基于LabVIEW的温湿度测量系统

　　0　引　言

　　计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。虚拟仪器是基于计算机的仪器,是将仪器装入计算机,以通用的计算机硬件及操作系统为依托,实现各种仪器功能。

　　虚拟仪器的主要特点有:尽可能采用通用的硬件,各种仪器的差异主要是软件;可充分发挥计算机的能力,有强大的数据处理功能,可以创造出功能强大的仪器;用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。随着气象事业的逐步发展,气象要素的数据测量也步入自动化。传统的气象要素测量系统体积庞大,所需要的硬件设备较多,使用时受人员、地点、空间等诸多因素的影响较大。而且这类测量系统和传统仪器一样,功能、作用都由生产商在生产时定义好,一旦成型,用户就无法在使用过程中根据自身的需要对仪器的功能和作用进行重新定义。而如果借助虚拟仪器技术的易开发、灵活性强和使用方便等优点,将其和传统测量系统结合起来,就可以利用虚拟仪器技术并结合无线数据传输模块,来完成气象要素的数据采集和处理功能,还可以根据用户自身的需要来对系统的功能和作用进行自我定义和修改,节省了大量的人力、物力,使得对于气象要素的数据采集和处理变得更加简单、方便。

　　1　硬件设计

　　该系统采用DAQ(Data Acquisition)系统结构。它包括数据采集卡、驱动程序、应用软件和计算机等。

　　整个测量系统的结构框图如图1所示。

　　1.1　温湿度传感器

　　在该系统中,采用了瑞士Sensirion数字式温/湿度传感器SHT75。该传感器将相对湿度和温度测量合二为一,它包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料的温度敏感元件,这两个元件与一个14位的A/D转换器以及一个串行接口电路设计在一个芯片中,在使用上更加方便。它的温度测量范围为-40~120℃,在25℃时精度为0·5℃,0~40℃时精度为0·9℃,反应时间20 s,分辨率为0·01℃。其相对湿度测量范围为0~100% RH,精度为±2·0%,反应时间为4 s,分辨率达到0·03% RH。该传感器具有反应时间短,极高的可靠性和长期稳定性等优点,已经被广泛地应用于数据采集、自动化过程控制、汽车行业、电力、计算测量以及医学等领域。

　　1.2　数据采集卡

　　数据采集卡可以轻松地实现外部数据和计算机的通信。这里采用美国NI(National Instruments)公司的USB-6210数据采集卡。USB不仅是一种非常流行的总线,它还十分易于使用。NI公司的USB数据采集卡可以充分利用USB的即插即用功能,从而使其安装变得极为简单。

　　使用NI公司的数据采集卡,大大简化了安装和驱动,NI公司开发的虚拟仪器开发平台LabVIEW中含有的数据采集助手控件可以提供硬件驱动程序,使得可以轻松、便捷地实现软件和硬件的通信。