基于虛擬儀器的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

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1、教海探蹊mo基于虛擬儀器的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)杜恩祥常雷(裝甲兵工程學(xué)院，北京100072)摘要：本文通過(guò)介紹基于虛擬儀器的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境特點(diǎn)、構(gòu)建方法及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)例，為該類教學(xué)實(shí)驗(yàn)推廣提供依據(jù)。采用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境不僅解決了傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的費(fèi)用高問(wèn)題，而且教學(xué)模式更加靈活、高效。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；教學(xué)實(shí)驗(yàn)；振動(dòng)測(cè)試傳統(tǒng)的測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常需要以實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理和分析的功能。下，ln『以配置多種不同軟件系統(tǒng)，完成傳感器、放大器、信號(hào)處理設(shè)備等多種1．虛擬儀器硬件平臺(tái)構(gòu)建不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)環(huán)境，改變軟件，多套器材和儀器，常常因?yàn)榻?jīng)費(fèi)投入不虛擬儀器典型的主機(jī)系統(tǒng)有普通就可改變儀器功能

2、，即一套硬件系統(tǒng)

3、可足或后續(xù)維護(hù)費(fèi)用問(wèn)題，不能滿足實(shí)驗(yàn)PC機(jī)和PXI控制器。以普通PC機(jī)為主實(shí)現(xiàn)多種傳統(tǒng)儀器的功能。條件要求，難以保證正常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。機(jī)的虛擬儀器，需配置PCI接口模式的三、基于虛擬儀器的教學(xué)數(shù)字量輸入輸出采集卡、模擬量輸入輸一、基于虛擬儀器的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)例出卡、視頻采集卡、1394等各種功能實(shí)驗(yàn)環(huán)境特點(diǎn)采集卡，系統(tǒng)特點(diǎn)是價(jià)格便宜；以PXI下面以大學(xué)理工專業(yè)常開(kāi)的一項(xiàng)振1．節(jié)省實(shí)驗(yàn)費(fèi)用。提高設(shè)備利用率控制器為核心的虛擬儀器，需配置PXI動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為例。通過(guò)更換軟件就可實(shí)現(xiàn)電壓表、電接口相應(yīng)的功能采集卡，系統(tǒng)特點(diǎn)是性1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧鞅?、波形示、參?shù)計(jì)算等多種功能穩(wěn)定

4、、可靠，但價(jià)格昂貴。①r解虛擬儀器的組成概念，掌握能，避免了大量硬件設(shè)備的使用維護(hù)，虛擬儀器的主機(jī)系統(tǒng)完成信號(hào)波形基于虛擬儀器的振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)方法。②同時(shí)在一套設(shè)備上可以完成多種功能，顯示、掃頻、頻率變化、濾波等信號(hào)分熟悉振動(dòng)信號(hào)的波形特點(diǎn)。③熟悉信號(hào)大大提供了設(shè)備利用率。析、處理、顯示、存儲(chǔ)等功能。配置的處理的流程。④分析不同振動(dòng)信號(hào)的信2．交互性好。技術(shù)更新快功能卡完成信號(hào)采集和控制、激勵(lì)信號(hào)號(hào)處理前后的特點(diǎn)。通過(guò)軟件界面操作實(shí)現(xiàn)各種實(shí)驗(yàn)，輸出的功能。其中輸入模式：通過(guò)傳感2．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容既可隨時(shí)顯示操作步驟、故障提示、也器采集的信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理、信號(hào)變換、①構(gòu)建振動(dòng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境。②振動(dòng)信號(hào)

5、可設(shè)置不同模式為學(xué)生提供不同測(cè)試數(shù)隔離放大等處理后轉(zhuǎn)變成相應(yīng)功能卡能采集。③振動(dòng)信號(hào)處理與分析。據(jù)，供學(xué)生分析、查找原因。同時(shí)可根夠接收的信號(hào)，通過(guò)功能卡輸入主機(jī)；3．實(shí)驗(yàn)總結(jié)據(jù)技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)、教學(xué)要求變化，更新輸出模式：主機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，撰寫(xiě)軟件滿足實(shí)驗(yàn)要求，避免了硬件設(shè)備陳過(guò)信號(hào)變換、調(diào)理、放大后轉(zhuǎn)換成被測(cè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。舊，技術(shù)更新周期長(zhǎng)，不能及時(shí)跟上新設(shè)備需要的控制信號(hào)或其他激勵(lì)信號(hào)?；谔摂M儀器的教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不僅技術(shù)、新設(shè)備、新標(biāo)準(zhǔn)的步伐等問(wèn)題。2．軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)降低了實(shí)驗(yàn)成本，提高了使用效率，同3．便于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。資源共享根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)要求實(shí)現(xiàn)虛擬儀器

6、的時(shí)在測(cè)試實(shí)驗(yàn)中還增強(qiáng)了數(shù)據(jù)處理能力該類儀器的核心是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，聯(lián)軟件系統(tǒng)方式不同，對(duì)于常用的測(cè)試儀和測(cè)試精確度。網(wǎng)后能實(shí)現(xiàn)多種儀器的資源共享，避免器系統(tǒng)的功能，比如萬(wàn)用表、頻率計(jì)、硬件設(shè)備的重復(fù)購(gòu)買。甚至像頻譜儀、示波器等，優(yōu)質(zhì)的功能卡供應(yīng)商，在銷參考文獻(xiàn)：邏輯分析儀、大型測(cè)試裝置等昂貴的設(shè)售板卡時(shí)，就帶相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，對(duì)于[1]仝兆景，張科，等．虛擬現(xiàn)實(shí)技備，學(xué)生也能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)和使特殊需要的軟件功能，需要自己開(kāi)發(fā)，術(shù)在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用研究[J]．中用。通常有幾種開(kāi)發(fā)工具，如LabWindows／國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2007(12)．CVI、LabVIEW、C／C++等。其中，

7、圖[2]蔣英．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬實(shí)二、構(gòu)建基于虛擬儀器教形化編程技術(shù)被專家看好，例如Nation—驗(yàn)室的初淺認(rèn)識(shí)[J]．實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的方法alInstruments公司的LabVIEW圖形化2006(1)．以計(jì)算機(jī)為核心，配上各種功能卡開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，具有開(kāi)放的軟件體系，提供[33高曉燕，王惠貞．虛擬儀器在高等和軟件系統(tǒng)，即構(gòu)成了基本的虛擬儀一般儀器所沒(méi)有的特殊功能的高檔低價(jià)職業(yè)教育中的應(yīng)用[J]．陜西教育，器，既可以完成普通儀器的功能，又可的儀器模塊。在一套虛擬儀器硬件平臺(tái)2009(2)．O64