基于上位机的铜热电阻传感器数据测试与分析陈虹丽,等:基于上位机的铜热电阻传感器数据测试与分析...

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ISSN1672-4305 CN12-1352 / N LABORATORY SCIENCE 21 2018 Vol 21 No 4 Aug 2018 实验研究 基于上位机的铜热电阻传感器数据测试与分析 陈虹丽 李成蹊 1. 哈尔滨工程大学 自动化学院黑龙江 哈尔滨 1500012. 香港科技大学 电子与计算机工 程系香港 九龙清水湾针对检测与转换技术实验中核心内容之一传感器制作及特性测试设计了符合实验教 学要求的铜热电阻传感器的制作基本参数测试及基于上位机的铜热电阻温度测量及误差分析电压以串口通讯的方式发送至上位机由上位机 LabView 软件进行分析生成报表通过设计 一个模拟加热炉系统提供不同温度给铜热电阻进行基本参数测试通过软硬件设计与测试实现了对铜热电阻的温度阻值变化实时监控以及对铜热电阻测量阻值进行误差分析关键词铜热电阻传感器单片机模拟加热炉; LabView 中图分类号TP212 文献标识码doi10.3969 / j.issn.1672-4305.2018.04.001 Data measurement and analysis of copper thermal resistance sensor based on upper monitor CHEN Hong-li , LI Cheng-xi , LI Qiang (1. Automatic Control Department, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China; 2. Depart⁃ ment of Electronic and Computer Engineering, The Hong Kong University of Science and Technology, Clear water bay, Kowloon, China) Abstract: In order to realize the fabrication and feature test of sensor which is one of the important parts of the measurement and transform technology experiment, this project uses the copper thermal re⁃ sistance sensor to accomplish its fabrication, the test of basic parameters and the design of data analysis system of copper thermal resistance temperature measurement based on upper monitor which are up to the teaching needs of the experiment. The voltage is sent to the host computer by serial communication, and is analyzed by the LabView software of the host computer to generate the report. By designing an analog heating furnace system to provide copper resistance at different temperatures, the basic parame⁃ ters are tested. Through the design and test of software and hardware, the real-time monitoring of the temperature and resistance of copper thermal resistance is realized, and the error analysis of copper thermal resistance measurement resistance is realized. Key words: copper thermal resistance sensor; microcontroller; simulated heating furnace system; LabView 基金项目国家自然科学基金项目编号:61371172); 龙江省科学基金项目项目编号:F2017008); 黑龙江省博士后科研启动基金 项目编号LBH-Q10140)。 通讯作者李强(1992-),黑龙江牡丹江人硕士在读主要研究方向为控制科学与工程传感器技术同计算机技术和通信技术一同构成 了现今信息产业的三大支柱这已经成为目前科学 技术快速进步的象征 [1] 温度传感器是各行业发 展的重要元件被广泛用于军事工业车用设备用电器信息技术机械加工装备制造等领域 [2-4]

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 ISSN1672-4305CN12-1352 N

实    验    室    科    学

LABORATORY  SCIENCE第 21 卷  第 4 期  2018 年 8 月

Vol1049008 21  No1049008 4   Aug1049008 2018

实验研究

基于上位机的铜热电阻传感器数据测试与分析

陈虹丽1 李成蹊2 李  强1

(1 哈尔滨工程大学 自动化学院 黑龙江 哈尔滨  150001 2 香港科技大学 电子与计算机工

程系 香港 九龙清水湾)

摘  要 针对检测与转换技术实验中核心内容之一传感器制作及特性测试 设计了符合实验教

学要求的铜热电阻传感器的制作 基本参数测试及基于上位机的铜热电阻温度测量及误差分析电压以串口通讯的方式发送至上位机 由上位机 LabView 软件进行分析 生成报表 通过设计

一个模拟加热炉系统提供不同温度给铜热电阻 进行基本参数测试 通过软 硬件设计与测试实现了对铜热电阻的温度 阻值变化实时监控以及对铜热电阻测量阻值进行误差分析关键词 铜热电阻传感器 单片机 模拟加热炉 LabView中图分类号TP212    文献标识码A    doi103969 jissn1672-4305201804001

Data measurement and analysis of copper thermalresistance sensor based on upper monitor

CHEN Hong-li1 LI Cheng-xi2 LI Qiang1

(1 Automatic Control Department Harbin Engineering University Harbin 150001 China 2 Department of Electronic and Computer Engineering The Hong Kong University of Science and TechnologyClear water bay Kowloon China)

Abstract In order to realize the fabrication and feature test of sensor which is one of the importantparts of the measurement and transform technology experiment this project uses the copper thermal resistance sensor to accomplish its fabrication the test of basic parameters and the design of data analysissystem of copper thermal resistance temperature measurement based on upper monitor which are up tothe teaching needs of the experiment The voltage is sent to the host computer by serial communicationand is analyzed by the LabView software of the host computer to generate the report By designing ananalog heating furnace system to provide copper resistance at different temperatures the basic parameters are tested Through the design and test of software and hardware the real-time monitoring of thetemperature and resistance of copper thermal resistance is realized and the error analysis of copperthermal resistance measurement resistance is realizedKey words copper thermal resistance sensor microcontroller simulated heating furnace systemLabView                                              

  

  

  

                          

  

  

  

 

基金项目国家自然科学基金(项目编号61371172)黑龙江省科学基金项目(项目编号F2017008)黑龙江省博士后科研启动基金 (项目编号LBH-Q10140)

通讯作者李强(1992-)男黑龙江牡丹江人硕士在读主要研究方向为控制科学与工程

    传感器技术同计算机技术和通信技术一同构成

了现今信息产业的三大支柱这已经成为目前科学

技术快速进步的象征[1] 温度传感器是各行业发

展的重要元件被广泛用于军事工业车用设备家用电器信息技术机械加工装备制造等领域[2 -4 ]

本文是计算机技术温度传感器和通信技术在

检测与转换技术实验教学中的应用 其中测温功

能的实现是找出一定温度范围内不同环境温度与铜

热电阻传感器系统的数码管显示电压的对应关系这样在未知温度条件下只要读出测温系统的显示

电压值就能知道环境温度

1  系统工作过程

本系统由铜热电阻传感器输入测量电路(测量转换电路-桥式电路A D 转换电路和单片机)单片机和上位机的通信电路上位机 LabView 软件模拟加热炉等组成

采用可以采集 4 路 AD 信号的 PCF8591AD 采

集 模 块 实 现 A D 转 换[5] 单 片 机 选 用

STC89C52RC[6] 通过使用 PCF8591 采集电压[7]并使用 I2C 总线将已经由模拟量转化的数字量输出

送至 STC89C52 单片机通过 USB 转串口下载线使单片机与上位机之间实现基于 RS232 总线标准的

串行通讯[ 8 ]实时传送所测铜热电阻的电压及温度

等数值 最后由上位机(PC)的 LabView 软件处理

并实现数据存储[ 9-11 ]查询定制报表和图表及实

时显示等功能

2  电路设计

21  铜热电阻传感器设计

(1)热电阻工作原理

热电阻阻值随着其所处环境温度改变而改变的

规律需满足式(1)RT = R0[1 + α(T - T0)] (1)式中 RT表示热电阻所处环境温度为 T 时的电

阻值R0 表示热电阻所处环境温度为 T0 时的电阻

值α 是热电阻的温度系数且并不是一个常数 α只有在一定的温度变化范围内时才能看作常数表示单位温度变化所引发的电阻变化量

(2)铜热电阻传感器的制作

铜的优点在于其价格便宜提纯简单工艺性

好在一定温度范围内线性度好复制性能良好相较于铂电阻有更高的灵敏度

电阻的计算公式为

R = ρ ls

(2)

式中ρ 表示该种电阻的电阻率l 表示电阻丝长度s 表示电阻丝截面积

铜热电阻传感器制作时器件包括管形塑料

(做骨架)漆包线铜电阻丝引线 例如现有漆包

铜电阻丝的直径为 0 1mm 骨棒 ( 架 ) 的 直 径

01049008 45cm铜丝的电阻率为 175times10-8Ωmiddotm 设计绕

制一个阻值为 50 W的铜热电阻由公式(2)得到所

需绕制的圈数为 1308 圈用 FY-130 型电子计数绕线机绕制使用二线

制接法 分别焊接一根 8cm 的导线将铜热电阻套

上保护套管用环氧树脂进行封装待完全风干之后

铜热阻制作完成22  输入测量电路设计

在单臂电桥中R1 为待测的铜热电阻R2R3R4 为固定电阻 单臂电桥及测量设计电路图如图

1 所示

图 1  单臂电桥的电路图

在图 1 中根据直流电桥的平衡条件CD 两点

的输出电压为U = UCB - UDB = i2 times R2 - i3 times R4 =

R2 times R3 - R1 times R4(R1 + R2)middot(R3 + R3)

E (3)

工作时假设四个桥臂初始电阻相等即R1 = R2 = R3 = R4 = R (4)

U = E4R2[R

2 - (R + ΔR) times R] (5)

此时输出电压为

U asymp E4R

ΔR (6)

测量单臂电桥的电压差时需要测量单臂电桥

中 C 点和 D 点各自的电位再将其相减 由于

PCF8591 规定的 AD 转化范围是 0 到 VCC而工作

时 VCC 与 STC89C52 的 VCC 端相连接所以实际的

AD 转化范围是 0 到 5V 本文中由于直流稳压电

源 E 的值大于 10V所以 C 点与 D 点的电位往往会

高于 5V超过了量程在测量 CD 两点电位时需要各使用两个 50 W的电阻串联构成分压电路 将

AIN0 与 AIN3 通过排线分别接入串联电路的中间测量 C 点与 D 点的电位这时两点测得的电位为实

际的二分之一二者相减即可得到 U 2 在上位机

2                    

陈虹丽等基于上位机的铜热电阻传感器数据测试与分析

程序中通过编程计算即可得出 U 值 测量电压差

的电路图如图 2 所示

图 2  测量电压差电路

23  模拟加热炉系统的设计

本部分所设计模拟加热炉系统可以对环境温度

进行实时的测量及显示可以通过按键设置所需温

度的上限值与下限值从而把温度值控制在一定范

围 当传感器采集到的温度值高于温度上限时触发报警装置的同时启动风扇进行散热 当传感器采

集的温度低于温度下限时系统触发报警装置的同

时启动加热管进行加热从而达到模拟加热炉进行

自动控温的目的 此外该系统还可以掉电保存已设

置的数据[12]

3  实验结果分析

学生制作的模拟加热炉热电阻传感器及输入

测量电路通信线路连接图分别如图 3图 4 所示上位机界面如图 5图 6 所示

图 3  模拟加热炉

图 4  通信线路连接图

在图 5 和图 6 中综合图表同时显示热敏电阻

测得的温度及测量得到的实际阻值 R综合图表右

侧为理论阻值曲线实际阻值曲线及二者的误差曲

线实际阻值曲线的右侧为数据储存数组用来实时

存储综合图表中的三条曲线的实时数值

图 5  温度为 40时的测量界面

图 6  温度为 60时的测量界面

从图 5 中可以看出热敏电阻测得的环境温度

为 40与设定值相同铜热电阻的理论阻值为

581049008 565 W实际阻值在 57 W和 58 W之间波动产生

的误差在 1至 27之间浮动除了将铜热电阻加热至 60以外其余条件均

与上一部分相同 得到的检测图像如图 6 所示从图 6 中可以看出热敏电阻测得的环境温度

为 60此时铜热电阻的理论阻值为 62842 W实际阻值在 6355 W至 6357 W范围内变化产生的误

差在 1至 25之间波动

(下转第 7 页)

韩迎春等荧光测定阿司匹林肠溶片中水杨酸实验的绿色化

样 1 中的水杨酸质量分数为3452mg01714g

times 100 = 2014

样 2 中的水杨酸质量229358 - 6052

66610μg mL times 10mL

2mLtimes 100mL

5mLtimes

100mL = 3352mg 样 2 中的水杨酸质量分数为3352mg01702g

times 100 = 1969

4  结语

本实验利用了双水相体系萃取方法与荧光光谱

检测相结合分析测定实际生活中药物阿司匹林肠

溶片中的水杨酸含量使学生既掌握了荧光光谱仪

器分析的原理与方法更加强了对仪器分析测试中

一种样品分离富集方法-双水相萃取分离技术的了

解与学习培养了学生对仪器分析的综合应用能力实验中出现的一些问题诸如空白溶液存在一

定的荧光吸收平行样品测试结果差异标准曲线的

线性相关性不太好等学生可以思考并找出可能的

原因培养了学生发现问题思考问题解决问题的

能力

参考文献(References)

[1]   郭新宇阿司匹林在心脑血管疾病中的应用[ J] 中外医疗

20123(8)183-184[2]   Ton渡三保子郑直小儿应用阿司匹林的方法[ J] 国外医学

middot儿科学分册199421(2)103[3]   周井炎基础化学实验(上册)[M]2 版武汉华中科技大学出

版社2008[4]   关岳双水相系统[J] 科学199648(1)30-33[5]   卢楠双水相萃取技术在生物医药方面的应用[ J] 河北工业

科技200623(3)179-181[6]   邓祥韩伟双水相萃取技术原理及其在天然产物分离中的应

用[J] 中国制药装备201711(4)38-45[7]   马春宏朱红王良等双水相萃取技术的应用研究进展[ J]

光谱实验室201027(5)1906-1914[8]   戚琦李蕾李勋等聚乙二醇 800-PVP 双水相体系萃取荧光

测定阿司匹林肠溶片中水杨酸[J] 光谱实验室200522(1)103-105

[9]   李蕾陈江敏荧光分光光度法测定阿司匹林中游离水杨酸mdashPEG1500-OP-(NH4) 2SO4-H2O 双水相体系萃取分离[ J] 理化检验-化学分册200844(1)58-60

[10]   李蕾薛珺练萍等组合表面活性剂-盐-水双水相体系萃

取水杨酸和洛美沙星[J] 分析化学200432(1)96-98[11]   戚琦李蕾李勋等聚乙二醇 800-PVP 双水相体系萃取荧

光测定阿司匹林肠溶片中水杨酸[ J] 光谱实验室200522(1)103-105

收稿日期2017-11-14修改日期2018-01-11作者简介韩迎春(1974-)女山东日照人硕士工程师

现主要从事分析化学实验研究

10509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979(上接第 3 页)4  结语

本文所设计的系统具体实现了以下功能对单

臂电桥分压器电压的采集对铜热电阻温度采集并通过上位机对采集的数据进行分析运算计算出铜

热电阻的实际阻值理论阻值二者之间的误差以及

铜热电阻的温度 最终达到了预期目标验证了方

案的可行性 系统结构简单成本较低并且具有较

强的延展性

参考文献(References)

[1]   吴丽荣论传感器的现状及趋势[ J] 科技世界2013(12)108-109

[2]   王国秀探讨温度计量装置在生产过程中的应用[J] 科技创新

与应用2013(21)101-103[3]   杨亮新型温度传感器的研究与发展[ J] 科技与企业2015

(14)222-227[4]   张妍苏煜飞温度传感器的研究与应用[ J] 现代制造技术与

装备2016(5)142-143[5]   孙海善PCF8591 及其与单片机接口设计[N]电子报2012-8

-5(011)[6]   任晓芳PCF8591 在数据采集过程中的应用[ J] 自动化应用

20155(10)42-43[7]   王维铁高速流水线 A D 转换器关键电路设计研究[D]西安

西安电子科技大学2014[8]   梁天太周英杰张泽等基于 MAX232 实现 PC 机与 CPU 通

信[J] 新技术新工艺20153(8)34-36[9]   Chen ShiGuanghui TengZhuo LiAn approach of pig weight esti

mation using binocular stereo system based on LabVIEW[J] Computers and Electronics in Agriculture20168(12)40-42

[10]   周青云王建勋基于 USB 接口与 LabVIEW 的数据采集系统

设计[J] 实验室研究与探索2011(8)238-240[11]   李红刚张素萍基于单片机和 LabVIEW 的多路数据采集系

统设计[J] 国外电子测量技术2014(4)62-67[12]   陈永健王晨单片机在太阳能热水器辅助电加热温度控制器

的应用与研究[J] 电子世界2016(20)193-195

收稿日期2017-10-16修改日期2017-11-08作者简介陈虹丽(1963-)女黑龙江宾县人博士教授

主要研究方向系统建模分析信息融合

Page 2: 基于上位机的铜热电阻传感器数据测试与分析陈虹丽,等:基于上位机的铜热电阻传感器数据测试与分析 程序中通过编程计算即可得出U值。测量电压差

本文是计算机技术温度传感器和通信技术在

检测与转换技术实验教学中的应用 其中测温功

能的实现是找出一定温度范围内不同环境温度与铜

热电阻传感器系统的数码管显示电压的对应关系这样在未知温度条件下只要读出测温系统的显示

电压值就能知道环境温度

1  系统工作过程

本系统由铜热电阻传感器输入测量电路(测量转换电路-桥式电路A D 转换电路和单片机)单片机和上位机的通信电路上位机 LabView 软件模拟加热炉等组成

采用可以采集 4 路 AD 信号的 PCF8591AD 采

集 模 块 实 现 A D 转 换[5] 单 片 机 选 用

STC89C52RC[6] 通过使用 PCF8591 采集电压[7]并使用 I2C 总线将已经由模拟量转化的数字量输出

送至 STC89C52 单片机通过 USB 转串口下载线使单片机与上位机之间实现基于 RS232 总线标准的

串行通讯[ 8 ]实时传送所测铜热电阻的电压及温度

等数值 最后由上位机(PC)的 LabView 软件处理

并实现数据存储[ 9-11 ]查询定制报表和图表及实

时显示等功能

2  电路设计

21  铜热电阻传感器设计

(1)热电阻工作原理

热电阻阻值随着其所处环境温度改变而改变的

规律需满足式(1)RT = R0[1 + α(T - T0)] (1)式中 RT表示热电阻所处环境温度为 T 时的电

阻值R0 表示热电阻所处环境温度为 T0 时的电阻

值α 是热电阻的温度系数且并不是一个常数 α只有在一定的温度变化范围内时才能看作常数表示单位温度变化所引发的电阻变化量

(2)铜热电阻传感器的制作

铜的优点在于其价格便宜提纯简单工艺性

好在一定温度范围内线性度好复制性能良好相较于铂电阻有更高的灵敏度

电阻的计算公式为

R = ρ ls

(2)

式中ρ 表示该种电阻的电阻率l 表示电阻丝长度s 表示电阻丝截面积

铜热电阻传感器制作时器件包括管形塑料

(做骨架)漆包线铜电阻丝引线 例如现有漆包

铜电阻丝的直径为 0 1mm 骨棒 ( 架 ) 的 直 径

01049008 45cm铜丝的电阻率为 175times10-8Ωmiddotm 设计绕

制一个阻值为 50 W的铜热电阻由公式(2)得到所

需绕制的圈数为 1308 圈用 FY-130 型电子计数绕线机绕制使用二线

制接法 分别焊接一根 8cm 的导线将铜热电阻套

上保护套管用环氧树脂进行封装待完全风干之后

铜热阻制作完成22  输入测量电路设计

在单臂电桥中R1 为待测的铜热电阻R2R3R4 为固定电阻 单臂电桥及测量设计电路图如图

1 所示

图 1  单臂电桥的电路图

在图 1 中根据直流电桥的平衡条件CD 两点

的输出电压为U = UCB - UDB = i2 times R2 - i3 times R4 =

R2 times R3 - R1 times R4(R1 + R2)middot(R3 + R3)

E (3)

工作时假设四个桥臂初始电阻相等即R1 = R2 = R3 = R4 = R (4)

U = E4R2[R

2 - (R + ΔR) times R] (5)

此时输出电压为

U asymp E4R

ΔR (6)

测量单臂电桥的电压差时需要测量单臂电桥

中 C 点和 D 点各自的电位再将其相减 由于

PCF8591 规定的 AD 转化范围是 0 到 VCC而工作

时 VCC 与 STC89C52 的 VCC 端相连接所以实际的

AD 转化范围是 0 到 5V 本文中由于直流稳压电

源 E 的值大于 10V所以 C 点与 D 点的电位往往会

高于 5V超过了量程在测量 CD 两点电位时需要各使用两个 50 W的电阻串联构成分压电路 将

AIN0 与 AIN3 通过排线分别接入串联电路的中间测量 C 点与 D 点的电位这时两点测得的电位为实

际的二分之一二者相减即可得到 U 2 在上位机

2                    

陈虹丽等基于上位机的铜热电阻传感器数据测试与分析

程序中通过编程计算即可得出 U 值 测量电压差

的电路图如图 2 所示

图 2  测量电压差电路

23  模拟加热炉系统的设计

本部分所设计模拟加热炉系统可以对环境温度

进行实时的测量及显示可以通过按键设置所需温

度的上限值与下限值从而把温度值控制在一定范

围 当传感器采集到的温度值高于温度上限时触发报警装置的同时启动风扇进行散热 当传感器采

集的温度低于温度下限时系统触发报警装置的同

时启动加热管进行加热从而达到模拟加热炉进行

自动控温的目的 此外该系统还可以掉电保存已设

置的数据[12]

3  实验结果分析

学生制作的模拟加热炉热电阻传感器及输入

测量电路通信线路连接图分别如图 3图 4 所示上位机界面如图 5图 6 所示

图 3  模拟加热炉

图 4  通信线路连接图

在图 5 和图 6 中综合图表同时显示热敏电阻

测得的温度及测量得到的实际阻值 R综合图表右

侧为理论阻值曲线实际阻值曲线及二者的误差曲

线实际阻值曲线的右侧为数据储存数组用来实时

存储综合图表中的三条曲线的实时数值

图 5  温度为 40时的测量界面

图 6  温度为 60时的测量界面

从图 5 中可以看出热敏电阻测得的环境温度

为 40与设定值相同铜热电阻的理论阻值为

581049008 565 W实际阻值在 57 W和 58 W之间波动产生

的误差在 1至 27之间浮动除了将铜热电阻加热至 60以外其余条件均

与上一部分相同 得到的检测图像如图 6 所示从图 6 中可以看出热敏电阻测得的环境温度

为 60此时铜热电阻的理论阻值为 62842 W实际阻值在 6355 W至 6357 W范围内变化产生的误

差在 1至 25之间波动

(下转第 7 页)

韩迎春等荧光测定阿司匹林肠溶片中水杨酸实验的绿色化

样 1 中的水杨酸质量分数为3452mg01714g

times 100 = 2014

样 2 中的水杨酸质量229358 - 6052

66610μg mL times 10mL

2mLtimes 100mL

5mLtimes

100mL = 3352mg 样 2 中的水杨酸质量分数为3352mg01702g

times 100 = 1969

4  结语

本实验利用了双水相体系萃取方法与荧光光谱

检测相结合分析测定实际生活中药物阿司匹林肠

溶片中的水杨酸含量使学生既掌握了荧光光谱仪

器分析的原理与方法更加强了对仪器分析测试中

一种样品分离富集方法-双水相萃取分离技术的了

解与学习培养了学生对仪器分析的综合应用能力实验中出现的一些问题诸如空白溶液存在一

定的荧光吸收平行样品测试结果差异标准曲线的

线性相关性不太好等学生可以思考并找出可能的

原因培养了学生发现问题思考问题解决问题的

能力

参考文献(References)

[1]   郭新宇阿司匹林在心脑血管疾病中的应用[ J] 中外医疗

20123(8)183-184[2]   Ton渡三保子郑直小儿应用阿司匹林的方法[ J] 国外医学

middot儿科学分册199421(2)103[3]   周井炎基础化学实验(上册)[M]2 版武汉华中科技大学出

版社2008[4]   关岳双水相系统[J] 科学199648(1)30-33[5]   卢楠双水相萃取技术在生物医药方面的应用[ J] 河北工业

科技200623(3)179-181[6]   邓祥韩伟双水相萃取技术原理及其在天然产物分离中的应

用[J] 中国制药装备201711(4)38-45[7]   马春宏朱红王良等双水相萃取技术的应用研究进展[ J]

光谱实验室201027(5)1906-1914[8]   戚琦李蕾李勋等聚乙二醇 800-PVP 双水相体系萃取荧光

测定阿司匹林肠溶片中水杨酸[J] 光谱实验室200522(1)103-105

[9]   李蕾陈江敏荧光分光光度法测定阿司匹林中游离水杨酸mdashPEG1500-OP-(NH4) 2SO4-H2O 双水相体系萃取分离[ J] 理化检验-化学分册200844(1)58-60

[10]   李蕾薛珺练萍等组合表面活性剂-盐-水双水相体系萃

取水杨酸和洛美沙星[J] 分析化学200432(1)96-98[11]   戚琦李蕾李勋等聚乙二醇 800-PVP 双水相体系萃取荧

光测定阿司匹林肠溶片中水杨酸[ J] 光谱实验室200522(1)103-105

收稿日期2017-11-14修改日期2018-01-11作者简介韩迎春(1974-)女山东日照人硕士工程师

现主要从事分析化学实验研究

10509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979(上接第 3 页)4  结语

本文所设计的系统具体实现了以下功能对单

臂电桥分压器电压的采集对铜热电阻温度采集并通过上位机对采集的数据进行分析运算计算出铜

热电阻的实际阻值理论阻值二者之间的误差以及

铜热电阻的温度 最终达到了预期目标验证了方

案的可行性 系统结构简单成本较低并且具有较

强的延展性

参考文献(References)

[1]   吴丽荣论传感器的现状及趋势[ J] 科技世界2013(12)108-109

[2]   王国秀探讨温度计量装置在生产过程中的应用[J] 科技创新

与应用2013(21)101-103[3]   杨亮新型温度传感器的研究与发展[ J] 科技与企业2015

(14)222-227[4]   张妍苏煜飞温度传感器的研究与应用[ J] 现代制造技术与

装备2016(5)142-143[5]   孙海善PCF8591 及其与单片机接口设计[N]电子报2012-8

-5(011)[6]   任晓芳PCF8591 在数据采集过程中的应用[ J] 自动化应用

20155(10)42-43[7]   王维铁高速流水线 A D 转换器关键电路设计研究[D]西安

西安电子科技大学2014[8]   梁天太周英杰张泽等基于 MAX232 实现 PC 机与 CPU 通

信[J] 新技术新工艺20153(8)34-36[9]   Chen ShiGuanghui TengZhuo LiAn approach of pig weight esti

mation using binocular stereo system based on LabVIEW[J] Computers and Electronics in Agriculture20168(12)40-42

[10]   周青云王建勋基于 USB 接口与 LabVIEW 的数据采集系统

设计[J] 实验室研究与探索2011(8)238-240[11]   李红刚张素萍基于单片机和 LabVIEW 的多路数据采集系

统设计[J] 国外电子测量技术2014(4)62-67[12]   陈永健王晨单片机在太阳能热水器辅助电加热温度控制器

的应用与研究[J] 电子世界2016(20)193-195

收稿日期2017-10-16修改日期2017-11-08作者简介陈虹丽(1963-)女黑龙江宾县人博士教授

主要研究方向系统建模分析信息融合

Page 3: 基于上位机的铜热电阻传感器数据测试与分析陈虹丽,等:基于上位机的铜热电阻传感器数据测试与分析 程序中通过编程计算即可得出U值。测量电压差

陈虹丽等基于上位机的铜热电阻传感器数据测试与分析

程序中通过编程计算即可得出 U 值 测量电压差

的电路图如图 2 所示

图 2  测量电压差电路

23  模拟加热炉系统的设计

本部分所设计模拟加热炉系统可以对环境温度

进行实时的测量及显示可以通过按键设置所需温

度的上限值与下限值从而把温度值控制在一定范

围 当传感器采集到的温度值高于温度上限时触发报警装置的同时启动风扇进行散热 当传感器采

集的温度低于温度下限时系统触发报警装置的同

时启动加热管进行加热从而达到模拟加热炉进行

自动控温的目的 此外该系统还可以掉电保存已设

置的数据[12]

3  实验结果分析

学生制作的模拟加热炉热电阻传感器及输入

测量电路通信线路连接图分别如图 3图 4 所示上位机界面如图 5图 6 所示

图 3  模拟加热炉

图 4  通信线路连接图

在图 5 和图 6 中综合图表同时显示热敏电阻

测得的温度及测量得到的实际阻值 R综合图表右

侧为理论阻值曲线实际阻值曲线及二者的误差曲

线实际阻值曲线的右侧为数据储存数组用来实时

存储综合图表中的三条曲线的实时数值

图 5  温度为 40时的测量界面

图 6  温度为 60时的测量界面

从图 5 中可以看出热敏电阻测得的环境温度

为 40与设定值相同铜热电阻的理论阻值为

581049008 565 W实际阻值在 57 W和 58 W之间波动产生

的误差在 1至 27之间浮动除了将铜热电阻加热至 60以外其余条件均

与上一部分相同 得到的检测图像如图 6 所示从图 6 中可以看出热敏电阻测得的环境温度

为 60此时铜热电阻的理论阻值为 62842 W实际阻值在 6355 W至 6357 W范围内变化产生的误

差在 1至 25之间波动

(下转第 7 页)

韩迎春等荧光测定阿司匹林肠溶片中水杨酸实验的绿色化

样 1 中的水杨酸质量分数为3452mg01714g

times 100 = 2014

样 2 中的水杨酸质量229358 - 6052

66610μg mL times 10mL

2mLtimes 100mL

5mLtimes

100mL = 3352mg 样 2 中的水杨酸质量分数为3352mg01702g

times 100 = 1969

4  结语

本实验利用了双水相体系萃取方法与荧光光谱

检测相结合分析测定实际生活中药物阿司匹林肠

溶片中的水杨酸含量使学生既掌握了荧光光谱仪

器分析的原理与方法更加强了对仪器分析测试中

一种样品分离富集方法-双水相萃取分离技术的了

解与学习培养了学生对仪器分析的综合应用能力实验中出现的一些问题诸如空白溶液存在一

定的荧光吸收平行样品测试结果差异标准曲线的

线性相关性不太好等学生可以思考并找出可能的

原因培养了学生发现问题思考问题解决问题的

能力

参考文献(References)

[1]   郭新宇阿司匹林在心脑血管疾病中的应用[ J] 中外医疗

20123(8)183-184[2]   Ton渡三保子郑直小儿应用阿司匹林的方法[ J] 国外医学

middot儿科学分册199421(2)103[3]   周井炎基础化学实验(上册)[M]2 版武汉华中科技大学出

版社2008[4]   关岳双水相系统[J] 科学199648(1)30-33[5]   卢楠双水相萃取技术在生物医药方面的应用[ J] 河北工业

科技200623(3)179-181[6]   邓祥韩伟双水相萃取技术原理及其在天然产物分离中的应

用[J] 中国制药装备201711(4)38-45[7]   马春宏朱红王良等双水相萃取技术的应用研究进展[ J]

光谱实验室201027(5)1906-1914[8]   戚琦李蕾李勋等聚乙二醇 800-PVP 双水相体系萃取荧光

测定阿司匹林肠溶片中水杨酸[J] 光谱实验室200522(1)103-105

[9]   李蕾陈江敏荧光分光光度法测定阿司匹林中游离水杨酸mdashPEG1500-OP-(NH4) 2SO4-H2O 双水相体系萃取分离[ J] 理化检验-化学分册200844(1)58-60

[10]   李蕾薛珺练萍等组合表面活性剂-盐-水双水相体系萃

取水杨酸和洛美沙星[J] 分析化学200432(1)96-98[11]   戚琦李蕾李勋等聚乙二醇 800-PVP 双水相体系萃取荧

光测定阿司匹林肠溶片中水杨酸[ J] 光谱实验室200522(1)103-105

收稿日期2017-11-14修改日期2018-01-11作者简介韩迎春(1974-)女山东日照人硕士工程师

现主要从事分析化学实验研究

10509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979(上接第 3 页)4  结语

本文所设计的系统具体实现了以下功能对单

臂电桥分压器电压的采集对铜热电阻温度采集并通过上位机对采集的数据进行分析运算计算出铜

热电阻的实际阻值理论阻值二者之间的误差以及

铜热电阻的温度 最终达到了预期目标验证了方

案的可行性 系统结构简单成本较低并且具有较

强的延展性

参考文献(References)

[1]   吴丽荣论传感器的现状及趋势[ J] 科技世界2013(12)108-109

[2]   王国秀探讨温度计量装置在生产过程中的应用[J] 科技创新

与应用2013(21)101-103[3]   杨亮新型温度传感器的研究与发展[ J] 科技与企业2015

(14)222-227[4]   张妍苏煜飞温度传感器的研究与应用[ J] 现代制造技术与

装备2016(5)142-143[5]   孙海善PCF8591 及其与单片机接口设计[N]电子报2012-8

-5(011)[6]   任晓芳PCF8591 在数据采集过程中的应用[ J] 自动化应用

20155(10)42-43[7]   王维铁高速流水线 A D 转换器关键电路设计研究[D]西安

西安电子科技大学2014[8]   梁天太周英杰张泽等基于 MAX232 实现 PC 机与 CPU 通

信[J] 新技术新工艺20153(8)34-36[9]   Chen ShiGuanghui TengZhuo LiAn approach of pig weight esti

mation using binocular stereo system based on LabVIEW[J] Computers and Electronics in Agriculture20168(12)40-42

[10]   周青云王建勋基于 USB 接口与 LabVIEW 的数据采集系统

设计[J] 实验室研究与探索2011(8)238-240[11]   李红刚张素萍基于单片机和 LabVIEW 的多路数据采集系

统设计[J] 国外电子测量技术2014(4)62-67[12]   陈永健王晨单片机在太阳能热水器辅助电加热温度控制器

的应用与研究[J] 电子世界2016(20)193-195

收稿日期2017-10-16修改日期2017-11-08作者简介陈虹丽(1963-)女黑龙江宾县人博士教授

主要研究方向系统建模分析信息融合

Page 4: 基于上位机的铜热电阻传感器数据测试与分析陈虹丽,等:基于上位机的铜热电阻传感器数据测试与分析 程序中通过编程计算即可得出U值。测量电压差

韩迎春等荧光测定阿司匹林肠溶片中水杨酸实验的绿色化

样 1 中的水杨酸质量分数为3452mg01714g

times 100 = 2014

样 2 中的水杨酸质量229358 - 6052

66610μg mL times 10mL

2mLtimes 100mL

5mLtimes

100mL = 3352mg 样 2 中的水杨酸质量分数为3352mg01702g

times 100 = 1969

4  结语

本实验利用了双水相体系萃取方法与荧光光谱

检测相结合分析测定实际生活中药物阿司匹林肠

溶片中的水杨酸含量使学生既掌握了荧光光谱仪

器分析的原理与方法更加强了对仪器分析测试中

一种样品分离富集方法-双水相萃取分离技术的了

解与学习培养了学生对仪器分析的综合应用能力实验中出现的一些问题诸如空白溶液存在一

定的荧光吸收平行样品测试结果差异标准曲线的

线性相关性不太好等学生可以思考并找出可能的

原因培养了学生发现问题思考问题解决问题的

能力

参考文献(References)

[1]   郭新宇阿司匹林在心脑血管疾病中的应用[ J] 中外医疗

20123(8)183-184[2]   Ton渡三保子郑直小儿应用阿司匹林的方法[ J] 国外医学

middot儿科学分册199421(2)103[3]   周井炎基础化学实验(上册)[M]2 版武汉华中科技大学出

版社2008[4]   关岳双水相系统[J] 科学199648(1)30-33[5]   卢楠双水相萃取技术在生物医药方面的应用[ J] 河北工业

科技200623(3)179-181[6]   邓祥韩伟双水相萃取技术原理及其在天然产物分离中的应

用[J] 中国制药装备201711(4)38-45[7]   马春宏朱红王良等双水相萃取技术的应用研究进展[ J]

光谱实验室201027(5)1906-1914[8]   戚琦李蕾李勋等聚乙二醇 800-PVP 双水相体系萃取荧光

测定阿司匹林肠溶片中水杨酸[J] 光谱实验室200522(1)103-105

[9]   李蕾陈江敏荧光分光光度法测定阿司匹林中游离水杨酸mdashPEG1500-OP-(NH4) 2SO4-H2O 双水相体系萃取分离[ J] 理化检验-化学分册200844(1)58-60

[10]   李蕾薛珺练萍等组合表面活性剂-盐-水双水相体系萃

取水杨酸和洛美沙星[J] 分析化学200432(1)96-98[11]   戚琦李蕾李勋等聚乙二醇 800-PVP 双水相体系萃取荧

光测定阿司匹林肠溶片中水杨酸[ J] 光谱实验室200522(1)103-105

收稿日期2017-11-14修改日期2018-01-11作者简介韩迎春(1974-)女山东日照人硕士工程师

现主要从事分析化学实验研究

10509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979(上接第 3 页)4  结语

本文所设计的系统具体实现了以下功能对单

臂电桥分压器电压的采集对铜热电阻温度采集并通过上位机对采集的数据进行分析运算计算出铜

热电阻的实际阻值理论阻值二者之间的误差以及

铜热电阻的温度 最终达到了预期目标验证了方

案的可行性 系统结构简单成本较低并且具有较

强的延展性

参考文献(References)

[1]   吴丽荣论传感器的现状及趋势[ J] 科技世界2013(12)108-109

[2]   王国秀探讨温度计量装置在生产过程中的应用[J] 科技创新

与应用2013(21)101-103[3]   杨亮新型温度传感器的研究与发展[ J] 科技与企业2015

(14)222-227[4]   张妍苏煜飞温度传感器的研究与应用[ J] 现代制造技术与

装备2016(5)142-143[5]   孙海善PCF8591 及其与单片机接口设计[N]电子报2012-8

-5(011)[6]   任晓芳PCF8591 在数据采集过程中的应用[ J] 自动化应用

20155(10)42-43[7]   王维铁高速流水线 A D 转换器关键电路设计研究[D]西安

西安电子科技大学2014[8]   梁天太周英杰张泽等基于 MAX232 实现 PC 机与 CPU 通

信[J] 新技术新工艺20153(8)34-36[9]   Chen ShiGuanghui TengZhuo LiAn approach of pig weight esti

mation using binocular stereo system based on LabVIEW[J] Computers and Electronics in Agriculture20168(12)40-42

[10]   周青云王建勋基于 USB 接口与 LabVIEW 的数据采集系统

设计[J] 实验室研究与探索2011(8)238-240[11]   李红刚张素萍基于单片机和 LabVIEW 的多路数据采集系

统设计[J] 国外电子测量技术2014(4)62-67[12]   陈永健王晨单片机在太阳能热水器辅助电加热温度控制器

的应用与研究[J] 电子世界2016(20)193-195

收稿日期2017-10-16修改日期2017-11-08作者简介陈虹丽(1963-)女黑龙江宾县人博士教授

主要研究方向系统建模分析信息融合