基于LabVIEW的线性拟合系统虚拟设计

   2023-11-15 互联网1680
核心提示: 0 引言  LabVIEW是美国NI公司推出的一个图形化软件开发环境,与其它软件平台相比,它的最大优势在于测量系统的开发。使用者

 0 引言

  LabVIEW是美国NI公司推出的一个图形化软件开发环境,与其它软件平台相比,它的最大优势在于测量系统的开发。使用者采用图标与连线的方式,可以像画电路板一样编写程序,非常形象直观,又便于修改和移植。作为测量领域的专业软件,它能将各种数据处理功能封装成一个个VI函数,用户利用VI函数可以迅速地实现所需的功能。因此,在LabVIEW软件开发平台环境下,研究开发线性拟合分析软件,充分体现其方便性和快捷性。

  1 前面板设计

  前面板是在LabVIEW中用户操作的界面,是程序与用户交流的窗口。前面板主要由控件构成,用户通过操作前面板上的控件来进行参数设置,进而实现线性拟合的工作。前面板设计包括输入和输出两部分。

  1.1 输入部分

  输入部分主要包括四个控件,标准值和测量值采用的是数值输入控件加数组控件,目的是为了将参与线性拟合的数据放入两个一维数组中进行数据分析,如图1所示;为了进行数据分析时提供实际的输入数据组数,数据组数采用数值输入控件;输入标准值采用的也是数值输入控件,它是最后拟合成线性后,所求点的标准输入值。

  1.2 输出部分

  输出部分主要包括六个控件,输出测量值、测量值的不确定度和相关系数均采用的是数值输出控件,目的是显示供用户进行分析判断的数据;拟合直线方程采用的是字符串显示控件,给用户提供所拟合的直线方程;线性采用的布尔控件,采用检验法进行数据线性检验,如呈线性时此信号灯亮,提供给用户一种直观的信息进行接下来所求数据的输入工作;拟合曲线图采用的是图形显示控件,为了把所拟合的直线方程以图形的方式提供给用户,进而分析判断是否有畸变点等一系列工作。

 2 线性拟合软件设计

  对经过有限次测量得到的一组数据,如果数据点不呈线性分布,则拟合的线性方程是没有意义的。设计线性拟合分析软件首先依据相关系数检验法对数据组进行显著性检验,当由标准值和测量值组成的采样组求得的相关系数值 大于等于临界值,就认为两组数据显著相关,这时就可以应用最小二乘法对这些数据点进行线性拟合。由线性拟合软件可得到拟合直线方程、并进而得出任意标准值对应的测量值及其不确定度。

  3 实验与数据分析

  为验证本文所介绍的线性拟合系统的功能,本文对采用二等标准铂电阻对FLUKE 2645A/RL001铂电阻进行校准得到一组数据进行拟合分析,其温度范围为50℃~420℃。表1 用最小二乘法得到铂电阻线性直线时所用的数据

  取表1中9组测量标准显示值和FLUKE 2645A/RL001显示值,并把它们对应输入拟合软件的前面板的标准值和测量值中去,可在前面板中看到线性显示控件绿色灯亮,说明软件拟合的数据是呈线性的。

  且由JJG229-1998规程可知: B级铂电阻在410℃使得允许误差为±2.35℃。即:U=0.2<2.35/3。所以,通过以上可知,由软件拟合的测量值是一个可信赖的值,可以在实际当中进行使用。

4 结论

  本文通过采用虚拟仪器技术构建的数据拟合分析软件,其友好的界面和方便的操作,使其很好地应用在各种线性测量工作中,省去了很多繁琐的测量过程,特别是在对数据的修正和测量标准量程受限的情况下得到了很好的应用。同时也为现场在线测量,对数据进行实时处理提供了最实用的工具。

  参 考 文 献

  [1] 雷振山,赵晨光,魏丽,郭涛.LabVIEW8.2基础教程[M].北京:中国铁道出版社,2008.

  [2] 叶德培.测量不确定度[M].北京:国防工业出版社,1996.

  [3] 李宗扬.计量技术基础[M].北京:原子能出版社,2002.

  [4] 陆毅,翟丽芳.基于最小二乘法拟合的热电偶温势特性的虚拟设计[J].系统仿真技术.2010(1):49-52.

  [5] 艾锦云,何振江,邱健.基于LabVIEW的多路仪器温度测控系统[J].国外电子测量技术,2004,23(1)6-8.

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