水体电导率测量仪的设计上位机部分
本文介绍了运用虚拟仪器来制作水体电导率测量仪器的上位机部分，并且详细说明了在LabVIEW开发环境中上位机各个模块的实现，上位机模块运用RS-485与单片机进行通信。系统运行时，由上位机向下位机发送命令，下位机接收到命令后根据命令需求返回出对应参数的数值，再由上位机进行解析和显示在上位机的人机交互界面上，随后通过LabVIEW中的数据库控件对反馈的数据进存储与查询。从而达到上位机对数据的操控，完成一个完整的电导率仪器上位机功能。关键词 电导率仪器，上位机，虚拟仪器，LabVIEW目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 国内外发展现状 1
1.3 本课题主要研究内容 2
2 电导率仪整体设计 3
2.1 电导率部分 3
2.2 上位机部分 3
3 上位机程序编写 5
3.1 虚拟仪器介绍 5
3.2 人机交互界面的搭建 7
3.3 VISA模块 9
3.4 通信部分 10
3.5 数据采集模块 16
3.6 发送数据模块 17
3.7 数据库模块 18
3.7.1 数据库选择与建立 18
3.7.2 数据库的链接 19
3.7.3 创建表单 20
3.7.4 数据库存储 20
3.7.4 数据库查询 21
4 结果显示 22
结 论 27
致 谢 28
参考文献 29
附录 30
主程序 30
子VI程序 32
1 绪论
1.1 课题背景
地球上70%的地方是水，水是生命之源，人们生活离不开水[1]，在日常生活中，人们需要纯净水，蒸馏水，工业中需要工业用水等等。所以人们对水的要求也变得越来越挑剔。水体的电导率是水体的基本物理量，也是水体的重要参数是衡量水质的重要参数[2-5]，所以，研究水体电导率也成为了对水体质量测量的重要方法。本课题目的就是制作一个实时测量水体电导率的仪器。
水体电导率测量仪器分为上位机和下位机两
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
地球上70%的地方是水，水是生命之源，人们生活离不开水[1]，在日常生活中，人们需要纯净水，蒸馏水，工业中需要工业用水等等。所以人们对水的要求也变得越来越挑剔。水体的电导率是水体的基本物理量，也是水体的重要参数是衡量水质的重要参数[2-5]，所以，研究水体电导率也成为了对水体质量测量的重要方法。本课题目的就是制作一个实时测量水体电导率的仪器。
水体电导率测量仪器分为上位机和下位机两个部分，上位机是用来显示数据并且和下位机进行沟通和设置参数。传统的上位机需要诸多仪器与复杂的连接，这样占用许多的空间并且浪费了诸多资金，随着科技的进步，现在我们可以利用电脑进行仪器的模拟和使用。模拟仪器不但降低了成本，而且具有较高的灵活性，可控性和数据处理能力[6]，使用电脑作为模拟模拟仪器能够按照求设计显示界面，可以便捷的添加和删除模拟器件，而且便于改写测量参数，方便存储数据。
1.2 国内外发展现状
在近几年中，我国的电导率仪器制作水平得到了飞速的提高。其中主要的电导率仪器厂家有江苏电分析仪器厂，上海艾测电子科技厂，上海雷磁仪表厂，南京分析仪器厂等等，其中上海雷磁仪表厂生产出来的 DDG-5205 型工业电导率仪是一种在工业流程仪器实现范围的电导率测量仪器，这个仪器设置了不同的电导率仪测量常数，可以测量不同量程范围内的电导率，该仪表的精度为满量程的1%，各项技术指标也已经达到国外90代初的水平，能够满足我国一般工业应用的需求。与之水平相当的美国Foxboro公司生产的874 型电导率仪不但没有量程自动转换功能，而且价格偏高，不适于大面积推广使用[7]。
外国著名的电导率仪器制造厂商，如奥立龙公司，美国罗斯蒙特公司，日本横河公司，英国肯特公司等，他们制作的电导率仪最小电导池常数只有0.01/cm，其中日本横河公司生产的SC210GA型仪器专用于测定低电导率，其最大测量范围为，最小测量范围是。美国的罗斯蒙特公司具有六十年制作电导池的经验，图1-1为是美国罗斯蒙特公司制作的流通式电导率传感器， 采用了不锈钢结构，在工业中非常实用[8]。
图1.1 流通式电导率传感器
1.3 本课题主要研究内容
本课题主要用来实现应用虚拟仪器进行上位机的实现，主要用来实现的功能如下:
(1)运用虚拟仪器来编写上位机的主界面，其中包括所有所需值的控件和前面板。
(2)向下位机发送参数设置，使得下位机能够按照上位机设置的参数来获得数据并且返还给上位机。
(3)读取下位机传输过来的ASCII码，并按照通信协议解析出所需参数并进行数据操作。
(4)接受并解析出下位机的数据，使数据能够实时显示在上位机中并且默认将数据存储到指定的数据库中。
(5)能够通过某个时间段查询出数据库中的对应项的数值。
图1.2 上位机需要完成内容
2 电导率仪整体设计
2.1 电导率部分
2.2.1 常见的电导率测量方法
使用电极式测量法在测量溶液的电导率时是存在着多方面的问题的。在给电导池施加电压时，溶液会产生复杂的电化学反应，该反应使得测量结果受到了三个方面因素的影响[9,10]：极化效应、电容效应和温度。
目前，常见的电极式电导率测量法有：电桥法、相敏检波法和频率法。这些方法对于减小上文所说的三大影响因素具有明显的效果，且各有优势。
（1）相敏检波法
相敏检波法是利用相敏检波器，用和输入源信号同相的开关信号来控制整流电路，如图2.1所示。
图2.1 相敏检波法原理
（2）电桥法
电桥法是比较常用的一种方法，根据读取测量结果时电桥状态不同，电桥电路可分为平衡电桥和不平衡电桥两种。惠斯登（Wheatston）电桥电路，如图2.2所示。
图2.2 惠斯登（Wheatston）电桥电路
（3）频率法
频率法的基本原理是将电导率转化为频率输出。频率法能够根据待测电极电阻的大小实现自动变频，此方法有效地减小了电容效应和极化效应对测量造成的影响，使测量结果更加精准。
2.2.2 本次设计选用的测量方法
本此设计采用频率法来测量水体的电导率，频率法将电导率转化为频率输出。频率与电极电阻成反比,即高阻低频,低阻高频,因此频率法能够根据待测电极电阻大小实现自动变频,很好的抑制极化效应和电容效应。频率传送方式采用少量的光电藕合器将电导-频率转换器与单片机系统实现电器隔离,也保证所组成的智能测量仪表具有极强的抗干扰能力和噪声抑制能力[11]。
2.2 上位机部分
虚拟仪器中有许多图像
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 国内外发展现状 1
1.3 本课题主要研究内容 2
2 电导率仪整体设计 3
2.1 电导率部分 3
2.2 上位机部分 3
3 上位机程序编写 5
3.1 虚拟仪器介绍 5
3.2 人机交互界面的搭建 7
3.3 VISA模块 9
3.4 通信部分 10
3.5 数据采集模块 16
3.6 发送数据模块 17
3.7 数据库模块 18
3.7.1 数据库选择与建立 18
3.7.2 数据库的链接 19
3.7.3 创建表单 20
3.7.4 数据库存储 20
3.7.4 数据库查询 21
4 结果显示 22
结 论 27
致 谢 28
参考文献 29
附录 30
主程序 30
子VI程序 32
1 绪论
1.1 课题背景
地球上70%的地方是水，水是生命之源，人们生活离不开水[1]，在日常生活中，人们需要纯净水，蒸馏水，工业中需要工业用水等等。所以人们对水的要求也变得越来越挑剔。水体的电导率是水体的基本物理量，也是水体的重要参数是衡量水质的重要参数[2-5]，所以，研究水体电导率也成为了对水体质量测量的重要方法。本课题目的就是制作一个实时测量水体电导率的仪器。
水体电导率测量仪器分为上位机和下位机两
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
地球上70%的地方是水，水是生命之源，人们生活离不开水[1]，在日常生活中，人们需要纯净水，蒸馏水，工业中需要工业用水等等。所以人们对水的要求也变得越来越挑剔。水体的电导率是水体的基本物理量，也是水体的重要参数是衡量水质的重要参数[2-5]，所以，研究水体电导率也成为了对水体质量测量的重要方法。本课题目的就是制作一个实时测量水体电导率的仪器。
水体电导率测量仪器分为上位机和下位机两个部分，上位机是用来显示数据并且和下位机进行沟通和设置参数。传统的上位机需要诸多仪器与复杂的连接，这样占用许多的空间并且浪费了诸多资金，随着科技的进步，现在我们可以利用电脑进行仪器的模拟和使用。模拟仪器不但降低了成本，而且具有较高的灵活性，可控性和数据处理能力[6]，使用电脑作为模拟模拟仪器能够按照求设计显示界面，可以便捷的添加和删除模拟器件，而且便于改写测量参数，方便存储数据。
1.2 国内外发展现状
在近几年中，我国的电导率仪器制作水平得到了飞速的提高。其中主要的电导率仪器厂家有江苏电分析仪器厂，上海艾测电子科技厂，上海雷磁仪表厂，南京分析仪器厂等等，其中上海雷磁仪表厂生产出来的 DDG-5205 型工业电导率仪是一种在工业流程仪器实现范围的电导率测量仪器，这个仪器设置了不同的电导率仪测量常数，可以测量不同量程范围内的电导率，该仪表的精度为满量程的1%，各项技术指标也已经达到国外90代初的水平，能够满足我国一般工业应用的需求。与之水平相当的美国Foxboro公司生产的874 型电导率仪不但没有量程自动转换功能，而且价格偏高，不适于大面积推广使用[7]。
外国著名的电导率仪器制造厂商，如奥立龙公司，美国罗斯蒙特公司，日本横河公司，英国肯特公司等，他们制作的电导率仪最小电导池常数只有0.01/cm，其中日本横河公司生产的SC210GA型仪器专用于测定低电导率，其最大测量范围为，最小测量范围是。美国的罗斯蒙特公司具有六十年制作电导池的经验，图1-1为是美国罗斯蒙特公司制作的流通式电导率传感器， 采用了不锈钢结构，在工业中非常实用[8]。
图1.1 流通式电导率传感器
1.3 本课题主要研究内容
本课题主要用来实现应用虚拟仪器进行上位机的实现，主要用来实现的功能如下:
(1)运用虚拟仪器来编写上位机的主界面，其中包括所有所需值的控件和前面板。
(2)向下位机发送参数设置，使得下位机能够按照上位机设置的参数来获得数据并且返还给上位机。
(3)读取下位机传输过来的ASCII码，并按照通信协议解析出所需参数并进行数据操作。
(4)接受并解析出下位机的数据，使数据能够实时显示在上位机中并且默认将数据存储到指定的数据库中。
(5)能够通过某个时间段查询出数据库中的对应项的数值。
图1.2 上位机需要完成内容
2 电导率仪整体设计
2.1 电导率部分
2.2.1 常见的电导率测量方法
使用电极式测量法在测量溶液的电导率时是存在着多方面的问题的。在给电导池施加电压时，溶液会产生复杂的电化学反应，该反应使得测量结果受到了三个方面因素的影响[9,10]：极化效应、电容效应和温度。
目前，常见的电极式电导率测量法有：电桥法、相敏检波法和频率法。这些方法对于减小上文所说的三大影响因素具有明显的效果，且各有优势。
（1）相敏检波法
相敏检波法是利用相敏检波器，用和输入源信号同相的开关信号来控制整流电路，如图2.1所示。
图2.1 相敏检波法原理
（2）电桥法
电桥法是比较常用的一种方法，根据读取测量结果时电桥状态不同，电桥电路可分为平衡电桥和不平衡电桥两种。惠斯登（Wheatston）电桥电路，如图2.2所示。
图2.2 惠斯登（Wheatston）电桥电路
（3）频率法
频率法的基本原理是将电导率转化为频率输出。频率法能够根据待测电极电阻的大小实现自动变频，此方法有效地减小了电容效应和极化效应对测量造成的影响，使测量结果更加精准。
2.2.2 本次设计选用的测量方法
本此设计采用频率法来测量水体的电导率，频率法将电导率转化为频率输出。频率与电极电阻成反比,即高阻低频,低阻高频,因此频率法能够根据待测电极电阻大小实现自动变频,很好的抑制极化效应和电容效应。频率传送方式采用少量的光电藕合器将电导-频率转换器与单片机系统实现电器隔离,也保证所组成的智能测量仪表具有极强的抗干扰能力和噪声抑制能力[11]。
2.2 上位机部分
虚拟仪器中有许多图像
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