
应用案例
基于LabVIEW的压力传感器测试系统在工业和科研领域有着广泛的应用。在 工业生产中，该系统可以用于监测生产过程中的压力变化，保证生产过程的安全 与稳定。例如，在石油化工行业中，压力传感器被用来监测反应釜内的压力变化， 防止因压力过高或过低而引起的安全事故。
背景
压力传感器是一种将压力信号转换为电信号的装置，它广泛应用于工业和科 研领域中。在工业生产中，压力传感器被用来监测生产过程中的压力变化，以保 证生产过程的安全与稳定。在科研领域中，压力传感器被用来进行各种科学实验， 如流体动力学实验、发动机测试等，以获取准确的压力数据。
LabVIEW
LabVIEW是一种图形化编程语言，它由美国国家仪器公司（National Instruments）开发。LabVIEW采用图形化的编程方式，使得编程变得简单易懂， 特别适合于测试、测量与控制系统等领域。在LabVIEW中，用户可以通过拖拽控 件和函数块来创建程序，无需编写大量的文本代码。此外，LabVIEW还提供了大 量的库函数和工具，可以帮助用户快速地构建复杂的测试系统。
基于Lab Windows-CVI平台的虚拟仪器的设计与开发共3篇
基于Lab Windows-CVI平台的虚拟仪器的设计与开发共3篇基于Lab Windows/CVI平台的虚拟仪器的设计与开发1随着电子技术的不断发展, 虚拟仪器作为一种数量庞大、功能多样的软件应用程序, 逐渐成为了各行各业进行测量、控制和测试的必备工具。
这些虚拟仪器通过计算机上的物理实验平台, 将传感器和其他实际输入设备的测量数据传输给计算机并进行处理, 最后通过软件界面来呈现出来。
在虚拟仪器的设计和开发领域中, LabWindows/CVI （Laboratory Windows/C语言 Visual Interface）平台已成为一种主流的选择。
这是由于LabWindows/CVI能够提供大量的函数库, 在实现各种测量和分析任务时具有更好的灵活性、可扩展性和稳定性。
本文将介绍如何在LabWindows/CVI平台上进行虚拟仪器的设计和开发，包括以下几个主要方面。
一、LabWindows/CVI软件环境和数据传输方式要实现LabWindows/CVI平台上的虚拟仪器设计和开发, 需要在计算机上安装LabWindows/CVI软件，然后将传感器所得的数据传入计算机。
数据的传输方式可以通过串口通信、USB接口、网口等方式进行，并对数据进行预处理，例如校准、补偿，以确保获得最准确的数据。
二、虚拟仪器的界面设计虚拟仪器的界面设计是虚拟仪器开发的关键。
理智的界面设计能够使用户快速进行各种实验，迅速了解实验结果。
在LabWindows/CVI平台上, 用户可以通过库函数来设计操作面板并实现交互。
LabWindows/CVI提供了丰富的控件（例如按钮、复选框、滑块、列表框和编辑框等），用于构建、显示和操作虚拟仪器界面。
此外，LabWindows/CVI还支持定制控件，以实现更加复杂的界面效果。
三、数据处理和分析算法的实现设计虚拟仪器的另一个重要方面是数据处理和分析算法的实现。
在LabWindows/CVI平台上，用户可以基于C语言自定义函数库来实现数据处理和分析算法，因此可以更加灵活地对接采集数据的传感器类型、样本数、采样间隔等各种参数进行调整。