硬件開發(fā)環(huán)境新儀器系統(tǒng)的硬件主要包括采樣器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、熱分析儀器系統(tǒng)主機(jī)和虛擬儀器操作平臺(tái)四部分組成。采樣器是熱分析儀器的傳感部分，有檢測(cè)天平重量變化的光電檢測(cè)裝置，檢測(cè)天平兩側(cè)（試樣邊支持皿和參比邊支持皿之間）溫度的熱電偶檢測(cè)裝置，檢測(cè)熱分析儀爐內(nèi)溫度的熱電偶檢測(cè)裝置。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由模擬多路開關(guān)、溫度變送器、A/D轉(zhuǎn)換器及12位單片機(jī)組成，并通過(guò)單片機(jī)提供的串行通訊接口與作為虛擬儀器操作平臺(tái)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)相連。熱分析儀器主機(jī)是指提供試樣試驗(yàn)環(huán)境的硬件系統(tǒng)的組成，包括爐體、天平、差熱裝置及機(jī)殼等附屬結(jié)構(gòu)。虛擬儀器操作平臺(tái)是指用于進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析顯示及控制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及虛擬儀器軟件環(huán)境（見）。

　　本研究項(xiàng)目包括硬件開發(fā)和軟件開發(fā)。軟件開發(fā)是重點(diǎn)，它主要實(shí)現(xiàn)一套能適用于WCT、WCR、WRT等系列熱分析儀器產(chǎn)品的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。各系列分別由相對(duì)獨(dú)立的采樣器和分析單元組成，軟件系統(tǒng)一方面與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口配合，通過(guò)與儀器聯(lián)機(jī)而取得原始測(cè)試數(shù)據(jù)，一方面對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并把處理結(jié)果以圖譜、表格的形式打印輸出。

　　硬件部分的關(guān)鍵是開發(fā)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集接口。該部分由放大微弱信號(hào)的調(diào)理放大電路，加熱溫度控制單元，以及A/D轉(zhuǎn)換器組成。zui終通過(guò)RS―232串行輸入輸出口實(shí)現(xiàn)通信。

　　本系統(tǒng)軟件的開發(fā)充分利用了Windows和LabVIEW所提供的豐富資源和強(qiáng)大工具，界面友好，人機(jī)交互快捷，操作直觀、方便，在保證硬件配置的情況下，實(shí)時(shí)采樣控制、數(shù)據(jù)處理、曲線分析的速度與質(zhì)量均令人滿意。利用虛擬技術(shù)的特點(diǎn)，開發(fā)本系統(tǒng)時(shí)，主要在以下幾個(gè)方面改進(jìn)與提升了熱分析系統(tǒng)的測(cè)試特性：?jiǎn)纹瑱C(jī)采集系統(tǒng)，提供了RS―232串行口輸入/輸出功能，通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了程序式的升溫、降溫、恒溫等控制系統(tǒng)。只需確定試樣的測(cè)量值，校準(zhǔn)的過(guò)程可通過(guò)軟件自動(dòng)完成。

　　將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與數(shù)據(jù)分析方法以模塊化的方式設(shè)計(jì)，幾個(gè)部分相互又相互獨(dú)立，這樣就能充分利用Windows系統(tǒng)多線程工作的特點(diǎn)，不僅界面友好、層次明顯，而且有利于功能進(jìn)一步的擴(kuò)展與提升。針對(duì)不同型號(hào)的系列產(chǎn)品，只需增加與刪減相關(guān)功能模塊，實(shí)現(xiàn)了柔性化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的拓寬與加深3.3熱電偶的線性化熱電偶的V―T特性是非線性的，必須對(duì)它進(jìn)行線性化。根據(jù)鉑銠10%/鉑熱電偶分度表（GB/T16839.11997熱電偶第1部分）建立T一V對(duì)應(yīng)數(shù)組，在發(fā)送加熱參數(shù)時(shí)，根據(jù)溫度直接查找對(duì)應(yīng)電壓值即可，對(duì)于采集實(shí)際溫度值，采用直線擬合的zui小二乘法擬合，將熱電偶測(cè)溫范圍分為N段，每一段的回歸方程為y這樣，就保證采樣溫度的精度。

　　盡管數(shù)據(jù)在預(yù)處理中經(jīng)過(guò)了低通數(shù)字濾波，但難免還會(huì)疊加一定的野值。根據(jù)提到“輸入空（上接第26頁(yè)）編寫（程序略）：經(jīng)過(guò)這一段程序，我們得到了八個(gè)通道的A/D采集的結(jié)果，它們依次放在了首地址為0454的一片RAM區(qū)域。因?yàn)槲覀兪褂玫氖前宋痪?，所以每一個(gè)模擬量采集的結(jié)果對(duì)應(yīng)一個(gè)八位二進(jìn)制數(shù)，我們還要將該二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為我們需要的實(shí)際電壓值，如下公式：（2）：VilN―表示第I個(gè)米集通道采集的實(shí)際電壓，理論上等同公式（1）中的Va/d；間的有限變化只能引起輸出空間的有限變化”原理，再由實(shí)際儀器獲得變量變化范圍來(lái)確定合適的和令。若對(duì)應(yīng)的Xi在內(nèi)，則認(rèn)為變量不超過(guò)若I i一大于某閾值，則認(rèn)為該數(shù)據(jù)為野值。剔除后，采用zui小逼近原理，用剔掉的這個(gè)i觀測(cè)值的逼近點(diǎn)進(jìn)行修正處理。

　　5曲線分析虛擬儀器的優(yōu)勢(shì)之一就是在對(duì)曲線的分析處理。針對(duì)熱重分析的特點(diǎn)，即不但能選擇TG曲線某一段進(jìn)行分析，還有將整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的不同時(shí)間、不同溫度條件下TG的變達(dá)到了界面簡(jiǎn)潔清楚、結(jié)果準(zhǔn)確可靠的目的。

　　與熱重曲線分析相比，差熱曲線的分析要更加詳細(xì)復(fù)雜，采用“WaveformGraph的圖形顯示方式更容易達(dá)到要求。同時(shí)，也采用了”PicturePlots的功能，實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)對(duì)曲線的縮小放大、曲線段選擇、當(dāng)前點(diǎn)曲線值等操作。

　　聯(lián)合曲線分析模塊則實(shí)現(xiàn)多曲的實(shí)際電壓的量化值（即我們所得的八位二進(jìn)制值）。

　　現(xiàn)在我們得到了ADCi，根據(jù)公式（2），我們可以用程序計(jì)算出Vv，因?yàn)閂ilN等同與ViA/D，再根據(jù)公式（1）以及設(shè)定和調(diào)整好的修正系數(shù)Ai，我們可以計(jì)算出ViR，這就是我們要采集的模擬量的實(shí)際值，把其轉(zhuǎn)換為ASC字符，就可以提供給顯示程序顯示以及其他程序使用。

　　利用單片機(jī)內(nèi)部的A/D采集系統(tǒng)，只需要考慮對(duì)所要檢測(cè)對(duì)象的線的計(jì)算比較，按樣品重量對(duì)曲線進(jìn)行歸一化處理，并且實(shí)現(xiàn)兩條曲線的差減計(jì)算及生成多階微分曲線。

　　本研究系統(tǒng)以虛擬儀器技術(shù)為主要手段，來(lái)提升由北京光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的WCT、WCR、WRT等系列熱分析儀器，利用*的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)改進(jìn)發(fā)展原有儀器系統(tǒng)，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)證明，在操作方便、界面友好以及分析準(zhǔn)確性等各方面比一般熱分析系統(tǒng)要好。實(shí)現(xiàn)了測(cè)試準(zhǔn)確可靠、簡(jiǎn)化操作、方便維護(hù)、成本低廉的*儀器。通過(guò)在虛擬儀器環(huán)境下實(shí)現(xiàn)智能測(cè)試分析方法的集成，降低了儀器系統(tǒng)功能變更和功能擴(kuò)展的難度和費(fèi)用，縮短了開發(fā)周期，為儀器測(cè)試、分析和控制的快速實(shí)現(xiàn)和升級(jí)提供了條件。北京富瑞恒創(chuàng)科技有限公司。