基于labview的精密電子天平實時監(jiān)測系統(tǒng)

陳康

摘 要：針對傳統(tǒng)高精密電子天平無法實時監(jiān)測的情況。設(shè)計了一套基于Labview的精密電子天平實時監(jiān)測系統(tǒng)，可對質(zhì)量原始數(shù)據(jù)進行二次處理，可實現(xiàn)質(zhì)量數(shù)據(jù)文檔保存的同時，將質(zhì)量變化通過波形圖直接展現(xiàn)出來，直觀地展示質(zhì)量的變化趨勢。

關(guān)鍵詞：Labview;精密天平;實時監(jiān)測

中圖分類號：TH715.116 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）14-0061-02

0 引言

質(zhì)量是表征物體的最基本特征，質(zhì)量及其測量在國民經(jīng)濟建設(shè)的而許多方面都有著廣泛的應(yīng)用，是保證生產(chǎn)、生活、科學(xué)研究的重要手段。電子天平是通過物體在地球引力作用下產(chǎn)生的重力效應(yīng)來側(cè)面反映物體質(zhì)量的儀器，而高精密電子天平因其具有數(shù)字顯示、稱重準(zhǔn)確度高、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好、全自動校準(zhǔn)、操作方便等特點，廣泛應(yīng)用于科研、高等院校、工廠、實驗室的質(zhì)量計量中[1]。

目前，精密電子天平一般都配有串口，以便于數(shù)據(jù)的保存與分析，但均集中在串口數(shù)據(jù)的文本保存。實驗人員需要對原始數(shù)據(jù)進行二次處理以分析質(zhì)量的變化規(guī)律。本文提出的基于Labview的精密電子天平實時監(jiān)測系統(tǒng)，可對質(zhì)量原始數(shù)據(jù)進行二次處理，可實現(xiàn)質(zhì)量數(shù)據(jù)文檔保存的同時，將質(zhì)量變化通過波形圖直接展現(xiàn)出來，直觀地展示質(zhì)量的變化趨勢。

1 監(jiān)測系統(tǒng)簡介

精密電子天平實時監(jiān)測系統(tǒng)是基于Labview運行環(huán)境的軟件系統(tǒng)，Labview是基于數(shù)據(jù)流編譯型圖形編程環(huán)境，采用全圖形化的編程手段，極大地簡化了編程的難度，同時labview為數(shù)據(jù)采集、信號處理和硬件驅(qū)動等提供了豐富的函數(shù)庫和多種強有力的工具箱。完成后，生成獨立的可執(zhí)行文件，確保校準(zhǔn)人員可以在其他PC端正常使用[2]。

監(jiān)測系統(tǒng)主要包括登錄模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、按鍵操作模塊、實時數(shù)據(jù)顯示模塊，操作主界面如圖1所示。

1.1 登錄模塊

質(zhì)量檢測記錄在各行業(yè)中有重要的參考價值，它的保存和修改有嚴(yán)格的要求，不同的操作人員無權(quán)修改和參考他人的檢測記錄。因此，系統(tǒng)設(shè)置了登錄模塊，為不同操作人員提供了不同的用戶名和密碼，登錄界面如圖2所示。

普通用戶，登錄后可以進行常規(guī)的測試、保存打印等工作，測試結(jié)束，打印或保存的報表時，均會有當(dāng)前賬號的信息以確保數(shù)據(jù)的唯一性。系統(tǒng)管理員賬戶則可以通過系統(tǒng)對精密電子天平進行校準(zhǔn)操作。

1.2 參數(shù)設(shè)置模塊

如圖3所示，參數(shù)設(shè)置模塊主要是為了實現(xiàn)上位機與精密電子天平的通訊，實驗人員在參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)置相應(yīng)的“電子天平通訊地址”、“波特率”及“測量間隔時間”，完成設(shè)置后，即可開始對電子天平進行操作，通訊指示燈將實時反映目前上位機與電子天平的通訊情況。

1.3 按鍵操作模塊

按鍵操作模塊主要包括“開始”、“去皮”、“清零”、“保存”、“打印”、“校準(zhǔn)”等功能，其中，“校準(zhǔn)”功能只有在使用管理員賬戶登錄時才會顯示。

系統(tǒng)運行時，會默認(rèn)彈框提醒文檔存儲地址，實驗人員需選擇存儲地址并編輯文檔標(biāo)題，在測試完畢后，操作人員點擊停止，則實時數(shù)據(jù)與實時波形均以Excel形式保存至相應(yīng)的地址下。若已關(guān)聯(lián)打印機，則可點擊打印，直接進行波形圖表的打印[4]。

1.4 實時數(shù)據(jù)顯示模塊

實時數(shù)據(jù)顯示模塊包括兩種，一種是實時數(shù)值的顯示，另一種則是波形圖表顯示。前者主要顯示當(dāng)前測量值，可用于常規(guī)的測量，后者主要用于顯示質(zhì)量的變化趨勢。

2 監(jiān)測系統(tǒng)程序設(shè)計[3]

監(jiān)測系統(tǒng)程序流程圖如圖4所示。

實驗室人員完成登錄后，先選擇文檔存儲地址并編輯文檔標(biāo)題，再設(shè)置相關(guān)串口信息實現(xiàn)與精密電子天平的通訊。通訊指示燈亮，則通訊成功。

測試過程中，實驗人員通過“去皮”、“清零”、“開始”等按鍵對電子天平進行基本操作。針對實時測量的情況，實驗人員待是數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，可以直接記錄“實時質(zhì)量”的顯示值即可。針對測量質(zhì)量變化趨勢的情況，實驗人員可以從波形圖表內(nèi)比較直觀的看出被測質(zhì)量隨著時間推移的質(zhì)量變化。

完成測試后，實驗人員點擊“停止”鍵，原始數(shù)據(jù)和波形圖表均自行保存至之前設(shè)置的相應(yīng)路徑下，所有的文檔數(shù)據(jù)均含有登錄名的信息及保存時間，以確保數(shù)據(jù)的唯一性。若需要打印，實驗人員點擊“打印”，系統(tǒng)默認(rèn)找到相應(yīng)的打印機完成打印。

3 監(jiān)測系統(tǒng)通訊設(shè)計

通過說明書已知本文研究的高精密電子天平通訊發(fā)送字符串為20個字節(jié)，為確保取得完整的數(shù)據(jù)，Labview的VISA讀取模塊設(shè)置每次讀取40個字符串，以確保至少有一段完整的數(shù)據(jù)。

本文所研究的精密電子天平發(fā)送的信息均以0A為尾綴，只需要判斷字符串中的最后一次出現(xiàn)0A，然后截取前面20個字節(jié)，通過轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化成實際的千克數(shù)，并實時顯示在“實時質(zhì)量”一欄。

4 結(jié)語

基于Labview的精密電子天平實時監(jiān)測系統(tǒng)，可對質(zhì)量原始數(shù)據(jù)進行二次處理，可實現(xiàn)質(zhì)量數(shù)據(jù)文檔保存的同時，將質(zhì)量變化通過波形圖直接展現(xiàn)出來，直觀地展示質(zhì)量的變化趨勢?？梢詽M足科學(xué)計量中對質(zhì)量測量儀器智能化與準(zhǔn)確性的要求。同時，極大地提高了實驗室數(shù)據(jù)管理效率，使數(shù)據(jù)處理更加方便快捷，使數(shù)據(jù)存儲更加規(guī)范。

參考文獻

[1] 王寶，唐求，滕召勝，等.基于Labview的電子分析天平管理系統(tǒng)設(shè)計[J].儀表技術(shù)與傳感器，2011（1）：64-66+70.

[2] 杜鵑，邱曉輝，趙陽，等.基于Labview的數(shù)據(jù)采集與信號處理系統(tǒng)的設(shè)計[J].南京師范大學(xué)學(xué)報（工程技術(shù)版），2010，10（3）：7-10.

[3] 丁美榮，沈振軍.基于Labview的精密天平實時監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].工業(yè)控制計算機，2015（12）：46-47.

[4] 李磊，楊峰，何耀.基于Labview的檢測報告自動生成方法研究[J].自動化儀表，2012，33（1）：66-69.