设计了基于虚拟仪器技术的新型电子秤测试系统。该系统采用虚拟仪器语言LabVIEW 语言设计，能够实现对物体重量的精密测量并能实现测试数据的自动采集、保存、处理。该电子秤的优点是结构简单，精密精确，经曲线拟合后能够获得理想与实际关系曲线，并具有超限报警功能。

0.引言

虚拟仪器技术是计算机技术和测试技术共同孕 育和发展的产物，它是充分利用计算机的软、硬件资 源，借助一定的模块化功能插卡和软件模块来完成 传统电测功能的一类全新概念的智能化仪器系统， 该系统是以计算机作为仪器统一的硬件平台，充分 利用计算机独具的运算、存储、调用、显示以及文件 管理等功能，同时把传统仪器的专业化功能和面板 控件软件化，使之与计算机结合起来融为一体，这样 便构成了 一台从外观到功能都完全与传统硬件仪器 相同，同时又充分利用计算机智能资源的全新的仪器 系统。该研究就是利用LabVIEW软件开发医用虚拟 电子秤，其测量精度为0.05 g，测量范围是0-500 g。

1.电子秤系统设计

该电子枰是基于应变效应设计的，即通过贴在 悬臂梁上全桥应变式电阻传感器测重，应变电桥输出毫伏级电压信号，经差动放大后，通过数据采集系 统采集数据后输人计算机，运用LabVIEW程序进行 数据计算显示和曲线拟合。该电子秤还设有超值报 警功能。测量系统按照信号流程主要分为以下4部 分:1)称重传感器以及输出电压信号;2)差动电压 放大部分;3)数据采集系统;4)数据处理和显示部 分(含超值报警），如图1所示。

2.电子秤结构设计

电子枰结构设计基于悬臂梁设计，将4只高精 度FB型应变片（阻值350Ω)组成全桥方式，上下 表面各贴2片，如图2所示。当托盘上的物体作用 于悬臂梁（铝质）的末端时，悬臂梁发生微小弯曲， 其上表面产生拉应变，下表面产生压应变，上下表面 的应变大小相等符号相反，粘贴在上下表面的应变 片也随之拉伸和缩短，所以能够得到正负相间的电 阻值的变化。

3.测量转换电路

电阻应变式称重传感器包括2个主要部分，一 个是弹性敏感元件悬臂梁，利用它将被测的重量转 换为弹性体的应变值;另一个是电阻应变片，它作为 传感元件将弹性体的应变，同步地转换为电阻值的 变化。电阻变化量很小，用一般测量电阻的仪表很 难测出，必须采用一定形式的测量电路将微小的电 阻变化率转变成电压或电流的变化，才能用二次仪 表显示出来。测量转换电路如图3所示。R1、R2、 R3、R4是应变片是限流电阻是电桥调零电 阻。应变全桥输出电压：

4.数据采集系统

数据采集是电子秤设计的重点。其硬件基础是 基于PC机和内置其PCI插槽中的高性能数据采集 卡 PCI-6204E。PCI-6204E 是美国 NI 公司 E 系 列12位精度数据采集卡，最高采样速率为200 X103 次/秒，它能完成信号采集和转换（A/D)，数字信号 的模拟输出（D/A)，以及定时/计数功能，共有16个 模拟量输人通道，8位数字输人输出端口，个24位 计数器（用于计数和定时功能），信号调理器采用的 是 NI 公司的 SCXI( Signal Conditioning eXtensions for Instrumentation)系列，主要由信号调理机箱SCXI - 1000DC，信号调理模块SCXI - 1520和前端接口模 块SCXI-1314构成。其连接方式如图4所示。由 于应变全桥输出毫伏级电压，其中还包含静电和电 磁耦合等共模干扰，而SCXI -1520具有很高的共模 抑制比以及高增益、低噪声和高输人阻抗，而且防止 形成零点漂移现象。它是NI公司的8通道信号调 理模块，提供电流激励、滤波与放大、应变组桥等功 能，可以连接热电阻应变计和直流电压信号等。前 端接口模块SCXI - 1314是SCXI -1520信号的前端 接口 。

5.软件系统设计

软件系统设计主要基于LabVffiW语言进行编 程实现。该系统采用了模块化子程序设计方案。优 点是:无论是硬件还是软件，每一模块都相对独立， 独立地进行设计、研制、调试和修改，从而使复杂的 工作得以简化。各种软、更件模块的调试完成后，再 将它们按照要求连接起来，从而实现数据采集、传 输、处理和输出等功能。该系统子程序有:数据采集 子程序、曲线拟合子程序、数据处理子程序、显示子 程序及超限报警子程序等。程序设计流程如图 5所示。

6.结论

该医用电子秤设计完成后，通过增加不同重量的 砝码来校准，同时通过曲线拟合显示不同砝码重量和 实际测量重量的差值，测量对比曲线如图6所示。结 果表明，该医用电子秤不仅能够实现对物体重量的精 密测量，并能实现测试数据的自动采集、保存、处理， 而且结构简单，测量准确，测量精度高，误差可以控制 在0.05 g，完全可以满足医院称量中药制剂所用。