虚拟仪器的模糊温度测试仪设计

　　0　引言

　　在实际的生产生活当中,往往需要了解一个测量数据代表的实际状态,希望仪器能在给出数值测量结果的同时就能综合有关专家经验知识,进行更高智能的推理。模糊集合理论作为模糊测量的基础,可实现测量的数值结果到人类语言符号表示的转换。但对于传统的温度测量仪器,受本身信息处理与显示等因素制约,很难实现这一要求[1-2]。计算机技术、虚拟仪器技术的迅速发展,为在测量过程中使用各种复杂的信息处理算法奠定了基础。本文利用虚拟仪器这个软硬件平台,在传统温度测量的基础上根据不同使用环境,结合相关领域专家知识,使用模糊测量原理实现温度的测量及拟人类语言描述(符号)输出。

　　1　模糊测量系统

　　模糊测量系统是将“数值测量”与“语言符号表示”二者相结合而构成的一体化符号测量系统,是在传统数值测量基础上进一步给出拟人类语言符号描述的智能系统[3]。基本逻辑结构由信号提取、信号处理、数值/符号转换和模糊概念合成四大部分组成,如图1所示。

　　数值/符号转换单元是实现模糊测量的核心,由计算机完成。知识库包含两个方面的内容,即一方面是获得模糊集隶属函数的知识以及如何确定元素属于模糊集合的隶属度;另一方面是获得模糊蕴涵推理规则。通常意义下,这一环节由在该领域的专家来完成。模糊概念合成模块根据知识库和数值/符号转换单元的输出进行模糊推理和合成,得出正确的拟人类语言测量结果。作为一种新型的智能测试系统,模糊测试系统不但具备传统测试系统的一般特点和功能,同时也具有自己独特的功能,包括学习功能、推理功能、感知功能、通信功能[4]。

　　2　硬件组成

　　基于虚拟仪器的温度测试仪的硬件电路比较简单,主要包括温度传感器、数据采集卡、连接模块和计算机,其中计算机是核心。本设计的温度传感器选用的是集成温度传感器AD590,其具有标准化输出,固有的线性关系,输出电流信号易于远距离传送,对激励电压不太敏感等特点[5]。数据采集卡选用的是美国NI公司生产的PCI-6024 DAQ数据采集板,基于32位PCI总线,支持DMA方式和双缓冲方式, 12位精度,200 ksps磁盘写入速度,支持单极和双极性模拟信号输入,提供16路单端/8路差动模拟输入通道、两路12位模拟输出独立的D/A输出通道、32条数字I/O线、两路24位计数器/定时器。将数据采集卡插到计算机主板上的一个空闲PCI插槽中,通过连接模块与温度传感器测试电路相连。

　　3　软件设计

　　虚拟仪器的软件开发工具有两种,一种是文本式编程语言,如LabW indows/CVI;另一种是图形化编程语言,如LabVIEW。由于LabVIEW具有简单直观、功能完善等特点,是目前测试系统中应用最广、功能最强的开发集成环境之一,其应用程序设计包括两部分:前面板和流程图。前面板程序直接给出了虚拟仪器的虚拟面板设计,所见即所得;流程图程序完成虚拟仪器的数据采集、信息处理与测试功能[6]。