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首頁 優秀范文 虛擬儀器技術論文

虛擬儀器技術論文賞析八篇

發布時間:2023-03-21 17:08:48

序言:寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁,我們為您精選了8篇的虛擬儀器技術論文樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發,請盡情閱讀。

虛擬儀器技術論文

第1篇

【關鍵詞】Labview軟件;MATLAB軟件;Visual Basic軟件;JAVA軟件;優缺點

1.引言

傳統示波器是電子工業、科學研究和教學實驗領域中一種必備的儀器,并且都在這些領域中占有重要的地位。在高速發展的現代科技技術下,對傳統測控儀器提出了新的技術要求,主要包括智能化、自動化、多樣化等等[1]。傳統儀器跟其他傳統測控儀器一樣,越來越不能滿足這些新技術的要求,與此同時,新儀器的開發對開發商與用戶都帶來了更大的挑戰?;谏鲜鲈?,新型的測控儀器設備的出現是當務之急,虛擬儀器這個概念變得不再陌生。

虛擬儀器的開發基于強大的計算機軟件和硬件,把傳感器技術,自動化控制技術等有效的融合在一起[2]。軟件設計平臺的靈活性,依據用戶不同的特殊需求創建出人機友好操作界面,實現并取代各類特殊、昂貴的測試儀器的功能。

實現用戶友好操作界面的軟件操作平臺有很多,例如,Labview軟件,MATLAB軟件,Visual Basic軟件,JAVA軟件等,本文將對實現虛擬示波器用戶操作界面的開發性軟件進行比較。

2.虛擬儀器的發展

2.1 國外發展狀況

近年來,世界各國的虛擬儀器公司開發了不少的虛擬儀器開發軟件,方便了開發商利用這些開發軟件組建自己的虛擬儀器或測試系統,并編制測試軟件,最具影響力的是NI公司的Labview和Labwindows/CVi開發軟件,美國HP公司的HP-VEE和HPTIG平臺軟件,美國Tektronix公司的Ez-Test和Tek-TNS軟件以及HEM Data公司的Snap-Master平臺軟件等都是國際上公認的優秀虛擬儀器開發平臺[3]。從1988年陸續有虛擬儀器產品面市,當時有五家制造商推出30種產品。此后,虛擬儀器產品每年成倍增加,到1994年底,虛擬儀器制造廠已達95家共生產1000多種虛擬儀器產品,銷售額達2.93億美元,占整個儀器銷售額73億的40%。美國是虛擬儀器的誕生地,也是全球最大的虛擬儀器制造國,生產虛擬儀器的主要廠家有HP公司目前生產100多種型號的虛擬儀器,Tektroflix公司目前生產約80多種型號的虛擬儀器。

2.2 國內發展狀況

國內虛擬儀器的開發和研究起步相對比較晚,清華大學,重慶大學,西安交大以及東方震動和噪聲技術研究等高校和公司對虛擬儀器的產品和設計平臺以及NI產品做了大量的研究工作,所研究和開發的結果在某些方面都得到了很好的應用,比較突出的是重慶大學測試中心所研究的虛擬儀器,目前,部分院校的實驗室也引入了虛擬儀器系統,包括上海復旦大學,上海交通大學,華中科技大學等[4]。于此,又開發了一批新的虛擬儀器系統用于教學和科研,其中華中科技大學機械學院所開發出的Inventor可重構虛擬實驗臺、深圳藍津信息技術有限公司開發出的DRVI快速可重組虛擬儀器平臺等影響力比較大,中國農業大學的研究人員利用虛擬儀器開發平臺開發了用于精密播種機性能檢測的實驗室自動化系統。山東大學醫學院基于虛擬儀器技術研究了胸雙極立體心電圖及其三維可視。

2.3 未來的發展趨勢

虛擬儀器正在持續且迅速地發展,它即將取代測量技術在傳統領域的各類儀器,使儀器的功能和技術性能方面具有了靈活性和經濟性,因而更適應當代科學技術迅速發展和科學研究所提出的更高更新的測量需求[5]。并且隨著計算機技術、儀器技術和網絡通信技術的不斷完善,虛擬儀器技術也會在向網絡化方向發展,即基于網絡的虛擬儀器。網絡技術和虛擬儀器技術相結合,產生了基于網絡的虛擬儀器,使用的網絡化虛擬儀器,可以在任何地點,任何時間獲取測試的數據,因此圖像化編輯平臺的發展將帶動和完善虛擬儀器的發展。國內專家預測未來的幾年內我國將有50%的儀器為虛擬儀器,國內將有大批企業使用虛擬儀器系統對生產設備的運行狀況進行實時監測。

3.幾種虛擬示波器常用開發環境的特點

3.1 基于Labview的虛擬示波器

Labview是一種基于圖形編程語言的可視化優秀開發平臺,它與傳統編程語言最大的區別是使用圖形語言,以框圖的形式編寫程序[6]。它與VisualC++、visual basic、LabWindows/CVI等編程語言不同,是使用圖形化程序設計語言G,而不是基于文本語言的程序代碼,用方框圖代替了傳統的程序代碼,一個Labview程序主要包括前面板、框圖程序、圖標/接線端口3部分[7]。為用戶提供一個便捷、輕松的設計環境,利用它設計者可以像搭積木一樣,輕松組建一個測量系統或數據采集系統,并可以任意構建儀器面板,而無須進行任何繁瑣的計算機程序代碼的編程,從而可以大大簡化程序的設計。

在設計虛擬示波器時,程序包括數據采集,波形顯示,信號處理,波形存儲和回放幾個模塊。因而硬件部分的主要功能就是采集外部的信號,可以是PCI、USB、DAQ等數據采集裝置,然后是信號調理,目的就是完成信號緩沖、放大、濾波等功能[8],Labview開發平臺自帶的函數具有強大的信號處理功能,充分發揮Labview的優勢所在。在它的前面板上可以非常直觀地顯示出旋鈕,開關,波形等示波器應有的界面設置,參數設置,可以根據開發者的想法自行定義,具有很強的靈活性[9],真正的操控系統的是后面板,建立功能模塊,元器件的連接,按鍵功能的實現等等,模塊化的實現使虛擬示波器的功能更加完善。

3.2 基于MATLAB的虛擬示波器

MATLAB是Matrix和Labortaty前三個字母的縮寫,意思是“距陣實驗室”[10]。是一套功能十分強大的計算機輔助和設計教學軟件,MATLAB具有以下的主要功能:數值計算功能,符號計算功能,圖形處理功能及可視化功能,可視化建模及動態仿真功能。

基于MATLAB平臺設計的虛擬示波器可以充分發揮它的數據分析功能,不僅方便了實驗研究,也可以為控制系統的設計與優化提供了有效的途徑[11]?;贛ATLAB的虛擬示波器硬件系統主要是完成數據采集系統的設計,主要有MCU、數字I/O、A/D、數據通信接口,以及電源部分組成。而對計算機串口以及數據輸入的控制,由MATLAB軟件的儀器控制工具箱中的函數來完成。通過調用MATLAB的數據采集,畫圖程序來完善虛擬示波器的功能。MATLAB是很好的數據分析處理軟件,而將其與Labview相結合編程可以極大的提高系統的數據采集、分析、故障診斷的能力,具有很強的技術提升空間。

3.3 基于Visual Basic的虛擬示波器

Visual Basic簡稱VB,是Microsoft公司推出的一種Windows應用程序開發工具。在界面設計、文件處理、多媒體應用、數據訪問等方面提供了有力的幫助,具有易懂、易學的優點。對于虛擬示波器開發而言,VB在數據處理和圖形顯示方面不如Labview。在使用VB開發工業測量與控制系統應用軟件時,需要對待測量信號進行實時采集、顯示、以及實時處理等VB并不擅長。對此類應用程序的開發,最為理想的解決方案是將VB的圖形用戶界面開發及其他方面的優勢和LabVIEW在數據采集、顯示與處理方面的優勢結合起來[12],互相取長補短,從而開發出功能更加強大的測控軟件系統。

MATLAB與VB的結合主要有兩種方式。其一是在VB中引入MATRIXVB,使得VB可以調用MATLAB函數。其二是將在MATLAB中編寫的文件編譯成VB可以調用的DLL文件。通過混合編程,利用VB和MATRIXVB,快速、簡潔地生成虛擬儀器[13]。

3.4 基于JAVA的虛擬示波器

JAVA是由Sun Microsystems公司推出的JAVA程序設計語言和平臺的總稱。面向對象的一次編譯隨處運行的高級語言,提供了強大的網絡支持,用Java實現的HotJava瀏覽器跨平臺、動感的Web、Internet計算的功能。推動了Web的迅速發展,常用的瀏覽器均支持Java applet[14]?;贘AVA開發網絡化的虛擬測控系統具有強大的網絡和跨平臺的優勢。

基于JAVA的網絡化虛擬示波器,利用socket和多線程技術實現,使用雙緩存技術解決了波形顯示時的閃爍問題,由系統啟動用戶界面線程,同時啟動不斷偵聽對客戶連接請求的線程。如果偵聽到客戶的連接請求,就開辟一個新的線程來處理其連接請求。與此同時還要查詢數據是否已經傳送完畢,一旦完成便要通知用戶界面線程更新界面。

除了上述的幾種開發平臺外,還有C++ Bulider,Visual ,VC等都可以是結合多種軟件的虛擬儀器開發平臺,另外國內也有一些虛擬儀器開發系統,如吉林大學自主研發的圖形化虛擬儀器開發平臺LabScene,重慶大學研制的虛擬儀器開發系統VMIDS等等[15]。并在相應領域取得了一定的成果。

4.結束語

在各領域的應用中,虛擬儀器正在取代著傳統儀器,它的優勢也是顯而易見的,它的出現是儀器界的一次革命,具體表現為:智能化程度高,處理能力強;復用性強,系統費用低;可操作性強等等。對于虛擬儀器的設計而言,軟件設計是核心,對于每一種虛擬儀器的開發平臺都有它自己的特色與缺陷,MATLAB是一款數字處理與圖形化處理的強大軟件,在設計虛擬示波器時可以發揮它強大的數據處理功能,對于Visual Basic而言,它的缺陷是存在的,但它是一款作為結合型開發軟件的好處;利用JAVA的開發的虛擬儀器是現在乃至未來的重要開發平臺,它是儀器朝著網絡化的發展,就目前而言,Labview是虛擬示波器開發軟件的首選,它的圖型化編程語言使用戶和開發者都能比較容易理解。在實際應用中,我們不僅僅局限于單種軟件開發工具,可以將它們結合起來使用,取長補短,各抒其長,會使所開發的虛擬儀器得到更全面的設計。再者在實施方案前,對開發平臺進行分析探討、比較,最終選擇適合的虛擬平臺,對之后的工作會帶來更多的便利。

參考文獻

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[2]王維喜.基于聲卡的多功能虛擬示波器和虛擬函數發生器設計[D].青島大學學位論文,2009.

[3]李艷.基于Labview虛擬儀器的設計和應用[D].南京理工大學學位論文,2006.

[4]丁鵬.基于USB數據采集的虛擬儀器的研究和設計[D].西安電子科技大學學位論文,2010.

[5]王美剛.基于聲卡的虛擬儀器[D].太原理工大學碩士學位論文,2006.

[6]姜碧瓊.基于Labview的虛擬示波器的設計[D].西北農林科技大學學位論文,2008.

[7]朱紅林,劉武.基于Labview的虛擬示波器的設計[J].電子工程師.2006.32(11):17-19.

[8]曾秀云.基于虛擬儀器的信號采集與控制系統開發[D].電子科技大學.2010.

[9]朱治國,鄭建榮,劉小平等.虛擬儀器及常用開發軟件[J].現代儀器,2004,1:28-31.

[10]薛德慶,姚世鋒,劉銳,蔡繼軍.MATLAB在虛擬儀器中的編程應用研究[J].傳感器與儀器儀表,2006,22(5-1):157-159.

[11]羅彬,曾岳南,張雪群.基于MATLAB的虛擬示波器設計[J].儀器儀表用戶,2006.13(4):107-110.

[12]宋波,陳一民.關于虛擬儀器開發工具的比較與選取[J].國外電子測量技術,2006,25(8):1-5.

[13]戴永彬,關維國.VB和MATRIXVB在虛擬示波器中的應用[J].儀表技術,2004(6):21-22.

第2篇

【關鍵詞】虛擬儀器 實驗教學 創新能力

計算機技術與儀器的結合是當今儀器發展的一個重要方向,這種結合有兩種方式,一種方式是將計算機裝入儀器中,這就是所謂的智能化儀器,隨著計算機功能的日益強大和體積的日趨縮小,這類儀器的功能越來越強大,有著廣泛的應用前景。另一種方式是將儀器裝入計算機中,充分利用計算機的軟硬件資源和操作系統實現各種儀器功能,這就是所謂的虛擬儀器。

一、虛擬儀器技術在實驗教學中的應用優勢

虛擬實驗室具有易于構建,易于實現試驗硬件及測試數據共享,便于異地在線檢測和遠程測控等特點,這些特點使得虛擬儀器在學校實驗室中可以發揮重要作用。運用虛擬儀器技術,可以應用現有設備搭建功能強大的實驗系統,從而節省大量的購置設備費用,可以提高儀器界面的人機交互能力和可視化程度,給實驗者提供更好用的儀器。與傳統實驗室相比,虛擬實驗室具有獨特的優點:1.能充分利用計算機現有資源;2.容易實現技術更新;3.自動化、智能化程度高;4.功能齊全、靈活、方便。這些優點在實踐教學中產生了不可忽視的作用,能夠彌補傳統實驗室的不足。虛擬儀器最簡單的應用就是代替常規的儀器,如函數發生器、示波器等,對實現信號產生及波形記錄,可以取得較好的效果。用計算機虛擬出的函數發生器,其波形、頻率、幅值等都可用鍵盤或鼠標進行設置,完全能代替常規的儀器使用。學生可以利用這種虛擬儀器及時進行數據處理,觀察和分析實驗結果。虛擬儀器的設計和使用,大大提高了學生的實驗興趣、實驗效果和效率,鞏固了他們對該課程和理論知識的掌握。

二、改變實驗教學模式,培養創新人才

有關“測試自動化”方面的傳統實驗大多數以驗證性為主,實驗內容單一,學生無需思考,按部就班地按照實驗步驟就可以做完實驗,缺乏設計性和創新能力的培養。引入虛擬儀器系統,就可靈活地增加各種設計性實驗內容, 使學生根據實驗要求,自行設計各種軟面板,定義儀器的功能,以各種形式表達輸出檢測結果,實時進行分析。因此,虛擬儀器設計不僅能鍛煉學生的獨立構思和設計能力,而且能激發學習的興趣。

三、提高實驗室水平,滿足實驗教學的新要求

虛擬儀器技術包括:信號調理技術、數據采集技術、數據處理技術、數據輸出和傳輸技術等,也就是說,虛擬儀器技術使過去互不相干、獨立分散的許多技術領域,相互影響,相互融合,并形成新的技術方法和規范。這就要求從事實驗教學的教師具有綜合實驗能力和雄厚的理論基礎,能夠緊跟現代科學技術的發展步伐,能夠不斷更新和調整實驗方法和手段,使實驗室的實驗教學設備保持其先進性。虛擬儀器的引入對人力資源的建設提出了更高的要求,而唯有人力資源得到有效的開發,才能使虛擬儀器發揮出應有的作用。

四、可以顯著降低試驗成本和提高實驗效率

傳統臺式儀器價格相對較貴,若購進一套新型的完整的測試設備少則幾萬元,多則幾十萬元,另外,還具有占用空間大、更換不方便的缺點。而虛擬儀器很大程度節約了經費,提高了試驗效率。虛擬儀器已在學生的畢業論文實驗中開始推廣使用,這種訓練不僅加強了學生對虛擬儀器的工作原理、使用方法及功能的認識,而且開闊了學生的思路和眼界,提高了處理問題和解決問題的能力。因此,開發和利用虛擬儀器系統是改革實驗教學的一個新的發展方向,必將在我校實驗領域開辟新的天地。

建設現代化的教學、科研實驗室是一項具有挑戰性的工作。虛擬儀器的產生和發展推動了試驗方式的改革,將虛擬儀器引入實驗室教學,不僅可更新實驗設備,降低實驗儀器費用,還可減少實驗測量中的人為誤差,提高實際測量的準確度,實驗效率較高。此外,在激發學生自主學習的積極性,增加單位時間的實驗內容,促進學生動手能力的提高和創新意識的培養等方面也收到了良好的效果。

五、結束語

虛擬儀器克服了傳統儀器自成系統,功能單一,體積龐大,儀器繁多,操作次數過多出現滑絲、指示不準等機械故障所導致的測量誤差。不僅虛擬儀器工作平臺的PC機可以一機多用,就是實驗室也可以一室多用,節省了大量的設備購置費,可緩解實驗室空間不足,又使現有的計算機資源得到充分利用。

將虛擬儀器技術引入實驗教學,不僅可更新實驗設備,降低實驗儀器費用,還可減少實驗測量中的人為誤差,提高實際測量的準確度,實驗效率較高。此外,在激發學生自主學習的積極性,增加單位時間的實驗內容,促進學生動手能力和創新意識等方面也收到了良好的效果。參考文獻:

[1]趙茜,夏慶觀.多功能虛擬測試儀的設計[J].電測與儀表.2005.

[2]鄧焱,王磊.LabVIEW7.1測試技術與儀器應用[M].北京:機械工業出版社.2004.

第3篇

關鍵詞:虛擬仿真實驗 大學物理 實驗教學

中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)08(a)-0068-02

1 簡介

《大學物理實驗》課程是高等理工科院校對大學生進行科學實驗基本訓練的必修通識課程,是學生進行物理課程學習以及專業課程學習的基礎。它具有多樣化的實驗方法和手段以及綜合性很強的基本實驗技能訓練,對于培養學生嚴謹的科學思維、創新能力和理論聯系實際能力,引導學生確立正確的科學思想和科學方法,提高學生科學素質以適應科技發展與社會進步等方面有著十分重要的意義。

高校擴招及社會對高校實驗教學提出更高要求,使得各高校實驗教學方面的缺陷凸顯,學校面臨實驗設備的質量和數量不足,無法為廣泛的實驗教學提供有效的支持,學生實驗能力培養欠缺等嚴峻形勢。2001年,教育部提出了積極開展網絡實驗室建設的建議,鼓勵各大高等院校搭建網絡實驗室,實現資源的共享與互補。

基于虛擬儀器的仿真實驗系統及網絡實驗室是利用虛擬儀器技術和互聯網技術的實驗平臺,整個實驗系統由客戶端、實驗管理服務器、互聯網、實驗單元和實驗儀器單等部分組成,具有良好的資源共享性、互動操作性、擴展性和安全性,允許多用戶、多實驗同時進行,可以讓學生在任何時候、從任何地點訪問實驗室,從而大大提高實驗教學的伸縮性和適應性。

虛擬仿真實驗系統在實驗方式上可以彌補普通教學中的實驗教學環節不足或輔助實驗教學;在教學模式上可綜合利用計算機技術,完成傳統教學中無法實現的實驗條件和實驗內容,突破傳統的實驗教學模式,提高實驗教學質量,因而在各高校的實驗教學中得到了長足的發展,在《大學物理實驗》課程教學中也得到了廣泛的應用。

在對大學物理虛擬仿真實驗的使用過程中,我們發現了一些虛擬仿真實驗值得改進和加強的地方,在此提出,以供商榷,期望虛擬仿真實驗能日臻完美,更貼近《大學物理實驗》課程教學的要求,在課程教學及創新人才培養方面發揮更大作用。

2 大學物理實驗教學對虛擬仿真實驗的更多期待

2.1 虛擬儀器更趨真實

虛擬仿真實驗及網絡實驗室的基礎是虛擬儀器。虛擬儀器是在美國國家儀器公司1986年提出的“軟件就是儀器”這一口號的基礎上發展起來的,其概念是用戶在通用計算機平臺及必要的數據采集硬件的支持下,根據測試任務的需要,通過軟件設計來實現和擴展傳統儀器的功能。與廠家設計并定義好功能的、有固定的輸入輸出接口和操作面板的、只能實現一類特定測量功能的傳統儀器不同,虛擬儀器的用戶可以根據自己的需求設計儀器系統,并可通過修改軟件來改變或增減儀器的功能,真正體現“軟件就是儀器”這一概念。

虛擬儀器應用于物理實驗教學將有助于改革傳統的實驗教學,充分利用網絡資源開展網上實驗,并可開出符合課程內容的許多新實驗,改變實驗技術跟不上新技術的局面,使學生的創新能力及掌握新技術、新知識的能力得以提高。但目前虛擬實驗儀器模型的種類比較缺乏,無論就外觀還是功能而言,其真實性與實驗室的具體實驗器材相比都還存在欠缺之處,這會導致學習者在現實環境下進行實驗操作時產生疑問,無所適從,不利于知識的遷移。比如光學中的邁克耳遜干涉儀實驗,不同廠家生產的儀器在外觀、調節部件及功能等方面有較大的差別,如果學生在虛擬實驗中接觸的儀器與實際操作所使用的儀器相去甚遠的話,學生的困惑是可想而知的。因此,完善虛擬元件模型,豐富虛擬器材品種,增強虛擬儀器的仿真效果,是一般認知過程的需要,它既可加深學生對儀器本身設計原理的理解,也有助于學生發現實驗設備設計的優勢和缺陷,激勵學生探索性思維。

2.2 包含更豐富的實驗原理

《大學物理實驗》課程教學的主要任務是培養與提高學生科學實驗基本素質,確立正確的科學思想和科學方法;培養與提高學生創新思維、創新意識、創新能力;培養與提高學生的科學素養。課程教學的基本要求是學生具有理論聯系實際和實事求是的科學作風,嚴肅認真的工作態度,主動研究的探索精神,遵守紀律,團結協作和愛護公共財產的優良品德。要完成上述教學的主要任務和基本要求,教學過程的一個基本出發點就是學生要對實驗原理有一個比較正確、全面和清晰的認識理解。

目前,主流的仿真虛擬軟件在知識導航的設計上基本上延續了傳統多媒體課件的導航模式,通過使用圖片、動畫、語音等多媒體元素,以線性結構展示整個實驗的過程。這種模式不僅使學生比較難于在短時間內掌握實驗的整體框架和關鍵操作要領,而且忽略了實驗原理對實驗的主導及指導作用,不利于學生對實驗原理的認知和理解。虛擬仿真實驗如果能充分利用易于被學生接受的視覺及聽覺技術來展示實驗原理,并在整個實驗過程中貫穿實驗原理這一條主線,讓學生認識到全部的實驗都是基于實驗原理進行的,都是在實驗原理的框架下完成的,學生對實驗原理的認識和理解無疑會更上一層樓,對科學思想和科學方法方面的領悟會更深入,對理論聯系實際能力的培養也會更有效。

2.3 能夠再現復雜具體的實驗環境

實驗是人類認識萬千世界的重要方法。實驗研究和理論研究作為兩種相輔相成的科學研究方法,是推動社會進步和科技發展的重要力量。實驗教學以其直觀性、實踐性、創造性等優點,在培養學生學習基礎知識、提高動手能力、掌握科學研究方法等方面發揮著重要作用。虛擬實驗將計算機技術、軟件技術以及網絡技術和傳統實驗儀器結合起來,改變了實驗系統的構建模式,可提升實驗儀器的整體性能,突破實驗操作的時空限制,是傳統實驗的變革。

虛擬實驗的最終目的是為了認識現實世界,也就是說,虛擬實驗最終是要回到復雜具體的真實實驗環境中的。我們從虛擬世界獲得的知識,其在現實世界中的有用,或者說有效程度,取決于虛擬對現實的模擬程度。目前的虛擬大學物理實驗基本上都是理想化的:儀器是標準的,方法是正確的,環境是理想的,結果是完美的,一切都是無誤差的,因為都是由設計好的程序來實現的。但真實的實驗環境卻是復雜而具體的:實驗儀器需要組裝、調試和校準,同一套實驗方法的施行也會因人而異,實驗環境會因時因地而改變,實驗結果也就包含了多方面的誤差在內。所以,如果能在虛擬大學物理實驗中增加對一些對常見環境變化的模擬,考慮一些可預知的人的因素,使其所虛擬的實驗更加接近真實,其教學效果或許會更加優秀。仍以邁克耳遜干涉儀實驗為例,如果能把底座不水平、兩端鏡距離過大(即超出相干長度)、兩鏡不平行時如果夾角逐漸增大或減小、沒放置補償板等情況都模擬實現的話,該虛擬實驗與真實情況的差距即可得到進一步的改善。

2.4 對創新實驗能力的更多培養

培養與提高學生創新思維、創新意識和創新能力是《大學物理實驗》課程教學的主要任務之一。與所有的實驗教學一樣,創新能力的培養在《大學物理實驗》課程教學中尤為重要。在傳統實驗教學過程中,開展探索型實驗是使學生獲得創新能力培養鍛煉的有效方式之一。

與傳統實驗一樣,虛擬實驗也可分為演示型實驗、動手操作型實驗和探索型實驗。在探索型實驗中,學生要經歷從實驗設計到實驗結果的整體過程,他們必須自己思考如何選擇及操作實驗儀器,如何實施及改進實驗過程,如何判斷實驗數據的準確性和誤差程度,如何總結規律或發現問題等等。所以這類虛擬實驗應該具備極強的交互能力:虛擬儀器應具有真實設備的所有功能屬性;實驗操作應該可以自主調整;測量結果應反映真實情況等。如此,學生方可通過虛擬而探索出真知,達到對創新能力培養的目的。

3 結語

在《大學物理實驗》課程教學中,為了利用虛擬實驗,達到較好的教學效果,期望虛擬實驗能在虛擬儀器的真實性、對實驗原理的更好體現、對實驗環境的模擬,及對創新能力的更多培養等方面做得更多更好。

參考文獻

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[4] 張慧.虛擬仿真技術在大學物理實驗教學中的應用[J].江蘇廣播電視大學學報,2007,18(5):72-73.

第4篇

論文摘 要:隨著時代的進步和信息化時代的到來,我國的網絡虛擬技術得到了跨越式的發展。傳統的教學實驗室已不能滿足當代教育發展的需要,被虛擬實驗室所替代已逐步成為發展潮流。本文通過對電工電子虛擬實驗室的概述和思考,分析電工電子虛擬實驗室的重要功能,旨在與同行交流,以適應新時代下的教學實驗需求。

我國中職學校在電工電子教學過程中,不僅應注重中職學生基本知識、基本技能和基本方法的培訓,也注重中職學生自主實驗的要求。這就要求必須配備相應的實驗室,因為它是用于培養中職學生的創新能力和發展復合型人才的基本教學和科研場所。而傳統的電工電子實驗的投資相對較大、硬件設施依賴性強、運行與維護成本過高且效率不高,又由于受到實驗課數、實驗室的開放和環境等因素的影響,導致我國中職學校的電工電子教學效果不理想。因此,加強對電工電子虛擬實驗室的功能探究,對虛擬實驗室建設的認識具有十分重要的意義。

一、概述

隨著計算機網絡的普及與虛擬現實技術的不斷完善,我國中職學校在虛擬實驗室的建設方面得到了一定的普及。虛擬實驗室的本質意義就是泛指計算機系統中,集虛擬現實、數據庫、虛擬儀器、計算機網絡與計算機實時監控等技術為一體的虛擬實驗環境,用戶通過一些渠道把控制信號和參數指令發送至仿真對象或物理設備,然后把實驗結果通過文檔、圖片、視頻和動畫等形式發給用戶,滿足用戶通過遠程服務進行實驗。虛擬實驗室是集Internet網絡技術、儀器控制技術和通信技術于一體的虛擬實驗教學系統,用戶只需擁有一臺電腦,通過因特網就能訪問這一虛擬實驗教學系統,在Web頁面上挑選有關實驗實現遠程操縱實驗所需的儀器設備,并進行實驗操作,另外用戶還可以直接從網上獲取實驗數據,動態監控實驗結果。目前很多中職學校的虛擬實驗室的構造都是客戶端在web的基礎之上,運行在瀏覽器之中,由Web服務器自動下載用戶系統所需的客戶端程序;隨后客戶端程序與現實意義的服務器端的應用程序建立一個即時通信平臺并進行實驗。這個虛擬實驗教學系統是由實驗設備、客戶端和服務器端組合而成。

二、關于電工電子虛擬實驗室的思考

隨著教學體制的改革,實踐環節成為中職學生深刻理解理論知識的一個重要環節,實驗成為教學環節中不可缺少的重要組成部分。許多中職學校的實驗室存在教學設備陳舊、教育資金不足,難以滿足日益增長中職學生的需求和跟上技術日新月異發展的步伐。并且有些實驗危險性大,在實驗室難以開展,使中職學生難以親眼觀察實驗現象及結果。隨著計算機的性價比和易用性的提高,使得虛擬實驗室在教學、科普教育和技術研究領域應用將越來越廣泛。在虛擬實驗室中,實驗者有逼真的感覺,他似乎是在真正的現實實驗室里近距離進行現場操作。多媒體計算機技術與儀器技術的結合構成了虛擬實驗室實現的基礎,中職學生可以在計算機屏幕上通過場景式圖形界面擁有自己的實驗室。虛擬儀器技術與認知模擬方法的結合也賦予虛擬實驗室智能化特征,通過網絡中職學生可以身臨其境地觀察實驗現象,并可以觀察各實驗儀器的詳盡情況,不受時間和空間的限制。

近年來,隨著電工電子虛擬實驗室的不斷發展。虛擬實驗室表現在人們可以自主地、靈活地模擬操作各種實驗儀器,完成各種分析測試任務,評價實驗者的操作水平與實際能力。但是現在很多中職學校的電工電子虛擬實驗室的實現和播放課件方式相似,中職學生只能通過虛擬實驗室進行簡單的瀏覽及實驗結果曲線的動畫顯示。中職學生沒有身臨其境的感覺,沒有真正動手通過實驗儀器的操作而顯示實驗結果,而只是簡單對實驗數據的輸入產生實驗結果。

三、電工電子虛擬實驗室的重要功能

我國中職學校的傳統電工電子實驗室一般有電工電子技術實驗室、電路實驗室和高頻電路實驗室等實驗室。它們的主要功能是用于開設基礎訓練課目,培養中職學生了解和使用常用實驗儀器設備的使用方法和技術,使中職學生具備最基本的實驗能力,加以鞏固理論課中的所學的電路工作原理,進一步證明理論的準確性。中職學??梢岳枚嗝襟w軟件、電路仿真軟件和虛擬儀器軟件組建電工電子虛擬實驗室,不僅可以解除實驗教學的空間限制,還能使實驗教學的實際內容和形式變得豐富多彩,從而提高實驗教學的效果、培養中職學生的學習興趣,使他們學會利用計算機網絡技術進行自主學習,通過不斷實踐和學習,逐步擺脫傳統實驗室帶來的時間、地點、設備和內容等方面的束縛。所以,中職學校應注意電工電子虛擬實驗室在基礎性實驗、綜合型設計實驗和演示型實驗教學中的重要作用。

(一)基礎性實驗

基礎性實驗的重要意義就在于能夠培養中職學生了解和使用常規的儀器設備,并對理論課中的所學的電路工作原理進一步驗證和鞏固。借助電工電子虛擬實驗室,中職學生通過一臺計算機就可以熟悉常用儀器設備的性能及使用注意事項,分析電路的性質,從而提高中職學生的自學能力,減輕教師的教學負擔,考驗中職學生獨立思考能力、分析問題能力和解決問題的能力。

(二)綜合型設計實驗

借助電工電子虛擬實驗室進行課程設計。例如,在設計電路時,可以讓中職學生先檢驗自己設計的電路能否符合仿真檢驗電路的性能要求,只有符合仿真檢驗電路的性能要求,才能輸到protel進行電路板繪制工作,完成電路板制作、焊接與測試。從而大大節省設計時間、節約設計成本。

(三)演示性實驗

對于一些開設成本高、儀器設備復雜的教學實驗只能進行演示性實驗。比如調頻、調幅收發機的實驗就十分復雜,不僅有高頻電路,也有低頻電路;不僅有時域分析,也有頻域分析,在傳統的實驗室內是難以完成綜合性強的實驗。因此,只有借助于電工電子虛擬實驗室進行實驗演示,才能使中職學生掌握綜合性復雜實驗,逐步意識到虛擬實驗室的重要作用。

總之,在中職學校的教學實踐工作中,所構建的電工電子虛擬實驗室應具備為實驗教學提供重要的技術支持和服務,從而推動實驗教改,替代傳統的教學實驗儀器設備,降低辦學成本,助推學校健康和諧的飛速發展。

參考文獻

[1]陳燁,袁小平.電工類專業中職學生創新能力培養的研究與實踐[J].電氣電子教學學報,2010,(S2) .

第5篇

中圖分類號:TP311文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2012)03-0691-02

LabVIEW是由美國NI公司研制的以框圖形式產生程序的虛擬開發平臺,簡明、直觀、易學易用,在虛擬儀器技術得到廣泛利用的今天有著重要地位。但它的不足之處是修改程序比較麻煩,不如文本語言方便。然而,C語言具有功能豐富、表達能力強、使用靈活方便、應用面廣、目標程序效率高、可移植性好的特點。

本文中,作者就通過LabVIEW的CIN接口來調用C語言程序,結合兩種軟件的長處,實現工程領域中得到廣泛應用的數值積分的運算。

1 LabVIEW與C語言的接口――CIN

1.1 CIN概述

CIN即“Code Interface Node”的簡稱,是LabVIEW與C語言的接口,在遇到一些LabVIEW軟件難以實現的功能或者調試過程中可能需要大量修改的程序時,就可以通過CIN圖標來將C語言編寫的源代碼引入LabVIEW,從而提高LabVIEW數據處理功能和程序修改的便捷性。

工作原理:通過輸入、輸出端口實現兩種語言之間的數據傳輸,當LabVIEW的程序運行到CIN節點時,數據就會從CIN的輸入端口傳遞給C語言源代碼,程序就會去執行C源代碼,執行完畢后得到的數據結果再由CIN的輸出端口返回給LabVIEW顯示。1.2 CIN圖標調用路徑

在程序框圖面板,點擊鼠標右鍵,執行函數>>互連接口>>庫與可執行程序>>代碼接口節點(如圖1)。1.3 CIN圖標的端口參數設置

將初始CIN圖標根據所需的具體情況設置,在本文中,將它設置為如圖2所示,有四個輸入和輸出端口,其中最后一個輸入端口設置為無效。CIN的輸入、輸出端口的參數類型由連接在該端口上的空間的數據類型所決定。

圖1 CIN圖標對話框

2 LabVIEW調用C語言實現數值積分運算的設計步驟

本論文是在WindowsXP下,運用LabVIEW 8.5通過CIN接口來調用Visual C++6.0為平臺編寫的C語言代碼來實現數值積分的運算的。2.1生成C源代碼框架

首先在LabVIEW 8.5中設計出如圖3所示的前面板,同時在它的程序框圖(圖4)中添加CIN端口,并做如圖的設置和連接,命名為jifen.vi并且保存。

接著,鼠標右鍵點擊程序框圖中的CIN圖標,在菜單中選擇“創建.c文件”

項,在彈出的儲存對話框中,將該文件存為“jifen.c”,則會有C的文件源代碼如下:

/* CIN source file */#include "extcode.h"

MgErr CINRun(LStrHandle fX, float64 *b, float64 *a, float64 *result); MgErr CINRun(LStrHandle fX, float64 *b, float64 *a, float64 *result)

{/* Insert code here */ return noErr; }

2.2源代碼添加

在上述中的“/* Insert code here */”位置添加已經編寫好的數值積分運算的C源代碼。這里用最常見的復化梯形公式:

{/* Insert code here */t=h*(f(a)+f(b));

#include do

#include { t0=t;#define e 1e-5g=0;

#define a 0//積分下限afor (i=1;i

#define b 1//積分上限bg+=f((a+(2*i-1)*h));

#define f(x) (x/((3*x*x*x)+(x*x)+5)) //被積函數f(x)t=(t0/2)+(h*g); //復化梯形公式int main();n*=2;{ int i,n;h/=2; }

double h,t0,t,g;while (fabs(t-t0)>e); n=1;printf("%.8lf",t); h=(double)(b-a)/2;return 0; }

2.3 C源代碼文件的編譯

啟動VC++6.0,進行如下步驟的編譯:

1)新建一個DLL工程文件,命名為jifen,并保存;

2)在工程文件中執行Project>>Add to Project>>Files操作,找到LabVIEW 8.5安裝文件cintools文件夾中的中的cin.obj,labview. lib,lvsb.lib,lvsbmain.def四個文件和源代碼文件jifen.c;

3)執行Project>>Setting對源代碼文件進行編譯前的設置。

a.將Setting for設置為All Configuration;

b.打開C/C++標簽,在Category下選擇Preprocessor,在Addition Include Directories中添加LabVIEW的cintools文件夾路徑,例如在這里是“:D:\LabVIEW 8.5\cintools”。

c.同樣在C/C++標簽,在Category下選擇Code Generation,將Struct Merber Alignment設置為1Byte;將Use Run-time Zibrary設置為

Multithreaded DLL。

d.打開Custom Build標簽,在Commands中輸入命令D:\LabVIEW 8.5\cintools\lvsbutil$(TargetName)-d"$(WkspDir)\$(OutDir)";在Output中輸入命令$(OutDir)$(TargetName).lsb。

4)打開jifen.c源文件,進行編譯,如有錯誤,按給出的提示修改程序,再次編譯,直至沒有錯誤。最后對原文件進行組建,即生成可執行文件jifen.lvb。2.4裝載、程序運行

在LabVIEW8.5的程序框圖窗口中,鼠標右鍵CIN圖標,選擇“加載代碼資源”,選擇jifen工程文件中Debug文件夾下的jifen.lsb文件。最后,即可運行程序,改變上下限b、a的值或者被積函數(fx)的表達式,觀察輸出顯示。

3結束語

LabVIEW雖是功能強大的圖形編程工具,但也存在一定缺陷,遇到一些需要大量修改,或是LabVIEW難以實現的功能時,就可

以通過它的CIN接口來調用C的源代碼來更方便的解決問題。本文就以復化梯形公式求解數值積分為例,敘述通過CIN圖標在LabVIEW中引入C語言源代碼,從而增強其整體功能。

參考文獻:

[1]劉君華.基于LabVIEW的虛擬儀器設計[M].北京:電子工業出版社,2003.

[2]譚浩強.C++程序設計[M].北京:清華大學出版社,2004.

[3]崔勝民,李建如.數值為分積分算法及LabVIEW實現[J].機床與液壓,2005(4).

第6篇

關鍵詞:電子測量;教學改革;創新型人才

作者簡介:顧明亮(1963-),男,江蘇無錫人,江蘇師范大學物理與電子工程學院,教授;魏明生(1976-),男,山東濟寧人,江蘇師范大學物理與電子工程學院,講師。(江蘇?徐州?221116)

基金項目:本文系中國高等教育學會“十一五”教育科學研究規劃課題(課題編號:06AIJ0090048)、江蘇省教育科學“十二五”規劃課題重點項目(項目編號:C-b/2011/01/15)的研究成果。

中圖分類號:G642.0?????文獻標識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)23-0048-02

培養具有實踐創新能力的應用型人才是當今高等教育的培養目標之一,課程教學改革是培養創新人才的根本措施。“電子測量技術”是現代科學獲取信息的重要手段,是從事現代電子科學研究的必備基礎,該課程也是電子信息、電氣自動化和機械電子等專業的骨干專業必修課程,旨在提高學生所學專業課程中的專業基礎理論和單元技術知識及獨立設計、構建、調試儀器與檢測系統的能力,強化學生對儀器與檢測系統工程的感性認識。本課程是實踐性非常強的一門專業課程,近年來,隨著科技迅速發展,特別是隨著自動化技術和信息技術的發展及其在工業控制中的廣泛應用,電子測量技術在測量技術的研究、生產測試方法、信號處理方法和技術等方面發生了一系列的變革。為了配合高等學校培養實踐創新性人才的需要,同時也為了培養的人才能適應現代科學技術的發展,教研室人員對“電子測量技術”課程的授課內容、教學方法和考核方法等進行了一系列的改革探索,教學中的實踐證明該課程的一系列改革取得了良好的教學效果。

一、課程內容的改革

由于目前科學技術的迅速發展,電子測量技術正從傳統的電子測量儀器向智能化、復雜化自動測試儀器和虛擬儀器等方向發展,使得當前的“電子測量技術”課程內容結構已經不能滿足當前人才培養的新要求。其主要缺陷包括電子測量技術教材建設的滯后,該課程內容未及時全面反映技術新發展而導致體系陳舊等。因此,電子測量技術教材應與時俱進,在講述傳統測量內容的前提下應補充智能化儀器、虛擬儀器和復雜自動測試系統等一些新的技術理論,以及先進的儀器設計方法和操作方法,而且授課內容應全面反映現代測量技術的新方向和新技術。

在該課程教學內容的改革中,主要以電子測量技術的教學大綱為主要依據,以該課程的原理、結構和測量系統為主要體系,從電子信息科學的角度來理解和觀察該課程,突破以往教學中就器件論器件的傳統教學方式,努力做到思路開闊,層次清晰,闡述準確,結構科學合理。按照“理論教學模塊”和“實踐教學模塊”相結合的體系結構進行授課,課堂教學主要采取理論教學模塊,重點講授該課程教學大綱基本要求的內容。內容主要分為:檢測系統的誤差理論部分,非電量檢測方法及智能儀器設計應用部分,信號調理與數據采集技術部分和檢測儀器系統設計部分。輔以實踐教學模塊,主要以實驗教學、調研論文、智能儀器及虛擬儀器測試技術綜合設計為主。

根據學生的專業方向選取不同的授課教材,并且根據不同的專業實際情況自編講義加以補充,主要對教材中沒有涉及的內容和講解不充分的內容進行補充。還可以聯系社會熱點問題,如社會上地溝油問題出現之后,教師隨時給學生補充探討地溝油的測量方法,這樣課堂和現實生活緊密聯系在一起,使學生感覺到課堂授課內容的重要性和實用性,提高了學生課堂聽課的積極性。

為了在授課中縮短理論與技術實踐的差距,在課堂授課中,通過運用案例教學,大大提高了學生解決客觀實際問題的能力,教學過程中進行校際合作,提高教學效果。讓學生從教學內容融入到實際科研項目中去,比如講到電磁檢測時,給學生列舉一些在研的省部級科研項目,使學生了解管道泄露的不同檢測方法,使學生認識到某一種物理量不同測量方法,讓學生體會到檢測一些物理量的新方法、新思路,引發學生思維,激發他們的創新意識,取得了很好的教學效果。

為適應創新型本科人才培養目標和教學實際,在實驗課程的教學中,把理論教學和實驗教學結合起來,適當增加設計型實驗和綜合型實驗對學生能力的鍛煉,共設計了4個驗證性實驗和3個設計性實驗。實踐教學中一方面為了使學生理解電子測量技術的基本原理保留了基礎性的實驗,另一方面,開發了新的工程應用性綜合性實驗,可以對高年級各專業學科之間的學生因材施教。

二、教學方法的改革

1.重視第一堂課的教學

第7篇

關鍵詞:LabVIEW;可燃氣體;遠程測控方案;測控

中圖分類號:TP274 文獻標識碼:A 文章編號:2095-1302(2013)04-0022-03

0 引 言

近年來,全國燃氣行業發展迅猛,液化氣、天然氣等易燃、易爆、有毒氣體的種類和應用范圍都顯著增加,它們易流動、易燃燒。在生產、儲存、運輸過程中,有毒、易爆氣體的泄漏是可能存在的,具體泄漏位置較難查詢,易造成重大火災、爆炸、中毒事故,給國家和人民生命財產造成損失。為了防患于未然,在生產現場設置可燃、有毒氣體檢測報警器,及時檢測并發出報警信號,采取有力措施,防止事故的發生便顯得尤為重要。本系統采用目前流行的NI公司虛擬儀器開發平臺LabVIEW作為軟件編程環境,研究基于LabVIEW的網絡通訊技術,實現對可燃氣體的遠程檢測、報警、輸出控制等功能,從而便捷、直觀、安全、快速地檢測和控制可燃氣體泄露現場環境。

1 系統功能及構建思路

本設計為基于PC―DAQ的虛擬儀器系統。以LabVIEW8.6為軟件開發平臺,采用具有USB接口的多功能數據采集卡LabJack U12及傳感器完成對工作場所多個監測點的氣體信號采集、信號調理、濃度測量、控制信號輸出等功能。選用繼電器、蜂鳴器等電氣元件來完成排風扇、電磁閥對現場環境的報警控制功能。利用在Web上HTML文件的方法實現對工作現場可燃氣體的遠程檢測,可以使用戶在本地或遠程計算機上瀏覽并且操作LabVIEW程序面板,實現對整個系統遠程報警及自動或人工控制。

2 系統硬件設計

本系統的硬件結構框圖,被控對象是揚聲器、排風扇和電磁閥。系統采用多個氣敏傳感器工作現場可燃氣體信號,經信號調理電路放大、濾波后,再經過數據采集卡進入計算機,控制程序根據現場內的氣體濃度值與系統給定閾值作比較。若超出參考值,采集卡將輸出控制信號,并開啟揚聲器、指示燈進行聲光報警,同時啟動排風扇,關閉電磁閥,進行處理。

2.1 傳感器

本系統中采用MC―112型傳感器,它是一種催化燃燒式傳感器。其工作原理是:氣敏材料在通電狀態下,可燃性氣體在催化劑作用下氧化燃燒,產生的熱量使電熱絲升溫,從而使其電阻值發生變化,通過測量鉑絲的電阻變化的大小,就知道可燃性氣體的濃度。此種傳感器在任何環境溫度下非常穩定,并能對爆炸下限的絕大多數可燃性氣體進行檢測,具有輸出信號線性好,指數可靠,價格便宜,不會與其他非可燃性氣體發生交叉感染等特點。MC―112型傳感器普遍應用于石油化工廠、造船廠、浴室、廚房等處的可燃氣體的監測和報警。

2.2 測量電路

測量電路主要由傳感器和信號調理電路組成,氣敏傳感器的輸出信號經信號調理電路處理后通過采集卡的模擬通道輸入計算機,并由LabVIEW程序計算得到濃度測量值。調理電路的作用是把傳感器采集的溫濕度信號轉換成電壓信號,并將其放大,以滿足數據采集卡A/D輸入端電氣參數要求。

本系統的信號調理采用雙恒流源法,其設計圖如圖2所示。根據氣敏傳感器的特性,其電阻值隨著濃度的變化而變化,在反饋放大器中設計了兩個相同的恒流源,其值用IS表示。其中R(T)是氣敏傳感器根據感知的所測濃度所變化的阻值,標準電阻RN=100 Ω。根據采集濃度的不同,即電阻阻值的不同,轉換的電壓值也不同。

2.3 數據采集卡選擇

數據采集系統的核心是數據采集卡。數據采集卡是實現將檢測信號從模擬信號變成計算機能接收和處理的數字信號功能的硬件,其選用在整個硬件選用的過程中占據了重要位置。這是因為它不僅關系到與其他硬件設備之間的性能匹配,而且還涉及到應用程序開發的難易程度以及應用環境的具體要求。綜合考慮本系統待定參數的特征,以及數據采集板的可靠性、精度和性價比等因素,我們選擇了美國LabJACK公司生產的數據采集板LabJACK U12。它是一種可以與帶USB接口的計算機通訊的多功能模擬、數字和定時I/O數據通訊設備。

2.4 控制電路

本系統的控制電路如圖3所示。整個電路由排風電路和電磁閥電路組成,排風電路部分采用380 V/750 W的循環風機,并應用繼電器和交流接觸器對其進行控制。本設計中選用的繼電器的型號是hrs1H―S―DC5V,繼電器線圈需要較大的電流才能使繼電器吸合,一般的集成電路不能提供這樣大的電流,因此必須進行擴流,即驅動。采集卡把控制電壓輸出給控制三極管基極,繼電器線圈作為集電極負載而接到集電極和正電源之間。當輸入為+VCC(5 V)時,三極管飽和,繼電器線圈有相當大的電流流過,則繼電器吸合(ON),220 V的交流電導通,此時交流接觸器的主觸點吸合,使380 V的循環風機開始工作,完成對循環風機的開啟控制。在此過程中,三極管有放大和開關兩個作用。采集卡有輸出保持作用,當希望系統停止工作時,采集卡輸出為0 V,三極管截止,繼電器線圈無電流流過,則繼電器釋放(OFF),220 V交流電斷開,交流接觸器的主觸點釋放,循環風機停止工作。聲光報警和電磁閥電路都由采集卡U12的輸出控制端AO1完成,當軟件將AO1置1,三極管VT1,VT3導通,報警燈點亮,蜂鳴器發出報警聲,并且電磁閥關閉。

3 軟件設計

可燃氣體監測系統的主控程序采用模塊化的設計方法,將系統劃分成幾個相互獨立的功能模塊,各模塊內部分別完成確定的任務,模塊之間相對獨立而又通過系統的框架協議相互聯系。為了使各模塊之間按照系統的框架協議協調動作和相互通信,以及實現人機交互,設計了提供用戶接口的主控程序。在用戶通過鼠標或鍵盤發出指令后,主控程序通過統一調度各功能模塊實現用戶意圖。

3.1 系統前面板設計

系統的前面板分為顯示、操作和報警三個功能區域。

顯示包括數值顯示、波形顯示及表頭監控顯示。數值顯示顯示傳感器實時采集數據;波形顯示以曲線形式直觀地反映現場環境濃度的變化;表頭監控顯示用時間控件顯示當前時間,水平滑動條顯示當前的環境濃度,指示燈顯示報警的具體情況并伴隨有BEEP聲音提醒。

用戶在操作區域完成測試和程序響應用戶的操作,并完成參數保存、測控、查詢、生成報表和打印等功能。

報警區域的功能可對被測指標與預先設定的極限值進行比較,若超出極限值,系統報警。報警區域的設置為用戶提供了有效的監測手段,可避免因設備故障而造成的損失。

為了讓前面板更加美觀以及對圖表控件初始化,程序使用大量的屬性節點對控件的顏色、可見性、閃爍、比例進行設置。

3.2 數據采集模塊

圖4所示是本系統數據采集模塊的框圖程序。數據采集模塊用于完成對數據采集卡LabJack U12的驅動以及各項參數設置,如通道設置、增益、讀寫狀態等。實現方法是在LabVIEW界面下調用采集卡LabJack U12提供的AI simple函數,通過采集卡AI0,AI1,AI2 ,AI3 四個通道同時對四個不同采集點濃度信號進行采集。之后連接解析簇函數unbundle函數解析出一維電壓值數組,再由索引數組函數Index Array給函數四個索引端口連接索引值,element參數輸出該索引值對應的電壓值。最后四路電壓求平均,求出傳感器采集的現場四個點的電壓值,經過換算得出現場濃度。

3.3 系統控制模塊

系統控制子程序對兩個執行機構排風扇和電磁閥、揚聲器的相關電路輸入控制電壓, 圖5所示是系統的控制子程序。該系統調用了EAnalogout函數,此函數可以同時輸出兩個模擬通道電壓。分別在analogout0,analogout1端口連接排風扇和電磁閥、揚聲器的驅動機構,采集的濃度參數經軟件程序處理后,在analogout0,analogout1輸出指令,執行機構根據指令進行相應的操作。

3.4 系統網絡化的實現

LabVIEW的網絡功能主要建立在DataSocket技術、Web服務器和TCP、UDP協議基礎上。本測控系統采用在Web上HTML文件的方法實現烤房的遠程測控,也可以使本地或遠程計算機瀏覽并且操作LabVIEW程序面板,從而對整個系統進行監測和控制。

4 結 語

有安全才有發展,有安全才有效益。廠礦住宅可根據具體環境及需要的功能選擇合適的可燃氣體監測系統,以確保人身與生產安全。該監測系統可以應用于實際,具有方便、快捷、直觀等特點,相信會給用戶耳目一新的感覺。

參 考 文 獻

[1] 蘇文靜.可燃氣體報警器的設計[J]. 電工電氣,2009,24(5):8-12.

[2] 陳杰,黃鴻.傳感器與檢測技術[M].北京:高等教育出版社,2003.

[3] 劉君華.虛擬儀器圖形化編程語言LabVIEW教程[M].西安:西安電子科技大學出版社,2001.

[4] 韓碩.基于虛擬儀器技術的溫度采集監測系統[J].廣西輕工業,2011(8):102-103.

第8篇

>> 可視化通信原理仿真平臺GUI方案的設計與實現 基于“通信原理教學仿真平臺”的課程設計 通用實驗教學仿真平臺的設計與實現 基于LabVIEW的通信原理虛擬實驗平臺設計 鋼結構穩定原理虛擬仿真平臺開發探索 Maltab仿真平臺在《通信原理》理論教學模式的應用與探索 基于虛擬仿真平臺的電氣工程實驗教學改革研究 物聯網虛擬仿真平臺在農學專業實驗教學中的應用 《信號與系統》虛擬教學仿真平臺設計 采油廠安全培訓虛擬仿真平臺設計 基于虛擬仿真平臺的高職《電路分析》課程設計與開發 基于89C51的單片機虛擬仿真平臺設計 淺談虛擬仿真平臺編撰腳本的建議 嵌入式實時仿真平臺接口通信的設計與應用 基于MATLAB/Simulink實驗仿真平臺的《自動控制原理》實驗教學改革探析 面向醫院環境的網絡仿真平臺的設計與實現 航空發動機總體性能仿真平臺的設計與實現 公路隧道交通誘導仿真平臺的設計與實現 城市軌道交通系統運行仿真平臺的設計與實現 數字通信原理的虛擬實驗室系統的設計與實現 常見問題解答 當前所在位置:l?s_cid=baidu_matlab

[6]焦瑞莉,南利平,李學華. 基于LabVIEW的通信專業遠程虛擬實驗室[J]. 國外電子測量技術(虛擬儀器),2005(3):4-7.

[7]廖云伢.基于Java與Matlab集成的數字通信原理虛擬實驗平臺的設計與實現. 中南大學碩士學位論文.2007.

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