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【虚拟仪器】基于虚拟仪器的检测技术创新实验教学平台

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基于虚拟仪器的气动控制综合实验教学平台设计

基于虚拟仪器的气动控制综合实验教学平台设计

基于虚拟仪器的气动控制综合实验教学平台设计作者：葛耀峥雷勇陶国良来源：《科教导刊》2013年第06期摘要基于NI CompactRIO 控制系统作为主控单元的虚拟仪器的气动控制综合实验教学平台是利用计算机技术、虚拟仪器技术和高性能的模块化硬件以及气动一体化技术，结合高效灵活的软件来完成各种机电信号测试、测量和自动控制应用的实验教学平台。

以满足控制工程实验教学目的。

关键词虚拟仪器气动控制 LabVIEW开发环境实验教学平台0 引言为了能新增机械电子工程专业本科高年级更高层次的研究性、创新性实验内容，使学生通过实践能理解到如何去研究和解决科研问题或工程问题，急需开发一批既包括虚拟仪器在智能化程序、计算机硬件和软件技术又具有机电与测控制技术一体的实验教学设备供学生实践使用。

不仅有利于创新能力的培养，而且对于本科生和研究生创新能力的提高或许是非常迫切需要的。

1 NI CompactRIO模块NI CompactRIO模块是一款工业级嵌入式测控系统，集成了嵌入式实时控制器、可编程硬件逻辑（FPGA）和可重配置的I/O 模块。

带有实时处理器和可重新配置FPGA功能，用于独立的分布式应用。

基于NI可重新配置I/O技术，适于超高性能和自定义应用。

NI CompactRIO 可编程控制模块实物图与基本原理框图如图1所示。

2 NI LabVIEW开发环境LabVIEW是一款图形化开发环境，对于要求苛刻的工业级及嵌入式应用具有灵活性和易用性等特点。

可以通过LABVIEW REAL-TIME模块创建程序，并在CompactRIO控制模块上实时地稳定运行。

也可以通过LABVIEW为CompactRIO模块快速创建HMI或用户界面，并在联网的PC或嵌入式触摸板上运行。

2.1 LabVIEW RT 开发环境LabVIEW RT 开发环境借助LabVIEW 图形化开发环境和硬件驱动包，可轻松访问硬件底层，快速构建嵌入式系统的软件原型。

基于虚拟仪器技术的电子测量仪器平台开发

基于虚拟仪器技术的电子测量仪器平台开发
（． １ 华北 电力大 学电子与通 信工程系 ， 河北保定 ０ １ ０ ；． ７０ ３ ２ 华北 电力大 学苏州研究院 ， 江苏苏 州 ２ ５ ２ ） １ １３
摘要 ： 用 Ｌ ｂ ＩＷ 图形化开发环境和数据采 集卡 ， 利 ａＶ Ｅ 开发 了基 于计 算机 的电子 测量仪 器平 台。介绍 了虚 拟仪 器平 台 的组 成， 完成 了信号 源、 示波器 、 电子 计数 器、 电压表等 ７种 常见仪 器的设计 ， 并且使用虚拟仪 器平 台对 实际电路 进行 了测 试 。结果表 明 ， 该仪 器平 台可以替代 实际 电子测量仪器 ， 为电子工程师的工程设计和产品研发提供 了低成本 的解 决方案 。
关键 词 ： 电子 测 量 仪 器 ； 拟 仪 器 ； 波 器 ； 号 源 虚 示 信
中图分 类号 ：Ｐ ７ Ｔ２３
文献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ：０ ２—１４ （０ １ ０ ０ ２ ０ １０ ８ １ ２ １ ） ９— ０ ３— ３
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｅ ｆＥｌｃｒ ｎ ｃ Ｍ ｅ ｓ ｒｎｇ Ｉ ｓｒ ｖ ｌｐ ｎｔｏ ｅ ｔｏ ｉ ａ ｕ ｉ ｎ ｔｕｍ ｅ ａ ｆ ｒ ｎｔＰｌ ｔｏ ｍ Ｂａ ｅ ｎ Ｖｉｔ ｌＩ ｔ ｕ ｅ ｔＴｅ ｈｎ ｌ ｇ ｓ ｄ ｏ ｒ ｕａ ｎｓｒ ｍ ｎ ｃ ｏ ｏ ｙ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｕｓｎ ａ Ｖ Ｅ ｒ ｐ ｉａ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔｅ ｖｒ ｎ ｎ ｎ ａａ ａ ｑ ｉｉ ｏ ａ ｄ， ｉ ｄ ｏ ｌ ｃ ｏ ｉ ａ ｕ ｎ ｎ ｓｒ ｃ ： ｉ ｇ Ｌ ｂ Ｉ Ｗ ｇ ａ ｈ ｃ ｌｄ ｖ ｌｐ ｎ ｎ ｉ ｍｅ ｔａ ｄ ｄ ｔ ｃ ｕ ｓｔ ｎ ｃ ｒ ａ ｋ ｎ ｆｅ ｅ ｔ ｎ ｃ ｍｅ ｓ ｒ ｇ ｉ － ｏ ｉ ｒ ｉ
ｓ ｕ ｎ ｓｐ ａｆ ｒ ｗａ ｅ ｅ ｏ ｅ ａ ｅ ｎ ｃ ｍｐ ｔｒ Ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｓ ｉｎ ｏ ｈ ｉｔａ ｎ ｔｕ ｎ ｌｔ ｒ ｗａ ｅ ｃ ｂ ｄ， ｎ ｅ ｅ ｔ ｍｅ ｔ ｌｔ ｍ ｓｄ ｖ ｌ ｐ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｏ ｕｅ ． ｈ ｏ ｏ ｉ ｏ ｆ ｅ ｖｒｕ ｌｉ ｓｒ ｍｅ ｔｐ ａｆ ｍ ｓｄ ｓ ｒ ｅ ａ ｄ ｓ ｖ ｎ ｒ ｏ ｔ ｔ ｏ ｉ ｋｎ ｓ ｏ ｏ ｉ ｄ ｆ ｍｍｏ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｒ ｅ ｉｎ ｄ ｉｃ ｕ ｉｇ ｔ ｅ ｓ ｎ ｌｓ ｕ ｃ ， ｓ ｉ ｏ ｃ ｐ ｅｅ ｔ ｎ ｃ ｃ ｕ ｔｒ ｖ ｌ ｇ ｔｒ ｅｃ Ｔ ｅ ｅ ｃ ｎ ｅ ｕｐ ｎ ｓｗｅ ｅ ｄ ｓｇ ｅ ｎ ｌ ｄ ｎ ｈ ｉ ａ ｏ ｒ ｅ ｏ ｃｌ ｓ ｏ ｅ， ｌｃ ｒ ｉ ｏ ｎ ｅ ， ｏｔ ｅ ｍｅｅ ， ｔ ． ｈ — ｇ ｌ ｏ ａ

基于虚拟仪器的《机械控制工程》实验平台开发

基于虚拟仪器的《机械控制工程》实验平台开发

平 台各 个 模 块 进 行 了 分析 设 计 ， 述 了《 械 控 制 工 程 》 程 主要 部 分 的 设 计 过 程． 平 台 已运 用 于 教学 实 践 ， 果 良好 ． 描 机 课 该 效
关 键词 ： Ｌ ｂ Ｅ ； 械 控 制 工 程 ； 学 实 验 平 台 ａ ＶＩ ｗ 机 教 中 图 分 类 号 ： ＴＰ ７ ． ２４４ 文 献 标 志码 ： Ａ Ｄ ：０ ３ ６ ／．ｓｎ １７ —６ ０ ． ０ １ ０ ． １ ＯＩ１． ９ ９ ｊｉ ． ６ １ ９ ６ ２ １ ．４ ０ ６ ｓ
第 ２ 第 ４期 ２卷 ２１ ０ １年 ８月
中原 工 学 院学 报
Ｊ ０ＵＲＮＡＬ ０Ｆ Ｚ ＯＮＧＹＵＡＮ Ｈ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ ０Ｆ ＴＥＣＨ Ｎ０Ｌ０ＧＹ
Ｖｏ ． ２ Ｎｏ ４ １２ ．
Ａｕ ｇ．， ０１ ２ １
文 章 编 号 ：６ １ ６ ０ （０ １０ －０ ７ —０ １ ７ ～ ９ ６ ２ １ ）４ ０ ２ ３
１ 基于 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 开发教 学课件 的研 究 ａＶ Ｅ
由于 Ｌ ｂ Ｅ 软 件 与 众 不 同 的 特 点 ， 基 于 ａ ＶＩ Ｗ 在
各章 节子 界 面层 ， 由章 节子 程序模 块 控制 实现 ； ３层 第
为页 面层 ， 由翻页 程序模 块 控制 实现 ． 内则是 并列 关 层
运算 中解 放 出来 ， 更 多 的 时 间去 明确 概 念 ； Ｌ ｂ 用 与 ａ—
ＶＩ ｗ 配套 的硬 件 资 源 使 获 取 实 际 对 象 的 实 时 数 据 Ｅ
变得非 常 轻松 ， 把课 堂 变成测 试 现场 ， 能得 到 真实 的分
析与 展示 ， 活跃 课 堂教 学． 目前 ，机 械控 制 工程 》 门课 程 课 后 实验 主要 应 《 这 用 Ｍａｌｂ进 行 分 析 ， 文 将 Ｌ ｂ Ｅ 引 入 《 械 控 ｔ ａ 本 ａ ＶＩ Ｗ 机 制 工 程 》 程 的教学 和 实验 ． 课

基于虚拟仪器检测技术实验平台的开发与应用

基于虚拟仪器检测技术实验平台的开发与应用

基于虚拟仪器检测技术实验平台的开发与应用作者：王东霞,乐建华来源：《现代电子技术》2010年第18期摘要:采用虚拟仪器软件开发平台LabVIEW在NI数据采集卡以及传感器实验台基础上,研制开发了检测技术实验教学平台。

给出该实验平台的软硬件构建方法,尤其是对平台的实验功能进行了详细阐述,并通过实例验证了该系统具有良好的实验教学效果。

同时该实验平台,利用LabVIEW中强大的网络通信功能,实现了硬件设备的资源共享、数据共享以及实验结果网络发布,能够最大限度地利用现有设备。

不仅可以节省大量仪器设备的经费投入,而且为教学提供了一种全新的现代化教学手段。

关键词:虚拟仪器; 检测技术实验; 网络通信; 设备共享中图分类号:TN33-34文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)18-0184-04Development and Application of Detecting Technology ExperimentPlatform Based on Virtual InstrumentWANG Dong-xia, YUE Jian-hua(School of Automation, Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, China)Abstract: An experiment teaching platform of detecting technology is developed with the software development platform LabVIEW for virtual instruments based on NI data acquisition card and sensor experimental table. The software and hardware construction methods of the experimental platform is presented. The functions of the experimental platform are expatiated. A instance verifies that the system has a good experimental teaching effect. Thehardware resource sharing, data sharing and Web publishing of experimental results were implemented on the experimental platform by the aid of the powerful network communication function of LabVIEW. The maximum use of the existing equipments can not only save a large amount of funds for teaching equipments, but also provide a modern teaching means.Keywords: virtual instrument; detecting technology experiment; network communication; device sharing0 引言对于工科院校来说,检测技术这门课几乎所有专业都开设,该课程内容具有很强的实践性,只有在实践中加强实验,才能真正掌握有关理论,并提高其操作技能。

e-Labsim产品介绍

e-Labsim产品介绍

e-Labsim 仿真型实验平台简要介绍简述：武汉凌特电子技术有限公司 e-Labsim 仿真型实验平台是一套根据教学的需要，兼顾一般仿真型开放实验室优势，运用先进的虚拟仿真技术，将实际的硬件设备通过虚拟化，在PC 机上实现与硬件相同的功能及操作方式；在此基础上，利用软件上的优势，进行了灵活的扩展与二次开发，并集成多种虚拟仪器的综合的仿真型开放实验平台。

总而言之，e-Labsim 仿真型实验平台是一种虚拟的实验环境和平台，但其又不同于普通的“虚拟实验室”的概念，独有的“仿真引擎”技术，同时应用了当今流行的CSDA 的网络架构及软件架构，实现实验室的创新开放。

一、产品图片注：实验连线界面注：虚拟示波器界面仿真软件界面管理系统界面二、产品架构e-Labsim仿真型实验平台当然也是一种虚拟的实验环境和平台，但其又不同于普通的“虚拟实验室”的概念，为了能做到实验室的开放以及让学生进行创新实践，在产品实现方面，我们主要采取了几个方面的思路和方案：1）建立真实完整的实验对象的数学模型，让学生在虚拟环境下感受到的是真实的实验环境；2）将实验对象按知识体系切割为一个个独立的模块，学生可以按照自己的意愿将各模块以不同的方式进行组合以搭建出不同的功能实体或系统；3）每一个模块的相关参数是可以按照学生的意愿来进行自由调节的；e-Labsim仿真型实验平台主要由六大部分构成，具体如下：1）模块级仿真子系统；2）创新实践子系统；3）教学管理子系统；4）实验子系统；5）虚拟仪器子系统；6）Matlab接口调用子系统；三、产品特色直观的用户界面e-Labsim仿真型实验平台能完整模拟硬件外观以及行为，真正将硬件实验设备的外观及功能全部融入仿真平台，融合通信专业的基础及专业课程，使整个操作界面就像一个完整的个人通信实验室。

所有实验模块和测试设备具有与实际硬件一样的使用感受，使用鼠标就可以轻松完成对模块及设备上的所有开关，旋钮及菜单的操作，操作界面和实验效果与实际设备完全一样。

基于虚拟仪器技术的测控教学实验室的构建

基于虚拟仪器技术的测控教学实验室的构建
维普资讯
盏 麦匿壁． １ ～
文 章 编 号 ： Ｉ７—０ Ｉ（ ０ ８ Ｉ １８０ ６ Ｉ１４ ２ ０ ）０ 一 ０ —２ ０
基 于 虚拟 仪 器 技 术 的测控 教 学实 验பைடு நூலகம்室 的构 建
魏宏波
（ 宝鸡 文理 学 院 机 电工程 系 ，宝 鸡．２ ０ ７ ７ １ ０ ；西北 工业 大 学 机 电学 院，西 安 ７ ０ ２ ） １０ ７
关键 词 ：教 学实验 室 ：虚 拟仪 器 ：ｌ ｖｅ ａ ｉ ｂ ｗ 中 图分类 号 ：ＴＰ Ｉ 文献标 识 码： Ｂ ３１
随着 ｌ ： 会对人学生综 合素质要求 的 断 的提 高和再 人高 校 ｛ 生 模的小断扩 人，高等教育 面临若一 系列 问题 ， 中 彳 ｛
实 验 室 问题 扩 ｝ 后 尤 为 突 … ， 、求 新 的 实 验 教 学 方 法 和 教 学 ｆ Ｊ 下 段 迫 睫 。 拟 仪 器 技 术 的 …现 ， 为 ｔ 的 实 验 教 学 提 校 供 Ｊ新思路 。成 为 人ｔ ， 校关沣 的焦点 。将虚拟 仪器技术 用 十 实 验 教 学 ， 小 仅 口 以为 实 验 教 学 提 供 一 种 新 的 辅 助 段 ， Ｊ ‘ 缓 解 学 校 力 ， ｆ 丑通 过 嘲 络 功 能 使 实 验 受 窄 间 限 制 ，达 到资源共享。
能，并能较好的选用 ； （）对 动 态 测 试 丁 作 的 奉 问题 何 一 个 比较 完 整 的概 念 ， ４ 并 能初 步 运 用 十 机 械 Ｔ 程 中 某 些 参 量 的 测 量 。 从 课 程 内容 及 ｌ 要 求 口 以看 …该 门 具 有 很 强 的 实 践 述 Ｊ ’ 性 ， 只 有 实 践 中 力ｌ 实 验 ， 才 能 真 掌摊 有 关 论 ， 并 提 ｌ 强 高其 操 作 技 能 。然 ｌ 许多 商等 院 校 实 验 空 中 所 使 用 的 教学 实 验 仪 器 ， 功 能 单一 、 定 ，只 能 进 行 特 定项 口的 实验 ， 验 实 方 案 定 ， 学 生 只 足 按 部 就 地 进 行操 作 ， 使学 生积 极件 和 主 观 能 动件 受 到 极 人 的 限 制 。 外 ，随 着 新技 术 新 原 理 断 …现 ， 使 仪 器 史 新 的 步 伐 加伙 ， … 的 砹 桥面 临 着 傲淘 汰 的 处 境 ，增 力ｌ 的 实 验 顺 口就 意 味 若 增 添 新 的 砹 桥 。 然 ｌ 许 多仪 ｌ 新 ｎ 器 的价 格 昂 贵 ， ｌ 加 场 地 、 绛 费 等 种 问 题 ， 使许 多 院校 ｌ ｌ ｆ ／ 能根 据 课 程 的需 要提 供 相 仪 器 ，使 人 才 质 量 受到 极 人 的 １ 影 响 。 从 前 述 虚 拟 仪 器 特 点 口 以 看 ｊ， 它 对 十解 决 ｔ 的 困 Ｊ ． ｌ ｌ 校 扰 和 发挥 学 生 的 主 动 件 和 创 造 悱 提 供 Ｊ极 为何 效 的途 。利 ， 用 该 技 术 口何 效 地 利 用 学 校 现 有 的 汁算 机 资源 ， 节 省 人 量 的 Ｊ ‘ 设各购 置费， ｌ 又 口缓 实验 空窄间 ／足 ，足实验 教学 改 叫时 １ 革 的主 要 方 向 。

基于虚拟仪器的测试技术实验教学


储、 传输、 处理和显示等。第三， 网络化： 允许学生通过计算 供参考 。
二 、基于虚 拟仪 器 的测试 平 台
虚拟仪器是 随着微 电子技术 、 计算机技术 以及 电子测 试 技术 的迅猛 发展而 出现 的一个 以计算 机为基础 、 以软件 为核 心的完 整 的仪器体 系， 由美 国 Ｎ （ ａｏａｒｔｍ ｎ ） 司在 Ｉ Ｎ ｔｎｌ￣ｒ ｅｔ 公 ｉ Ｉ ｕ ｓ 收稿 日期 ：０６０ — ２０．９０ ２
对 实验 内容 和实验条件要求更高 了 ， 它需要 现代化 的实践环 境 。实验 内容 、 方法 、 手段 的数字化 、 智能化 、 网络化 、 拟化 虚 是实验现代 化的标志 。 … 实验教学是教学活动 中的重要 环节 ， 培养学生 的科学 在
思维方式 、 严谨工作作 风 、 扎实 的专业 知识 和实验技 能等 能 力和素质 中起着 重要作用 。学生 只有 通过大量 的实验 ， 能 才 真正理解 和掌握 所学 的理论 知识。
整个仪器都被计算机软件所代替， 可以说“ 软件就是仪器 ” 。
基于虚拟仪器技术实现 了虚拟化 、 自动化 和网络化 的实 验环境 ， 有非 常鲜 明的时代特征。第一 ， 具 虚拟性 ： 虚拟仪器
技术的柔性结构， 给学生提供 了一个充分发挥 自己的想象
力、 创造 力和施 展才 能的空间。第 二 ， 自动化 ： 生根据实验 学 内容 ， 编写 出 自己的实验 程序 ， 在计 算机 控制 下 自动完 成 实 验操作 ， 括 仪器 工作参 数 没置 、 验数 据 的 自动 采集 、 包 实 存 机 网络 。 自己家里实 时互 动 地操作 实验平 台 ， 在 远程进 行 实 验 的互动操作 。
Ｖ １６Ｓ ｐ ｌ ｏ ． ｕ ｐ
Ｄｅ ２ ０ ｃ． ０ ６

基于虚拟仪器的测试技术实验教学系统建立

为重要 。
术、 信息传 输 、 数字信 号处 理 以及信 息技术 的工 程应用
等 ， 本 囊 括 了 《 试 技 术 》 本 书 的 内 容 。 该 实 验 的 基 测 整
核心 是使学 生 了解信 息 的获取 、 传输 、 处理 和利 用 。随
着 虚 拟 仪 器 的发 展 ， 测 控 平 台 “ 拟 化 ” 经 成 为 一 对 虚 已
信息 化是 当今 经济 和 社 会 发 展 的 大趋 势 ， 表 了 代 先进 的生 产力 。测试 技 术 与 通 信 技术 、 算 机技 术 一 计
起 构 成 了信 息 产 业 的 三 大 支 柱 ， 试 技 术 已成 为 科 学 测 技 术 人 员 必 备 的 基 本 技 能 ， 试 技 术 的 教 学 也 显 得 尤 测
中 图 分 类 号 ：Ｇ４ ４ ３ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ９ ６ ２ １ ） ２ ０ ８ —０ ０２４ ５ （ ０ １ ０— ０ ３ ４
Ｂｕｌｉｇ ｏ ｔｓｉｇｔｃ ｎ ｌｇ ＂ｅ ｐ ｒ ｎａ ｅｃ ｉｇ ｉ ｎ ｆ“ｅ ｔ ｅｈ ｏｏ ｙ ｘ ｅｉ ｔｌ ａｈｎ ｄ ｎ ｍｅ ｔ ｓｓｅ ｂ ｓｄｏ ｉｔａ ｓｒｍｅ ｔ ｙ ｔｍ ａｅ ｎｖｒｕ １ｎ ｔｕ ｎ ｉ
现 代教 育技 术
基 于虚 拟 仪 器 的测 试 技 术 实验 教 学 系 统 建 立
尤 丽 华 ，周 洋
（ 南 大 学 机 械 工程 学 院 ，江 苏 无 锡 江 ２４２） １ １ ２
摘 要 ：为 了让 学 生 对 测 试 系 统 有 全 面 的 认 识 并 具 有 一 定 的综 合 测 试 能 力 ， 建 了 基 于 虚 拟 仪 器 的综 合 实 验 搭
Ｙ ｏ ｈｕ 。Ｚｈｏ ａ ｕ Ｉｉ ａ ｕ Ｙ ｎｇ

虚拟仪器软件开发平台介绍

发展历程
虚拟仪器技术起源于20世纪80年代， 随着计算机技术和图形化编程语言的 快速发展，虚拟仪器逐渐成为一种重 要的测量和自动化控制工具。
虚拟仪器优势及应用领域
灵活性
虚拟仪器可以通过软件编程实现各种 复杂和定制化的功能，满足不同应用 需求。
可扩展性
虚拟仪器可以方便地添加新的功能和 模块，实现系统功能的升级和扩展。
信号可视化
提供信号可视化工具，将处理后的 信号以图形化方式展示，便于用户 直观了解信号特性和处理效果。
软件架构设计
模块化设计
采用模块化设计思想，将虚拟仪器软件划分为多个功能模块，降 低系统复杂性，提高可维护性和可扩展性。
层次化结构
构建层次化的软件架构，包括数据采集层、信号处理层、应用层 等，实现不同层次间的解耦和高效协作。
03
支持多通道数据的同步采集，确保不同通道间数据的时序一致
性和准确性。
信号处理技术
数字信号处理算法
运用数字信号处理算法（如滤波、 变换、谱分析等）对采集到的信 号进行加工和处理，提取有用的 特征信息。
实时信号处理
支持实时信号处理功能，能够在数 据采集的同时进行信号处理和特征 提取，满足在线监测和实时控制的 需求。
易用性指标
涉及用户界面设计、操作流程简化等，衡量 平台的易用程度。
功能指标
涵盖虚拟仪器组件数量、类型、数据处理能 力等，体现平台的功能丰富程度。
稳定性指标
考察平台的故障率、恢复能力等，确保平台 的稳定运行。
对比分析不同平台优缺点
平台A
优点包括丰富的组件库和强大的数据处理能 力，但操作相对复杂，学习成本较高。
03
支持自定义模块开发，满足用户个性化需求

运用虚拟仪器开发平台 完成虚拟仪器电气设备检测系统

７ ＨＣ ４ 。７ ＨＣ ４ ４ ２ ４ ４ ２ ４是一 个 ８路 三
Ｎ Ｉ Ｅ 曰 ｑ Ｉ Ｉ、 Ｐｒ ｝
Ｈ Ｎ硎
Ｄ
ＮＵ 。
Ｃｍｔ ｃ ｅ ｕ ｅ ｈ ｅ ｄ ｏ ｌ ｕ ｃｉｎ Ｓ ｈ ｄ ｌＴ ｒ ａ Ｐ ｏ Ｆ ｎ ｔ ０ ｏ
和 输 出 口与 数 据 １ ０卡 的通 道 并 联 在 一起 。用 数 字 １ ０卡 输 出控 制 信 号 来 选 通 正 在 测 试 的 那 套 设 备 的
有操 作系统 ，这对于具有 多路信
号 输 入 输 出的 系 统 非 常方 便 。
输 入 输 出通 道 上 的 三 态 门 ，让 其
处 于 高 阻状 态 。 在 输 出 回路 采用 ７ ＨＣ３ ３作 ４ ７ 为 缓冲 器 件 ， ４ ７ ＨＣ３ ３ ７ 内含八 个 带
示 。 据 被 测 设 备 的要 求 ， 套 系 根 本
统 的 输入 输 出通 道 需 要 １ ０ ， ６ 路 所 以我 们 选 用 了凌 华 的 Ｐ ７ ９ ＣＩ ３ ６数 字 Ｉ 卡 。它 是 ３ Ｏ ２位 的 Ｐ Ｉ 线 ， Ｃ总 即插 即用 ， 持 Ｗｉｄ ｓ ３６ Ｌｂ ｎ ｗ ／ ｄ
Ｃ 是和 标 准 Ｃ语 言完 全 兼 容 的 ， ＶＩ 并 提 供 了数 据 采 集 等 和 虚 拟 仪器 有 关 的 支 持 ，在 ＣＶＩ 可 以 调 用 中 外 部 的 库 ，分 为 静 态 调 用 和 动 态
虚 器质是用 Ｉ 实完信 拟 口 上利 ／ 设 成号 Ｏ 备 仪 接
的采 集 、 量 与 测 试 ， 用 计 算机 测 利 强 大 的 软 件 功 能 来 模 拟 传 统 仪器 数 据 的计 算 、 析 和 处 理 ， 用 计 分 利 算 机 来 模 拟 传 统 仪器 的控 制 面 板 ， 利 用 计 算 机 多 种 形 式 的 输 出方 式 来表 达 测 试 结 果 。
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［１］［３］张跃勤．基于虚拟仪器技术的实验教学平台及其应用［Ｊ］．仪 表技术。２００３，３（１）：２—３，８ ［２】郭兴旺．检测技术自主创新实验教学平台的建设［Ｊ］．实验室研 究与探索，２００４，２３（３）：２９—３０ ［４］梁秀英．构建机电工程类创新实验教学平台的探索［Ｊ］．实验室 科学，２００７，５（１０）：２９—３０
・本文为广东工业大学高教研究基金资助项目“测控技术创新实验教学平台的研究与实践”的论文之一；项目编号：２００７ｃ１９。 作者简介：李学聪（１９７８．），男，汉族，讲师，博士研究生；主要研究方向：数据采集、机器视觉、自动化装置。
１４０
万方数据
教学改革：
基于虚拟仪器的检测技术创新实验教学平台
信方式，可以分为以插入式数据采集ＤＡＱ卡和信号调理电 路为硬件的ＰＣ—ＤＡＱ系统，还有以ＧＰＩＢ、串行、ＰｘＩ、ＶｘＩ总 线等为硬件接口方式组成的ＧＰＩＰ仪器控制系统、串行口系 统、ＰｘＩ仪器系统、ＶｘＩ仪器系统等。
第８卷增刊
２００８年７月
广东工业大学学报ｌ社会科学版）
Ｊｏｕ册ａＩ ｏｆ Ｇ岫ｎｇｄｏＩｌｇ ｕＩＩｉｖｅ璐ｉｔｙ ｏｆ Ｔ∞ｈｎｏｌｏｇｙ（ｓｏｃｉａＩ ｓｃｉｅ眦俗Ｅｄｊｔｉｏｎ）
Ｖ０１．８ Ｓｕｐｐｌ Ｊｕｌ．２００８
基于虚拟仪器的检测技术创新实验教学平台
李学聪 万频 谷
刚
宋亚男
曾珞亚
（广东工业大学自动化学院，广东广州，５１０００６） 摘要：文章讨论了对原有的检测技术实验教学体系进行改革，构建了检测技术创新实验教学平台，给出了基于虚 拟仪器技术的检测技术创新实验教学平台构建方案。 关键词：虚拟仪器信号调理检测技术 中图分类号：Ｇ
Ｖｉｒｔｕａｌ ｉｎｓｔｒｕ。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｖｉｒｔｕａｌ ｉｎｓｔｍｍｅｎｔ；ｓｉｇｎａｌ ｃｏｎｄ主ｔｊｏｎｉｎｇ；ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎ０１０９）ｒ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ
（文字编辑、责任校对：王丽华）
１４ｌ
万方数据
图２实验平台实验原理框
四、结束语
创新性实验教学是现代教育环节的重要组成部分，是提 高教学质量，培养具有创新精神和实践能力的高素质人才不 可缺少的重要环节。Ｈ１虚拟仪器技术在通用化的硬件配置 下，通过软件实现对被测对象进行数据采集、传送、存储、处 理、显示等方面的应用，使传统仪器的某些硬件乃至整个仪 器都被软件替代，用户可以自行定义或调用不同的软件模块 自由地实现所需要的仪器功能。将虚拟仪器技术应用于检 测技术实验教学，既能使学生掌握先进的实验技术，又节约 了实验经费的投入，提高实验室的效率，很大程度地提高了 实验教学的现代化水平，为培养大学生创新意识和创新能力 提供保障。 参考文献
三、检测技术创新实验教学平台的设计方案
检测技术创新实验教学平台充分利用总线技术、模块化 数据采集调理电路、高速数据传输技术、Ａｃｔｉｖｅｘ技术等，其 基本结构框图如图ｌ所示。 虚拟仪器系统的构成有多种方式，主要由系统采用的硬 件与接口方式决定。根据系统接口模块与计算机不同的通
收稿日期：２００８．０４锄
一、创建检测技术创新实验教学平台的背景
现有的检测技术实验教学平台给创新实验教学带来诸 多不适之处，这些不适之处的存在严重影响了教学双方开展 创新教学的积极性和创新实验教学的效果。现在实验教学 模式只起到了理解教学内容的作用，但从培养学生创新能力 的角度看，还存在以下几方面不足：嵋１ 一是零散。各实验相互独立，每个检测实验一般只测一 类信号，缺乏系统性和综合性，不利于培养学生的综合实验 研究能力。 二是常规。原有实验以验证课程教学内容为主，是普通 的、常规的实验，知识含量较少。 三是机械模仿。原有实验是老师备好实验条件，学生按 既定的步骤或老师的示范机械地重复一遍，各学生所做的实 验完全一样，实验结果及实验报告类同。这样的实验缺乏自 主性和设计性，不利于培养学生的独立思考和研究能力，不 利于培养学生的创造性思维。 四是落后。现在配置的实验仪器设备已经比较先进，但 是实验内容大部分是２０世纪８０年代初期以前的技术，不能
测控技术创新实验教学平台的结构框
检测技术创新实验教学平台通信方式采用的是ＰＣ—ＤＡＱ 系统，ＤＡＱ数据采集卡（ＰｃＩ－６２２１）是一种基于计算机标准 ＰｃＩ总线的内置功能插卡，直接插在计算机ＰｃＩ插槽上，具有 Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ转换，数字Ｌ／０和计数器／定时器等功能。如图１ 所示，ｃｓＹ２０００Ｄ型传感器与检测技术实验台的待测信号则 通过信号调理电路与ＤＡＱ卡被送入计算机，计算机调用采 集卡驱动程序对采集卡的输入信号进行数据采集，如果增加 ＤＡＱ板的输入通道，可实现对实验电路多种参数的测量。信 号调理电路的主要作用是将采集卡与被测实验电路以及各 采集通道之间实现电的隔离，并对Ｄ／Ａ输出的信号功率加 以放大。 在确定实验教学平台的硬件之后，就可以通过软件来实 现不同的功能，在ＬａｂＶＩＥｗ软件开发平台计算机直接参与 实验信号源的产生和对实验数据进行测量、分析、处理。虚 拟仪器的软件主要由仪器面板控制软件、数据分析处理软 件、仪器驱动软件、输入输出接口软件等部分组成。＂１仪器面 板控制软件、数据分析处理软件是建立在仪器驱动程序之 上，直接向用户提供友好的操作界面和进行数据分析与处理 的应用程序，由用户根据需要自行编制，用户通过编制应用 程序来定义虚拟仪器的功能。数据分析处理程序主要用于 对采集的实验数据进行处理，其编写基本流程步骤如下： 一是实验测试参数设定；二是系统初始化；三是数据采集、 分析、处理；四是实时显示和存储；五是测量完否？则输出实
５ １０００６，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｌｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｌｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ）ｒ ｗａｓ
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Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｃｕａｎｇｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ），ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ）ｒ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕ粕ｇｄｏｎｇ
６４２．Ｏ
实验教学
文献标识码：Ａ 反映检测技术、信号分析和处理技术当前的发展水平，而且 容易给学生造成一种错误印象，即认为当前在工程实际中也 是采用同样档次的技术。 总之，现在的教学实验从内容、方法、手段、设备到教学方 式、教学思想上都比较欠缺，显然不能满足新时期人才培养的 要求：培养学生学会专业研究的基本方法，学会收集、处理信 息和分析问题、解决问题的能力，培养学生的科学精神和创造 思维习惯，最终培养学生的创新能力、实践能力和创业精神。
科学技术的发展和进步对工科学生的创新设计与实践能 力提出了更高的要求，这对内容相对较为固定的专业基础课 程教学提出了挑战。如何采用合适的教学方法和创新的教学 手段来激发学生的兴趣，完成教学大纲的要求，培养他们的创 新能力，已经成为一项重要的教学方法研究课题。¨ｏ在传统的 实验教学中，学生往往只能根据已有的实验指导书生搬硬套 地去做实验，缺乏主动性，学生难以通过实验真正做到深入理 解理论教材所阐述的相关理论，那么是否能通过实验教学改 革，提高学生的学习兴趣和学习积极性，锻炼学生的动手能 力，有机地将实验手段和理论教学结合在一起呢？虚拟仪器 技术的快速发展，为我们提供了可实现的工具。 为适应当前电气工程专业人才培养的发展，我们在近几 年的“检测技术与仪表”理论教学和实验教学过程中，一直在 改革实验环节，强化理论学习、基础实验等教学环节，希望能 营造一个培养学生创新能力的良好环境。
验测试报告（包括打印和保存）；六是未完，则重复３～５步。 实验原理如图２所示，信号调理电路将传感器输出的测 量信号转换成相应的－５Ｖ～＋５Ｖ电压信号，由数据采集卡采 集、转换为数字信号后，送到计算机总线，在ＬａｂＶＩＥｗ软件 平台下，调用数据测量与分析程序，对所采集的数据进行分 析、计算与显示。
图ｌ
ｐｌａｔｆｏ硼ｉｎ
ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
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ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅｄｃｈｉｎｇｈｎｏｌｏｇｙ ｂａｓｅｄ
二、创建检测技术创新实验教学平台的思路
沿着学校“把实验性教学作为课程进行建设，强化实验 教学”的思路，以学校当前实验条件和设备的极大的改善为 契机，在实验教学过程中，我们根据自主性原则、开放性原则 和普遍性原则，在原有教学内容以外，增设了多个增强学生 动手能力的实验。我们利用实验室已经配备的虚拟仪器系 统、传感器与检测技术实验台和各种传感器模块，建立起一 个适合“检测技术”、“测控技术”和“化工自动化”相关的课 程教学，培养学生自主创新能力的创新实验教学平台。例 如：利用最新配置的“ｃｓＹ２０００Ｄ型传感器与检测技术实验 台”和各种传感器模块，让学生根据课堂学到的检测技术理 论知识，几个学生自由组合成为一个小组，独立设计出一个 多传感器系统，通过ＰｃＩ一６２２１数据采集卡将实验数据采集 到Ｐｃ机上，使用实验课前预习时设计的数据处理方案对采 集到的数据进行数据处理，减小误差，并且可以打印实验报 告的数据表，并保存电子版的实验数据，然后对学生完成的 情况进行评价，从而提高学生参与创新性实验的积极性，取 得了良好的教学效果。