基于labview的精密电子天平实时监测系统

陈康

摘 要：针对传统高精密电子天平无法实时监测的情况。设计了一套基于Labview的精密电子天平实时监测系统，可对质量原始数据进行二次处理，可实现质量数据文档保存的同时，将质量变化通过波形图直接展现出来，直观地展示质量的变化趋势。

关键词：Labview;精密天平;实时监测

中图分类号：TH715.116 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）14-0061-02

0 引言

质量是表征物体的最基本特征，质量及其测量在国民经济建设的而许多方面都有着广泛的应用，是保证生产、生活、科学研究的重要手段。电子天平是通过物体在地球引力作用下产生的重力效应来侧面反映物体质量的仪器，而高精密电子天平因其具有数字显示、称重准确度高、响应速度快、稳定性好、全自动校准、操作方便等特点，广泛应用于科研、高等院校、工厂、实验室的质量计量中[1]。

目前，精密电子天平一般都配有串口，以便于数据的保存与分析，但均集中在串口数据的文本保存。实验人员需要对原始数据进行二次处理以分析质量的变化规律。本文提出的基于Labview的精密电子天平实时监测系统，可对质量原始数据进行二次处理，可实现质量数据文档保存的同时，将质量变化通过波形图直接展现出来，直观地展示质量的变化趋势。

1 监测系统简介

精密电子天平实时监测系统是基于Labview运行环境的软件系统，Labview是基于数据流编译型图形编程环境，采用全图形化的编程手段，极大地简化了编程的难度，同时labview为数据采集、信号处理和硬件驱动等提供了丰富的函数库和多种强有力的工具箱。完成后，生成独立的可执行文件，确保校准人员可以在其他PC端正常使用[2]。

监测系统主要包括登录模块、参数设置模块、按键操作模块、实时数据显示模块，操作主界面如图1所示。

1.1 登錄模块

质量检测记录在各行业中有重要的参考价值，它的保存和修改有严格的要求，不同的操作人员无权修改和参考他人的检测记录。因此，系统设置了登录模块，为不同操作人员提供了不同的用户名和密码，登录界面如图2所示。

普通用户，登录后可以进行常规的测试、保存打印等工作，测试结束，打印或保存的报表时，均会有当前账号的信息以确保数据的唯一性。系统管理员账户则可以通过系统对精密电子天平进行校准操作。

1.2 参数设置模块

如图3所示，参数设置模块主要是为了实现上位机与精密电子天平的通讯，实验人员在参数设置模块设置相应的“电子天平通讯地址”、“波特率”及“测量间隔时间”，完成设置后，即可开始对电子天平进行操作，通讯指示灯将实时反映目前上位机与电子天平的通讯情况。

1.3 按键操作模块

按键操作模块主要包括“开始”、“去皮”、“清零”、“保存”、“打印”、“校准”等功能，其中，“校准”功能只有在使用管理员账户登录时才会显示。

系统运行时，会默认弹框提醒文档存储地址，实验人员需选择存储地址并编辑文档标题，在测试完毕后，操作人员点击停止，则实时数据与实时波形均以Excel形式保存至相应的地址下。若已关联打印机，则可点击打印，直接进行波形图表的打印[4]。

1.4 实时数据显示模块

实时数据显示模块包括两种，一种是实时数值的显示，另一种则是波形图表显示。前者主要显示当前测量值，可用于常规的测量，后者主要用于显示质量的变化趋势。

2 监测系统程序设计[3]

监测系统程序流程图如图4所示。

实验室人员完成登录后，先选择文档存储地址并编辑文档标题，再设置相关串口信息实现与精密电子天平的通讯。通讯指示灯亮，则通讯成功。

测试过程中，实验人员通过“去皮”、“清零”、“开始”等按键对电子天平进行基本操作。针对实时测量的情况，实验人员待是数据稳定后，可以直接记录“实时质量”的显示值即可。针对测量质量变化趋势的情况，实验人员可以从波形图表内比较直观的看出被测质量随着时间推移的质量变化。

完成测试后，实验人员点击“停止”键，原始数据和波形图表均自行保存至之前设置的相应路径下，所有的文档数据均含有登录名的信息及保存时间，以确保数据的唯一性。若需要打印，实验人员点击“打印”，系统默认找到相应的打印机完成打印。

3 监测系统通讯设计

通过说明书已知本文研究的高精密电子天平通讯发送字符串为20个字节，为确保取得完整的数据，Labview的VISA读取模块设置每次读取40个字符串，以确保至少有一段完整的数据。

本文所研究的精密电子天平发送的信息均以0A为尾缀，只需要判断字符串中的最后一次出现0A，然后截取前面20个字节，通过转化，转化成实际的千克数，并实时显示在“实时质量”一栏。

4 结语

基于Labview的精密电子天平实时监测系统，可对质量原始数据进行二次处理，可实现质量数据文档保存的同时，将质量变化通过波形图直接展现出来，直观地展示质量的变化趋势。可以满足科学计量中对质量测量仪器智能化与准确性的要求。同时，极大地提高了实验室数据管理效率，使数据处理更加方便快捷，使数据存储更加规范。

参考文献

[1] 王宝，唐求，滕召胜，等.基于Labview的电子分析天平管理系统设计[J].仪表技术与传感器，2011（1）：64-66+70.

[2] 杜鹃，邱晓辉，赵阳，等.基于Labview的数据采集与信号处理系统的设计[J].南京师范大学学报（工程技术版），2010，10（3）：7-10.

[3] 丁美荣，沈振军.基于Labview的精密天平实时监测系统设计[J].工业控制计算机，2015（12）：46-47.

[4] 李磊，杨峰，何耀.基于Labview的检测报告自动生成方法研究[J].自动化仪表，2012，33（1）：66-69.