基于虚拟仪器技术的计算机测控实验平台

基于虚拟仪器的智能仪表实验平台开发王红梅;边敦新【摘要】充分利用虚拟仪器以＂软＂代＂硬＂及灵活方便的优点,并根据智能仪表课程所涉及的内容,设计了包含多个实验项目的智能仪表实验平台系统.实验系统采用虚拟仪器加外围电路的设计方案,利用CSY3000系列实验台完成信号检测,利用NI公司采集卡完成信号采集,通过Labview软件完成信号处理功能.实验可进行多种设置,完成不同采集需求,并可通过相关软件的设计改进仪器性能.%According to the content of intelligent instrument curriculum,intelligent meter experiment workbench including six experiment items is designed,which takes the advantages of virtual instrument-hardware replaced by software and its convenience.This design contains virtual instrument and hardware circuit.CSY3000 realizes signal detection,the acquisition card of NI company completes data acquisition,and the Labview software fulfills signal processing function.The workbench can achieve different sets and complete different acquisition needs.And instrument performance can be improved through the related software design.【期刊名称】《山东理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(025)006【总页数】4页(P59-62)【关键词】虚拟仪器;智能仪表;实验平台【作者】王红梅;边敦新【作者单位】山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255091;山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255091【正文语种】中文【中图分类】G642智能仪表是自动化专业的主要课程，广泛应用于化工、造纸、钢铁等行业，在生产实际中完成大量的信号检测与控制，因此需要通过设计一系列的实验使理论与实践有机结合．通过实验，不仅可以提高学生的动手能力，而且可以加深对所学知识的理解和吸收，提高其设计能力，为他们将来走上工作岗位打下全面基础．但若采用传统的方法，需要设计复杂的硬件电路，导致生产成本高；而且一旦设计完成其灵活性将大大降低．随着计算机技术的迅速发展，虚拟仪器的概念逐渐成为测试技术和仪器仪表技术发展的重要方向，并在研究、开发等众多领域得到广泛的应用．本文设计的实验平台采用虚拟仪器加外围电路的思想，充分利用虚拟仪器的优点，把部分硬件电路用软件来代替，这样，硬件投入少，且实验过程中基本没有元器件的损耗，经济效益明显；仪器性能的改进和功能扩展只需进行相关软件的设计更新，而不需要购买新的仪器，可以大大缩短研制周期；同时，学生还可自主创新设计实验，提高解决实际工程问题的能力．1 实验装置1．1 实验平台介绍智能仪表实验平台信号检测与调理部分采用CSY3000系列传感器与检测技术实验台，该平台提供热电偶、应变片、电容和霍尔元件等多个传感器及其相应的信号处理模块，其应用范围广，使用方便．数据采集部分选用NI公司的数据采集卡NI6009，其有8路14位模拟输入，2路12位模拟输出，32位计数器，12路数字I／O，并且接口为USB应用方便．智能仪表实验平台采用图1结构，CSY3000系列传感器及信号调理电路利用相关的传感器将测量值转换为电量，由信号调理电路将电量转换为0～5V的电压信号；数据采集卡NI6009将信号调理电路输出电压信号转换为数字量传输给计算机，完成信号的数据采集功能；计算机利用Labview软件实现信号的进一步处理图1 智能仪表实验结构图1．2 实验设计智能仪表课程涉及的内容主要包括硬件部分和软件部分，其中硬件部分包括数据采集和数据输出，数据采集又包括信号调理电路、放大电路、多路模拟开关、采样保持器、AD转换器、I／O接口等电路；软件部分主要是对采集的数据进行处理，主要包括数据滤波、数据查找、数据排序、数据系统误差处理、数据线性化、标度变换等方法．根据该课程的特点及实际工作需要，将实验分为三部分：1）硬件电路部分，包括模拟量的输入和输出、开关量的输入和输出等电路．2）软件部分，即数据处理部分，包括查找技术、非线性处理、随机误差处理等方法．3）综合设计部分，即软、硬件联机调试部分，包括数据采集、数据显示和数据处理．2 实验内容根据以上的设计思路，实验系统开发如图2所示．图2 智能仪表实验系统结构图其中，热电偶温度测量实验可使学生理解采集系统的组成，如：热电偶传感器、信号处理电路、信号传输以及最终的信号显示，重点侧重是对硬件电路的认知．开关量输入输出实验则是考察对数字信号传输过程的认知；热电偶温度查找实验、铂电阻线性处理实验、递推平均滤波实验，以上三个实验使学生理解如何完成常用的信号软件处理方法，学生可利用Labview软件完成软件处理；采集系统综合性实验，主要完成硬件软件相结合，实现完整的数据采集，有利于培养学生综合应用知识的能力．温度控制实验，则是利用PID控制算法实现温度控制，该实验涉及温度信号的采集、控制信号的输出以及PID运算，既能培养动手能力又能提高学生的理论水平．下面以铂电阻线性处理实验和采集系统综合性实验为例分别进行介绍．铂电阻线性处理实验是以0～200℃的Pt100铂热电阻为例，完成线性化处理过程．本例中将其等间距分成两段进行线性化处理．前面板可输入电阻值和显示处理后的温度值，后面板则进行线性化处理，其处理程序如图3所示．该实验需要首先计算出0～100℃和100～200℃之间温度和阻值的线性表达关系，在Labview环境下利用前面板软件提供的控件完成阻值输入和温度输出，后面板编程实现线性化处理．首先用case语句判断输入的阻值是否超出0～200℃范围，若在处理范围之内则判断电阻值在哪一段，并利用上述公式计算出实际温度，否则提示电阻值超出处理范围．该实验，可使学生充分体会分段线性化的原理，并能熟悉Labview的使用．图3 铂电阻线性化处理程序采集系统综合性实验能实现七路温度数据采集．温度信号经热电偶转换为热电势，运用CSY3000提供的信号处理模块放大处理后由NI6009采集到计算机，经滤波处理、温度查找及标度变换转换为温度信号进行显示．同时可以完成，信号的存储、打印、回放以及通信等功能．该实验要求学生理解采集系统的组成，能正确使用NI6009采集卡以及信号处理电路并能根据需要编写递推滤波和温度查找等子程序实现信号的软件处理．整个实验综合程度比较高，能充分挖掘学生的设计能力．图4为采集系统实验的前面板，通过该面板可以选择通道，设定通道的参数，以及完成信号的存储、打印、回放以及通信等功能；图5为采集系统处理程序图4 数据采集系统前面板程序3 实验特点相对于汇编语言来讲，采用G语言更便于学生对该课程的理解，学生也可自主创新设计实验，锻炼解决实际工程问题的能力．由于该实验采用了虚拟仪器技术，开发成本及实验耗材都比较低，实验进一步完善及开发周期亦会大大缩短．同时该项目充分利用了实验室现有设备，比如检测技术实验室已有很多传感器及其相应的信号处理模块，虚拟仪器实验室已具备的数据采集卡，能有效节约资源．4 结束语设计的智能仪表实验平台从实验设备来讲，采用虚拟仪器取代传统的微处理器，充分利用虚拟仪器的优势，使实验的硬件成本降低，实验功能增强，扩展性良好．从内容来讲，实验分为三部分：硬件部分（模拟量和开关量的输入输出单元）、软件部分（数据处理和数据显示）以及综合部分，基本上涵盖了该课程的主要知识点，使学生能比较全面的了解该课程，更加全面、深刻地理解智能仪表设计的一般原则，熟练掌握智能仪表与装置的软、硬件电路设计方法和软硬件联机调试技能．同时，可在此基础上进一步设计网络化智能仪表实验平台，其前景可观．图5 数据采集系统处理程序【相关文献】［1] 刘君华．基于Labview的虚拟仪器设计［M] ．北京：电子工业出版社，2003．［2] 杨乐平，李海涛．Labview高级程序设计［M] ．北京：清华大学出版社，2003．［3] 赵新民．智能仪器设计基础［M] ．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1999．［4] 徐爱钧．智能化测量控制仪表原理与设计［M] ．北京：北京航空航天大学出版社，1995．［5] 姜阔胜，杨明亮，梁应选．基于虚拟仪器的机械传动试验台测控系统［J] ．机械传动，2010，34（3）：72－75．［6] 方建华，颜建军，蔡炯炯．基于LabVIEW的烘道温度测试系统研究［J] ．计算机测量与控制，2009，17（6）：1025－1027．［7] 王淑芳，杜飞明．基于虚拟仪器的多通道数据采集与处理系统设计［J] ．机床与液压，2009，37（8）：306－308．［8] 周玉宏，谢云芳，索雪松．基于虚拟仪器技术的温室监控系统［J] ．农机化研究，2010（2）：104－106．。

基于虚拟现实技术的虚拟化实验平台设计虚拟现实（VR）技术是一种通过计算机生成的真实仿真环境，使用户能够与虚拟世界进行互动。

随着VR技术的不断进步和普及，它正在被应用于各种领域，包括娱乐、教育、医疗和工业等。

在教育领域，基于虚拟现实技术的虚拟化实验平台设计可以为学生提供更丰富、更真实的实验体验，提高他们的学习效果和兴趣。

虚拟化实验平台是指利用VR技术模拟实验环境和实验过程，使学生能够通过虚拟现实设备如头戴显示器和手柄等进行操作和实验。

通过设计一个基于虚拟现实技术的虚拟化实验平台，我们可以给学生提供各种实验环境，例如化学实验室、物理实验和生物实验等。

首先，一个好的基于虚拟现实技术的虚拟化实验平台应该提供多样的实验内容。

这些内容应该覆盖不同学科的实验，包括物理、化学、生物等。

同时，实验内容应该根据学生的年级和学习目标进行分类和设置，以满足不同年级和学科的学生需求。

例如，对于化学实验，应该提供不同化学反应的模拟，包括溶液浓度变化、酸碱中和反应等。

对于物理实验，应该提供力学、光学和电磁等实验内容。

通过提供多样的实验内容，学生可以在虚拟环境中进行自主学习和探索。

其次，该平台应该具备交互性和自主性。

学生应该能够通过手柄等设备进行实验操作，并观察实验效果和结果。

从而培养学生思考和解决问题的能力。

同时，学生也应该能够自由选择不同实验，并能够自主探索和学习。

这种自主性可以激发学生的学习兴趣和创造力，提高他们的学习效果。

第三，基于虚拟现实技术的虚拟化实验平台设计应该注重真实性和准确性。

平台中的虚拟环境和实验过程应该尽可能地贴近现实，使学生能够获得真实的实验体验。

例如，在化学实验中，平台应该能够准确地模拟化学反应的过程和反应产物。

这样可以让学生在虚拟环境中获得更真实的实验体验，并提高他们的实验技能。

此外，基于虚拟现实技术的虚拟化实验平台应该具备实时反馈和评估功能。

在学生进行实验操作时，系统应该能够实时监测和记录学生的操作，并给予相应的反馈和评估。

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。

第25卷第2期海南大学学报自然科学版Vo.l25N o.2 2007年6月NATURAL SC I ENCE J OURNAL OF HA I NAN UN I VERSITY J un.2007 文章编号:1004-1729(2007)02-0217-04基于虚拟仪器的电子实验平台设计冯尔理,周开利,黄 艳(海南大学信息科学技术学院,海南海口570228)摘 要:基于虚拟仪器,以PC机作为基本硬件,采用虚拟仪器专业设计软件Lab V I E W,设计包括多种常用仪器的电子实验平台,为学生从事课外电子实验与制作提供廉价的实验仪器,以促进实验教学手段和方法的改革.关键词:虚拟仪器;电子技术;实验平台中图分类号:G434 文献标识码:A实践教学在电子信息类专业中占有极重要的地位,其意义不言而喻.然而,由于客观条件的限制,影响了学生实践能力的提高.学校有组织的实验教学,实验项目相对固定,学时有限,学生缺乏自主性、灵活性;在课外,尽管学生有课外进行实验和电子制作的愿望,但由于大多学校还不具备条件,给学生提供充分的实验场地和仪器设备,满足不了学生课外自主进行实验的要求.随着计算机的普及,现在的学生拥有个人电脑的越来越普遍,因此本文设计了一种基于虚拟仪器设计电子实验平台,使学生只要拥有个人电脑,就拥有了一个个人的电子实验平台,解决了学生课外实践缺少仪器设备的问题.1 虚拟仪器简介虚拟仪器系统是不断革新的计算机技术与仪器技术相结合的产物.它利用计算机系统的强大功能,结合专用的硬件(包括数据采集卡、图像采集卡、PLC等),突破传统仪器在数据处理、显示、传送、存储等方面的限制.虚拟仪器使本来需要硬件实现的技术软件化,以便最大限度地降低系统成本,增加系统功能与灵活性,使用户在通用计算机平台上可以根据自己的需求来定义和设计仪器的测量功能,其核心技术是虚拟仪器软件.LabV I E W是美国N I公司开发的基于图形开发、调试和运行程序的集成化环境,是第一个借助于虚拟软面板用户界面和方框图建立虚拟仪器的图形程序设计系统,是目前应用范围最广、功能最强大的虚拟仪器开发平台,广泛应用于仿真、数据采集、仪器控制、测量分析和数据显示等嵌入式应用系统的开发[1-2].作为一种图形程序设计语言,LabV I E W内部集成了大量的生成图形界面的模板,如开关、旋钮、表头、刻度杆、指示灯等,而且用户也可设计库中没有的模板.其最大特点是采用全图形化编程,在计算机屏幕上利用其内含的功能库和开发工具库设计软面板,用来为测试系统提供输入值并接受其输出值;该面板在外观和操作上模仿有形器件,在功能上则同于一般的语言程序.作为人机对话的软面板,还可接受来自更高层次的虚拟仪器的参数,例如可以改变信号发生器的输出的幅度和频率等.2 设计方案2.1 系统模型 一般构成虚拟仪器的基本硬件除了计算机以外,还需要一块数据采集卡,但数据采集卡一般价格昂贵,不合适学生使用.电脑声卡作为计算机声音输入输出的常用设备,通过麦克风(M ic)或线路输入(L i n e i n)和喇叭(Speaker)录入与播放声音,可以作为数据采集和信号输出的设备,具备数据采集收稿日期:2006-10-12基金项目:海南省大学科研基金资助项目(K y jj0531)作者简介:冯尔理(1967-),男,海南海口人,海南大学信息科学技术学院实验师,硕士.卡的基本功能,并且具有16位的量化精度、数据采集频率达44kH z ,以声卡代替数据采集卡设计的虚拟仪器,能够满足学生进行电子实验与制作的基本要求.图1给出了虚拟电子实验平台的系统设计框图[3-5]图1 系统设计框图根据一般电子实验的需要,实验平台应包括直流电源、信号发生器、示波器、数字万用表、面包板(用于构成电路板)等基本仪器设备.直流电源可以取自PC 机的USB 口,为实验电路板和信号调理模块供电.信号调理模块将输入信号进行处理,使符合声卡对输入信号的要求;同时,它还对虚拟信号发生器的输出信号进行处理,提供满足实验要求的信号源,是待测电路与声卡之间的接口电路.PC 机通过软件编程实现虚拟信号发生器、示波器、交流电压表等基本仪器功能,完成对输入信号的采集、处理、显示和存储等.2.2 系统设计2.2.1 声卡结构和技术指标 声卡是一般计算机的标准配置,主要功能是完成多媒体声音的放音和录音.声卡的内部构造主要包括A /D 、D /A 转换模块、DSP 模块、控制模块等.一般标准声卡的主要性能指标为:精度16位、采样频率44k H z 的A /D 转换及D /A 转换,全双工的录音和放音,可以采集20~20000H z 的输入交流信号.声卡接口一般有L i n e i n 、Speaker 、M ic 等,在本设计中使用L i n e in 作为信号输入端,可以实现对输入信号进行采集,此接口输入电压为-1~+1V;Speaker 作为信号输出端,可以输出2.5V P -P 电压的信号.2.2.2 虚拟仪器设计1)设计方法:Lab V I E W 具有3个图形化操作模板,用于创建和运行程序.这些图形化操作模板可以随意在屏幕上移动,并可以放置在屏幕的任意位置.图形化操作模板分别是工具(Tools)模板、控制(Con -tiro ls)模板和功能(Function)模板.工具模板主要用于V I 的创建、修改和调试,提供用于图形操作的各类工具,如:移动、选取、设置卷标、设置断点、文字输入等.在W indo w s 菜单中单击Sho w Too ls Pa lette 命令可以打开该模板.当从模板内选择了任一种工具后,鼠标箭头就会变成该工具相应的形状.控制模板虚拟仪器提供数据的输入、输出显示和图形现实的功能,设计中通过前面板的控件实现虚拟仪器面板的设计.在后面板中,通过LabV I E W 环境下的功能模板提供的相关功能函数,将前面板的控件进行连接,使实现需要的功能.对于声卡的控制操作,LabV I E W 提供了声卡的相关子V I ,如S I (SI Config ,SI Star,t SI Read ,S I Stop)等.当设定好声卡的音频格式并启动了声卡后,声卡就可以实现数据采集或者信号输出,采集到的数据通过DMA 传送到内存中指定的缓冲区,当缓冲区满后,再通过查询或中断机制通知CP U 执行显示程序显示缓冲区数据的波形.2)设计实例 虚拟信号发生器: 正弦波信号常用于模拟电路的性能测试,下面以正弦波虚拟信号发生器为例说明虚拟仪器的设计方法.a .前面板设计3个输入型数字控件,供使用者输入生成信号的频率和幅值,波形选择用于选择正弦波、方波、三角波等输出.2个开关控制,分别为启动输出波形和停止输出波形,指示灯用于指示信号源的输出状态.设计的前面板如图2所示.218海南大学学报自然科学版 2007年图2 信号发生器前面板b .后面板设计前面板功能实现对应框图:使用选择结构控制信号输出,相当于信号发生器的启动开关,关闭系统采用逻辑控件来结束循环.波形数据产生由专门的函数子V I(Basi c Function Generator.V I)完成,功能框图如图3所示.图3 信号发生器后面板完成前、后面板的设计后,保存并运行该程序,即可从声卡的Speaker 接口得到输出信号波形.2.2.3 信号调理模块 信号调理模块是输入信号和数据采集模块的桥梁,是本设计的关键,由于待测信号包括交(直)流电压、电流,以及数字脉冲信号等,这些电量幅值范围广.而声卡只能对电压量进行测量,如果是电流则要进行电流-电压转换;声卡可以接受的交流电压大约为-1~+1V,当输入电压幅度比较小或者幅度大于允许电压,那么就要首先放大或衰减到声卡可以接受的电压范围;信号的输出也存在同样类似的问题需要解决.信号调理模块的组成框图如图4所示.1)交流输入信号调理:输入的信号幅度在5~5000mV 范围,采用量程开关切换输入到运算放大器的甲类放大器放大后,使输出的电压符合声卡输入要求;同时通过运放输入增大了电路的输入电阻,可以解决声卡输入阻抗小的问题.2)直流量测量变换模块:待测直流量可以是直流电流、电压,可以经过转换开关输入到运放构成的测量放大器电路转换成适当的电压(所谓适当的电压可以通过电压比较器来判断和指示灯来指示),经过改变量程开关总可以使电压指示是合适的测量范围.这个电压输入到电压/频率转换电路(例如:I C L8038),219第2期 冯尔理等:基于虚拟仪器的电子实验平台设计220海南大学学报自然科学版 2007年产生出100~10000H z的方波,虚拟仪器软件将测量到的频率值再经过标度转换,就可以通过虚拟仪器的显示控制面板得到测量结果.通过直流信号调理变换模块、量程转换开关和虚拟仪器软件,可以将测量的范围扩展到电流、电压、电阻、三极管电极判断、电容等的测量.3)输出信号调理:将输出信号放大或衰减使信号符合实验电路要求,增大带负载能力.图4 信号调理模块框图3 结束语本文基于虚拟仪器设计的电子实验平台,已经在学生中进行试用,学生在宿舍就可以通过该平台进行电子实验与制作,解决了因实验场地和仪器设备不足而导致学生难以进行自主实验的问题.可以相信,该实验平台的普及与推广将大力促进实验教学手段、方法的改革,有利于学生实践动手能力的提高.同时,实验平台的廉价性,对经费匮乏的学校,也不失为一种解决仪器设备不足的有效途径.参考文献:[1]邓焱,王磊.L abV IE W7.1测试技术与仪器应用[M].北京:机械工业出版社,2004.[2]ROBERT H B is hop.L ab V IE W7实用教程[M].乔瑞萍,林欣,译.北京:电子工业出版社,2005.[3]周开利,刘文进,潘学松.基于PC机的电子技术实验平台开发[J].电气电子教学学报:电子信息专辑,2003,25(E IIssue):124-126.[4]陈列尊,陈卫东.虚拟仪器在教学中的运用[J].电子产品世界,2001,4:53-54.[5]曾涛,侯建军,娄淑琴.具有示波频谱显示功能的虚拟仪器在教学实验中的应用研究[J].电气电子教学学报,2001,2:64-66.Design of Platfor m for Electronic Experi m e ntsBase d on Virt ual Instru m entsFE NG E r-li,Z H OU Ka-i li(C o llege of I n for m ati on Science&T echno l ogy,Ha i nan Un i versit y,H ai kou570228,Ch i n a)A bstract:Based on v irtua l i n stru m ents,the platfor m for electron ic experi m ents is desi g ned by m eans of the pro-fessional soft w are Lab V I E W for virtual i n str um ent design i n g.Its basic hardw are is PC.The p l a tfor m,co m posed o f several co mm on i n stru m ents,pr ov i d es a set of lo w-cost experi m ent i n str um ents fo r students to do experi m ent and desi g n electr onic circu its so as to pro m ote t h e refor m of experi m ent teach i n g m ediu m and m ethods.K ey words:v irtual i n str um en;t electr onic technology;experi m ent p latf o r m。

《基于虚拟仪器的机械测控教学实验平台开发》篇一一、引言随着现代科技的发展，机械测控技术已成为工业生产、科学研究以及教育教学领域的重要手段。

虚拟仪器技术的出现，为机械测控教学实验提供了新的可能性。

本文旨在探讨基于虚拟仪器的机械测控教学实验平台的开发，以期为机械测控教学提供更为高效、便捷的实验环境。

二、虚拟仪器技术概述虚拟仪器（Virtual Instrument）技术是一种基于计算机的软件和硬件相结合的测量与控制系统。

它通过将计算机与各种测量设备、控制器等连接起来，实现测试与控制的自动化、网络化和智能化。

虚拟仪器具有高度的灵活性、可扩展性和易用性，在工业、教育等领域有着广泛的应用。

三、机械测控教学实验平台的需求分析在机械测控教学中，实验是不可或缺的一部分。

然而，传统的实验设备往往存在操作复杂、成本高、维护困难等问题。

因此，开发一种基于虚拟仪器的机械测控教学实验平台，对于提高教学效果、降低教学成本具有重要意义。

该平台应具备以下特点：1. 操作简便：平台应具有友好的用户界面，方便学生快速上手。

2. 功能丰富：平台应具备多种测控功能，满足不同实验的需求。

3. 成本低廉：通过虚拟仪器技术，降低实验设备的采购和维护成本。

4. 实时交互：实现教师与学生之间的实时交互，便于教师进行实验教学。

四、基于虚拟仪器的机械测控教学实验平台开发基于上述需求分析，我们开发了一种基于虚拟仪器的机械测控教学实验平台。

该平台主要包括硬件和软件两部分。

硬件部分主要包括计算机、传感器、执行器等设备。

其中，计算机作为核心设备，负责运行虚拟仪器软件，实现测控功能。

传感器和执行器则负责与被测对象进行交互，获取实验数据。

软件部分则包括虚拟仪器软件、实验管理系统等。

虚拟仪器软件是实现测控功能的关键，它通过与硬件设备进行通信，实现数据的采集、处理和显示。

实验管理系统则负责管理实验资源、实验过程和实验结果，方便教师进行实验教学。

五、平台应用与效果基于虚拟仪器的机械测控教学实验平台在机械测控教学中得到了广泛的应用。

基于虚拟仪器的集成运算放大器综合参数测试平台【摘要】本文利用虚拟仪器技术进行运算放大器参数测试平台的设计，所用的软件为NI公司的labVIEW编程环境，硬件选用NI公司的PCI-6251数据采集卡，实现信号的采集与传递，整个测试平台能方便完成运算放大器主要参数的测试、波形显示与保存。

最后利用测试平台对运算放大器的特性进行测量，并与其他仪器测量结果进行比较，实验结果表明该测试平台所测结果精确可靠，系统操作灵活，可扩展性强。

【关键词】虚拟仪器;LabVIEW;运算放大器;参数测试1.引言虚拟仪器包括硬件和软件两大部分，其中硬件指的是获取硬件电路的信号的一个媒介，也就是与硬件电路互相数据交换的通道平台。

而相应的软件是实现数据的采集、分析、处理、显示等功能，并将其包装成一个虚拟仪器操作的环境，是一种仿真的环境，可以在上面通过写代码，完成对硬件电路的测试。

相比于传统的硬件电路测试，虚拟仪器不需要庞大的硬件设备，不需要过于复杂的后续公式计算，可以将公式包含到程序中。

在微电子方面的应用，虚拟仪器对测量一些半导体器件的特性显得尤为重要，这里是利用虚拟仪器对运算放大器进行参数测试。

并可以将输出输入的结果同步的绘制成相应的特性曲线，并且可以将所关心的硬件中某个节点的数据单独进行分析。

因此，虚拟仪器可以完全适应实验室中对于一般半导体器件的特性测试，另外对于实验数据的记录和提取，尤其是面对庞大数据时，虚拟仪器的优势就体现出来了。

2.测试系统设计2.1 设计要求及整体方案本测试系统充分利用虚拟仪器的灵活性、可扩展性及强大的软件功能，通过尽量少的硬件电路，强健的软件设计实现运算放大器主要参数的测试，保证了在硬件设备以及连线不变的前提下，通过软件控制就可以完成多项指标的测试，增加了测试效率，同时也降低了成本。

另外，硬件测试电路有多路开关组成，对应测试指标有相应的测试程序。

图1中为系统的整体程序框图，测试电路为搭建的具体硬件电路，NI PCI6251板卡为相应的通用板卡，电脑中所用的软件为LabVIEW.可以通过软件控制并且相应的显示出所测数据。

虚拟仪器网络测控系统平台前言自虚拟仪器概念提出以来，以软件代替硬件、以图形代替代码、以组态代替编程、以虚拟代替传统仪器组建自动测试系统发展迅速。

目前国内在基于虚拟仪器测控系统研究方面，使用GPIB总线台式仪器的居多，采用单台仪器设备与计算机连接的居多，连接向种总线仪器的居多，在局域网上组建测试系统的居多，构成专用测试系统的居多。

因此，很少采用多总线多种仪器在Internet上进行通用远程网络测控系统的研究，我们在此方面进行了尝试。

采用PXI总线仪器、VXI总线模块仪器、GPIB总线台式仪器、SCXI 总线调理模块、PC机板卡仪器等进行多种总线仪器混合互连，构成了示波器、信号源、计数器、多用表、数据采集及图象采集等多种仪器的连接，组成集测量、控制和现场监视于一体的Internet远程虚拟仪器网络测控系统平台，并利用该平台对彩管画面质量特性进行了测试实验。

系统结构与原理1.系统结构本系统用虚拟仪器的概念实现了对现场对象的基于Internet的远程测量、控制和现场监视功能。

系统平台就是通过PC、GPIB、PXI、VXI、SCXI和RS232等多种总线将十余种总线仪器互连，包括TDS220示波器、HP-8648A信号源和HP34401A程控电压表等GPIB 总线台式仪器；PXI-8156零槽控制器和PXI-6071E多功能数据采集等PXI总线卡式仪器；GPIB -VXI转换接口和VXI-4101A（包括计数器、电压表和I/O）等VXI总线集成仪器；SCXI-20 00通信和SCXI-2000信号调理等SCXI总线模块；PCI-1408图象采集卡的PC总线仪器。

2.工作原理系统在软件的控制下不仅实现了单台虚拟仪器的测控功能，更重要的是实现了测控系统的组态功能，既可硬件组态，也可软件组态，既可单路也可多路。

根据测控对象的实际需要进行组态选配合适的自动测控系统功能。

当然，对不同物理量应选配相应的传感器。

系统的控者由PXI-8156零槽控制器和PC机担任。

基于计算机虚拟仿真实验平台研究随着科技的不断发展，计算机虚拟仿真实验平台在教育、科研和工业领域中的应用越来越广泛。

这种基于计算机的虚拟仿真技术，可以模拟真实的实验环境和过程，为用户提供更加安全、便捷、经济的实验体验。

本文将围绕基于计算机虚拟仿真实验平台的研究展开讨论，介绍其特点、应用领域以及未来发展趋势。

一、基于计算机虚拟仿真实验平台的特点1. 可视化基于计算机虚拟仿真实验平台可以将复杂的实验过程以图像的形式展现出来，让用户通过视觉方式来了解实验的整个过程。

这种可视化的特点使得实验过程更加直观，易于理解和掌握。

2. 安全性虚拟仿真实验平台可以在没有真实的物理实验环境下进行实验，避免了实验中可能发生的意外事故。

用户可以在虚拟环境中进行实验，不会给自己和周围的人造成危险。

3. 交互性基于计算机虚拟仿真实验平台还具有很强的交互性，用户可以通过操作计算机软件来进行实验，观察实验现象的变化，并进行数据的记录和分析。

这种交互性使得用户可以更主动地参与到实验中去，获得更丰富的实验体验。

4. 经济性虚拟仿真实验平台大大降低了实验成本，不需要购买昂贵的实验设备和消耗材料，只需要投入一定的硬件和软件成本即可进行虚拟仿真实验。

这对于一些经济条件较差的实验室和学校来说，是一种非常理想的选择。

二、基于计算机虚拟仿真实验平台的应用领域1. 教育领域基于计算机虚拟仿真实验平台在教育领域中有着广泛的应用。

它可以替代传统的实验教学方式，可以让学生进行更加自主和灵活的实验，节约了教学实验的成本和时间。

还可以扩大实验教学的范围，因为通过网络可以让更多的学生接触到虚拟实验平台。

2. 科研领域在科研领域，基于计算机虚拟仿真实验平台可以帮助研究人员进行一些较为复杂的实验，提高实验效率。

特别是在一些实验条件受限或者难以实现的情况下，虚拟仿真实验平台可以为科研人员提供一个替代的实验手段，节约实验成本，提高实验的安全性。

3. 工业领域在工业领域，基于计算机虚拟仿真实验平台可以用于产品的设计、生产工艺仿真、工艺优化等方面。

《基于虚拟仪器的机械测控教学实验平台开发》篇一一、引言随着科技的不断进步，机械测控技术在教学领域的应用越来越广泛。

为了更好地培养学生的实践能力和创新精神，本文提出了一种基于虚拟仪器的机械测控教学实验平台开发方案。

该平台通过引入虚拟仪器技术，实现了机械测控实验的数字化、智能化和网络化，为教学提供了更加丰富、灵活和高效的教学手段。

二、虚拟仪器技术概述虚拟仪器技术是一种基于计算机软硬件的测试、测量和控制系统，通过虚拟仪器面板实现人机交互。

虚拟仪器具有高度的灵活性和可扩展性，可以根据需要定制和升级，同时具有强大的数据处理和分析能力。

在机械测控教学中，引入虚拟仪器技术，可以有效地提高学生的实践能力和创新精神。

三、机械测控教学实验平台开发1. 平台架构设计本平台采用模块化设计，包括硬件模块、软件模块和教学管理模块。

硬件模块主要包括传感器、执行器、数据采集卡等；软件模块包括虚拟仪器面板、数据处理和分析软件等；教学管理模块则负责课程管理、学生管理和实验教学资源管理。

2. 硬件模块开发硬件模块是平台的基础，包括传感器、执行器、数据采集卡等。

在开发过程中，需要选择合适的硬件设备，并进行集成和调试，确保硬件模块的稳定性和可靠性。

同时，需要根据实验需求，设计合理的传感器布局和数据采集方案。

3. 软件模块开发软件模块是平台的核心，包括虚拟仪器面板、数据处理和分析软件等。

在开发过程中，需要设计合理的虚拟仪器面板，实现人机交互；同时，需要开发数据处理和分析软件，实现对实验数据的实时处理和分析。

此外，还需要开发教学管理软件，实现课程管理、学生管理和实验教学资源管理。

4. 教学应用与实践本平台可广泛应用于机械测控相关课程的教学实践，如机械原理、机械设计、控制理论等。

通过本平台，学生可以更加直观地了解机械测控系统的原理和结构，掌握机械测控系统的设计和调试方法。

同时，本平台还可以为学生提供丰富的实验项目和案例，帮助学生提高实践能力和创新精神。