虚拟仪器技术论文范文
时间：2023-03-15 02:19:12
导语：如何才能写好一篇虚拟仪器技术论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
1．1传感器
本设计采用的传感器型号是Vaisala公司生产的气象变送器WXT520，是一个轻巧的小型变送器，采用紧凑式包装，可提供6种气象参数。WXT520用于测量风速、风向、降水、气压、温度和相对湿度。传感器外壳的等级为IP65/IP66，适合于我国北方的恶劣天气。WXT520采用32VDC，并使用可选择的通信协议输出串行数据:SDI－12、ASCII自动和轮询。有4个串行接口可供选择:RS－232、RS－485、RS－422和SDI－12;并配备了一个安装用8针M12接头和一个维护用4针M8接头。
1．2主控系统
主控系统包括数据采集器与控制器，具体包括控制器、采集器、通讯模块、供电电源和存储模块等部分。主控器通过嵌入式软件与供电、采集、通讯、存储等单元协调工作来完成。自动气象站的核心是数据采集器，负责数据收集、传输、统计分析和数据存储［4］。采集器电路主板包括主板和底板。主板是嵌入式工控主板，具有良好的扩展性，操作性、支持第三方控制器，包括时钟管理、实时及周期间隔定时器、复位、关机、高级中断及调试单元(DBGU)。通讯单元为西门子6GK7型工业以太网通讯单元，可以做到网络统一，可与支持EtherNet/IP的设备连接，结合使用Ethernet功能使其具有传感器监控器及控制值备份等现场实际应用功能，要想完成任务下达命令和数据上传功能需要通过网络来实现。通讯模块起到关键作用，所以要求其具备以下功能:①支持国际标准通讯协议，如TCP/IP(6．0)、UDP或者PPP，具有标准RS232串口;②可以自动监测联网状态，短线1min内自动拨号重新连接，防止数据的丢失;③接口速率为可选的1200～9600kB/s范围。存储单元:因采集数据的频率较短和跟踪监测的时间范围较长，因此采用存储容量为闪迪256G固态硬盘，用于保证存储容量及数据的安全性、稳定性和读取速度，同时存储单元可以记录系统工作状态。防雷单元:由于监测系统需要全天候连续工作，所以需要面对复杂天气状况，因此加装防雷设备对于整个系统的安全性尤为关键，本系统采用的是雷太LY1－B系列电涌保护器(一级防雷器)。供电单元:由于本系统需要在田间进行监测，不宜采用城市供电，因此选用了太阳能电池进行供电，对电池的容量要求为在无光线的环境中可以连续供电10天。扩展单元:新型传感器需要有相应的端口或接口与主控系统相连接，以满足系统升级或新添设备需要。
2系统设计
农田气象信息远程监测系统的主控器选用的是Atmel公司的ARM9系列的AT91SAM9260处理器。该处理器可以采用Linux操作系统，通过嵌入式应用控制程序，实现农田环境多要素气象数据的采集、处理及存储的功能。被采集到的气象要素基于TCP/IP协议的通讯网络，采用无线GPRS方式，根据实际情况选择最佳的组网方案，实现无线气象数据传输，并基于LabVIEW开发农业气象信息管理软件，使气象信息能够被读取。
2．1采集控制设计
采集系统可以实现采集并对采集到的气象要素信号进行处理。采集系统内部设有存储器，可以进行信息清除并对采集到的各气象要素的数据进行存储，有接口USB实现信息数据的备份功能。系统设有通讯接口RS232/RS485，可以通过该接口与GPRS/CDMA等通讯设备连接。该系统有时钟校准功能，通过监控中心下达指令，对气象站的时间进行校准。数据处理的方法需要设计采集数据的时间间隔。气象数据的监测主要为定时扫描各传感器的数据，通过通讯模块将数据的电信号传到主控系统中经既定程序(LabVIEW)计算;通过屏幕可以直接读取实时数据，针对特定时间段的数据可以进行有目的的分析，如平均值，不同时间点的变化趋势数据以及不同周、月份、年份的数据统计分析等［5］。收集数据默认为温度、相对湿度、降雨量、风向、风速及气压;当增加传感器时，在主控系统中重新设置就可以进行增加项目数据的收集。各气象数据中气温、相对湿度、雨量、气压的数据传感器每10s测定一次，根据气象学上常规的统计方法，通过程序收集到1min内每10s的瞬时气象数据。气温、相对湿度、雨量、气压在1min内会收集到6个数据，舍弃一个最高值和一个最低值，使用其余的4个测定数据来计算算术平均值，此值为监测系统最终在屏幕中实时显示的瞬时数值。风向、风速的监测频率为1次/min，系统计算每5min内5次测定值的算数平均值，此数据在LabVIEW程序界面中实时显示。所有测定的数据在数据库中均有保存，如统计部门需要对数据进行特殊分析，均可在数据库中将数据导出。在数据库中如有异常数据，一般以超过临近时间点两倍的数据值进行特殊标记，以便提醒管理员对相应数据进行核实和异常情况的分析。
2．2通讯设计
前端采集部分与后端监控中心系统通信采用无线GPRS通信方式，由于农田气象站放置在室外，因此不适宜采用光纤传输，而采用GPRS无线能够解决此问题［6］。GPRS采用的组网方式是公网固定IP的方式。GPRS拥有传递及时、通信信号好等优势，在并组网时减少对原有网络资源的浪费，节约了成本，并可以在室外复杂环境中实时进行监测，而且具有一定的安全性。室外自动气象站与气象信息管理系统需要建立点对点的网络连接，在连接过程中需要以无线方式登陆到以太网络来获得网络地址。要实现网络服务器地址和端口映射在气象管理系统中，需要气象信息管理系统软件采用其网络子网地址，这样在管理系统显示软件中就可以实现气象数据的双向通讯，进行有效的信息传递和收集［7－8］。图2为基于GPRS无线通讯的气象信息系统示意图。
2．3软件设计
气象信息管理系统可以通过网络来查看气象信息。本研究天气显示采用的软件是LabVIEW，此软件是美国国家仪器公司推出的一门图像化编程语言，同时也是著名的虚拟仪器开发平台［9－10］。作为一门图形化编程语言，LabVIEW秉承了其简单易用的一贯作风，使用户能够快速编写出强大的应用程序。本研究的LabVIEW编写程序图，如图3所示。为了方便叙述，本文把风向、风速、温度、湿度、雨量和气压多种气象数据统称为气象信息值。气象系统天气前面板显示图，如图4所示。通过该系统对哈尔滨市香坊区东北农业大学校内气象信息值进行监测，与气象台预报数据作为参考进行对比，气象信息值监测结果如表1所示。表1中实测的时间跨度是实验当天早6:00至晚18:00。从数据中可以看出，实测日期当天监测到的温度、湿度、雨量、风速和气压与参考值相比，具有良好的线性关系，系统可以准确计算出当天所监测气象信息的平均值。此收集到的气象数据只是一天中的部分数据，所以经过系统分析计算出来的数据只能代表所监测时间范围内的气象信息，与气象台的参考值有偏差。
3结论
篇2
关键词：辅助教学；仪器分析；虚拟实验平台；建设
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）07-0172-02
药品检验是药学专业的核心课程，仪器分析则是测定药物的物理常数、鉴定药物真伪、检测药物纯度和杂质限量、测定药物含量及效价的主要方法，具有取样量少、灵敏度高、自动化程度高、分析速度快、应用范围广等特点。随着技术的发展，仪器分析的基本原理和实验技术已经成为药学研究和应用工作中必须掌握的基础知识和基本技能，药物研究、生产及检验等各种行业机构对高效液相色谱仪、气相色谱仪、分光光度计、质谱仪等设备的依赖已经到了不可或缺的地步。培养熟练掌握仪器分析技术的专业人才，是药学教育的主要任务之一。
当前仪器分析教学面临的主要问题
教学仪器严重不足，教学效果有限 实验教学所用仪器多数为贵重、精密物品，且数量极为有限，如质谱仪、核磁共振波谱仪等大型分析仪器，一般学校只购置1台。而近年来的扩招使得学生数量成倍增加，教学仪器资源更显缺乏。教学仪器的不足，使得很多学校的实验实训课程变成了观摩课、试教课，学生得不到足够时间和强度的实际操作锻炼，实验教学效果不理想。
仪器落后，与实际应用脱节 技术的快速发展使得分析仪器更新换代的频率加快。而在学校的实验教学中，往往由于经费原因，所使用的仪器得不到及时更新，从而与实际应用脱节。学生在校期间学会的分析仪器操作技能，到了实际工作环境中用不上，仍然要学习新一代仪器的使用，这使得学校实验教学的意义大打折扣。
教学成本高，学生无法熟练掌握仪器 仪器分析实验教学需要用到大量的药品、试剂，教学成本很高，所以往往以小组的形式进行实验，真正得到动手锻炼的学生只占少数，而且也只能进行有限次数的操作。在这种情况下，学生只能对仪器有一个基本的认识，而无法熟练地掌握仪器使用技能。在一些高端仪器的实验教学中，这一问题尤为明显。
实验操作层次较低，无法深入了解仪器功能 当前，仪器分析教学安排的都是操作层次较低、步骤简单的实验，立足于让学生了解仪器、知道基本操作过程，而无法做到让学生深入、全面地掌握仪器的用途。这导致了学生对仪器的认识浅尝辄止，难以了解除实验所用以外的仪器的使用方法，也没有机会碰到使用仪器过程中的各类特殊情况，无法培养学生对各种问题的分析和处理能力。
存在操作安全、环境污染等隐患 仪器分析实验中部分试剂是危险的化学物品，如果操作不当会发生安全事故，同时，实验过程中排放的“三废”也会对环境造成污染。但为了保证教学质量，一定量的实验实训课程必不可少，这容易引发安全问题和环境污染问题。
虚拟仪器分析实验的研究及其应用
虚拟仪器分析实验指的是利用计算机系统，引入现代信息技术和虚拟现实技术，模拟各种分析仪器，使受训者可以像在真实环境中一样运用各种虚拟实验器械和设备，对建立起来的实验模型进行实时仿真操作，从而完成各种预定的实验。
笔者利用中国知网，对中国期刊全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库、中国博士学位论文全文数据库进行跨库检索，以模糊匹配方式查到2000年以来药学相关学科内关于“虚拟仪器分析实验”主题的期刊论文共253篇，学位论文共3篇。其中，2008年以来的论文共97篇，约占38%，表明虚拟仪器分析实验是近年来的研究热点。所查论文的主题主要包括了“虚拟仪器分析实验的概念和应用”、“虚拟仪器分析实验的优缺点”、“虚拟仪器分析实验教学系统的设计”等。许多研究人员从不同角度对虚拟仪器分析实验进行了探讨，如杨雪等人研究了虚拟实验中情感、表现和行为三个层次的设计思路，傅增智、徐静等对比研究了虚拟实验和真实实验，代晓青则探讨了虚拟实验对受训者操作规范的培养作用。
国内外多所大学，如霍普金斯大学、上海交通大学、大连理工大学等都对虚拟实验室建设进行了研究，并建设了一些适合于药学、化学专业的虚拟实验室。中国药科大学建立了一套《气相、液相分析实验》仿真系统并取得了一定的应用效果。重庆医药高等专科学校开发了一套实训教学系统用于虚拟仪器分析实验教学。国内外软件市场上也出现了相关的虚拟实验室产品，例如Chem SW公司的GC-SOS气相色谱模拟和优化软件，大连理工大学的仪器分析虚拟实验室。笔者通过网络调查，发现中国药科大学、重庆医科高等专科学校、大连理工大学、广东药学院等高校已经应用了虚拟仪器分析实验系统。
辅助教学的虚拟仪器分析实验平台建设思路和要点
建设思路 用于辅助教学的虚拟仪器分析实验平台的建设，目前主要有以下三种建设思路：第一，引进市场产品。购买成熟的虚拟仪器分析实验平台，是最便捷的解决方案，具有流程简单、部署方便、实现容易、后期维护有保障等优点，缺点在于需要一定的经费支持，尤其是一些国外的虚拟软件，价格十分昂贵。此外，直接引进的产品还存在不一定能完全满足当前实验教学需求、定制相对困难等问题。第二，引进其他高校开发的系统。国内许多高校都开展了虚拟仪器分析实验教学研究，并出现了不少优秀成果。例如，中国药科大学开发的仪器分析实验仿真教学实习系统，可以进行试剂的仿真配置，完成气相色谱系统和液相色谱系统的仿真操作，自动记录学生的操作过程，进行仿真实验考核等功能。引进其他高校开发的系统，优点在于能够在较大程度上满足当前实验教学的需求，同时所需经费也不是很高，缺点是后续的服务可能会不到位、系统无法更新等。第三，自行开发或委托开发。自行开发或委托第三方公司开发虚拟仪器分析实验教学系统，能完全根据自己的实际实验教学需求进行功能的规划和系统的设计，具有较强的灵活性和兼容性，前提是必须拥有具有系统分析能力的工作人员。自行开发可以结合学校信息化教学建设工作及相关科研项目展开，是当前许多学校选择的建设思路。
建设要点 在虚拟仪器分析实验平台的建设中，有许多值得注意的地方。笔者认为，一个先进的虚拟仪器分析实验平台必须具备以下三个特点。第一，用户界面逼真。用户界面逼真是虚拟仪器分析实验平台必须具备的第一个特点。因为虚拟仪器分析实验平台是用于仿真实验的，要达到用户在虚拟实验平台上学习、操作后，在真实仪器上能够无需再次学习、非常熟练地使用。所以，用户界面必须逼真，仪器的形状、颜色，相关提示灯和提示信息的显示、操作过程和操作结果的模拟，都要和真实仪器相差无几，才能达到实验的效果。因此，最新的3D技术、虚拟现实技术必须在实验平台中应用。第二，富于交互。仪器分析实验过程本质上就是人机交互过程。如果虚拟仪器分析实验平台不具备较强的交互性，就只能算是一个仪器分析实验演示软件，而无法起到实验的作用。一个先进的虚拟仪器分析实验平台，应该是富于交互的，各类按钮的功能和支持的动作，要和真实仪器一致，同时，各种交互操作应该是简洁明了的。多点触控技术应该在实验平台中得到应用。第三，充分设定各种应用情景。虚拟实验的最大好处在于可以模拟任意特殊的情况而不会产生任何危险。因此，应充分设定各种应用情景，让受训者在虚拟实验过程中可以任意操作，认识各种特殊乃至危险的后果，从而让受训者更为彻底地掌握仪器的特性和使用方法，加深对仪器的认识和对安全操作的理解。
虚拟仪器分析实验平台的教学效果
虚拟仪器分析实验平台具有运转快速、界面简洁、覆盖面广、利用方便等特点，能比较真实地模拟相关实验的过程，让学生提前熟悉仪器及掌握仪器的操作，认识实验项目的操作步骤和要点，有利于学生对真实仪器的操作，节省真实实验的材料和时间。通过虚拟实验，可以让学生多次重复实验而无时空限制、安全及污染等问题；可以让学生规避真实实验的诸多忌讳，甚至违规操作，以进一步掌握仪器的使用办法；可以通过各种设定好的特殊情况，感受仪器操作过程中可能出现的问题，以全面地锻炼学生分析问题和解决问题的能力。
北京中医药大学在2006级中药学、中药分析、中药制药班应用“高效液相色谱法定性和定量分析实验”虚拟教学后进行教学效果问卷调查得知，有81.2%的学生愿意进行虚拟实验学习，有84.8%的学生通过虚拟学习清楚地知道了如何操作仪器。2007年底，清华大学在将仪器分析实验多媒体网络教学平台应用于化学系、化工系、环境系及核物理学院等院系的仪器分析实验教学中，经过连续5个学期的教学数据对比分析，发现接受了虚拟实验教学的学生个人得分同比超过其他院系的学生，仪器分析实验教学质量得到了明显提高。第二军医大学应用了虚拟实验平台后，82%的学生认为虚拟教学系统的交互性有利于知识传授，76%的学生认为运用虚拟教学系统有助于提高相关教学内容的教学效果和教学效率，73%的学生认为虚拟教学系统更适合于辅助教学。
当然，虚拟实验替代不了真实实验。由于其缺少实物感，操作正确的情况下结果唯一，无法反映现实中操作正确也有可能出现不良后果的情况，虚拟仪器分析实验主要用于辅助教学，结合真实实验教学，以取得更好的教学效果。
综上所述，在药学教育工作中，虚拟仪器分析实验平台具有广泛的应用前景。科学地运用虚拟实验手段，拓展教学空间，能有效解决很多用常规方法无法解决的教学问题。建设一个界面逼真、富于交互、充分设定各种应用情景的虚拟仪器分析实验平台，用于辅助教学，将有效缓解当前仪器分析教学中面临的主要问题，可以成为实验教学的有益补充，丰富和完善仪器分析实验教学的教学形式，降低教学成本，增强教学效果，从而提高仪器分析实验教学的质量和水平。
参考文献：
[1]杨雪，宋金刚，黄海林.医学虚拟实验的层次性设计研究[J].中国高等医学教育，2010（1）.
[2]傅增智，孙云霞.虚拟实验结合真实实验提高生理学实验教学的实效性[J].卫生职业教育，2009（22）.
[3]徐静，孙艺平，王冬梅.虚拟实验与真实实验在机能学实验中之比较[J].医学与哲学（人文社会医学版），2009（6）.
[4]代晓青，杨雪，黄海林.虚拟实验对提高医学生规则行为能力的作用分析[J].中国高等医学教育，2010（12）.
[5]Lucília Domingues，Isabel Rocha，Fernando Dourado et al.Virtual labora-tories in （bio）chemical engineering education[J].Education for Chemical Engineers，2010（2）.
[6]狄斌，吴春勇，李博.在仪器分析教学中引入仿真教学手段的思路[J].药学教育，2005（5）.
[7]彭坤，王易振，张静文，等.虚拟半自动生化分析仪实训教学系统的构建[J].重庆医学，2010（18）.
[8]Capillary Gas Chromatography，Simulation and Optimization Software[EB/OL].[2011-06-05].http：//省略/.
[9]大连理工大学化学系.仪器分析虚拟网络实验室[EB/OL].[2011-06-05].http：//chemlab.dlut.省略/homepage/produce/index.php?action=v4.
[10]曹枫，关兆铿，马长华，等.“仪器分析实验多媒体教学平台”制作与应用[J].中医教育，2008（5）.
[11]周云，张连庆，林金明.多媒体网络化教学平台在仪器分析实验教学中的探索与实践[J].大学化学，2010（6）.
[12]罗虹，王士勇.《腕踝针虚拟教学系统》的开发及应用研究[J].西北医学教育，2008（4）.
篇3
关键词：LabVIEW SQL；Server2008；LabSQL心电数据库
中图分类号：R318 文献标识码：A
1引言
传统的心电图诊断系统主要由三大功能模块组成：心电信号的记录、分析和诊断结果表述。在以往的临床经验中，这三大功能通常由手工完成，并完全依靠医生的临床经验[1]。随着虚拟仪器技术的发展，人们可以通过虚拟仪器来实现心电图的信号处理、结果表达，从而解决传统心电图诊断方法中数据处理、表达、传输、存储等方面的问题。LabVIEW作为虚拟仪器技术常用的应用开发软件，能够充分利用计算机的软硬件资源，具有编程简单、结果直观等特点，与数据采集卡结合可以建立良好的数据采集系统[2，3]。随着心电采集技术的发展，很多对采集系统的拓展工作已经可以实现心电数据的处理和应用，包括诊断系统的开发以及通过与网络技术结合实现远程心电监护等方面[4-6]。但是，这些拓展应用中，主要侧重于心电数据的采集、处理、网络传输等，较少关注心电数据的存储技术与管理。
数据的存储与管理、维护是信号采集系统的重要组成部分，数据库技术与LabVIEW虚拟仪器的结合，一方面可以利用数据库强大的数据管理能力，另一方面可以发挥LabVIEW在信号采集上的优势，从而实现大规模心电数据的有效管理和维护。目前，四大权威心电数据库[7]均为欧美国家建立，国内在基于大规模人群的心血管流行病学调查分析方面同样开展了相关研究工作，致力于构建国人自己的心电数据库[8-10]。大规模心电数据库的建立离不开工程实现技术，在虚拟仪器技术与心电信号采集系统结合的趋势下，基于虚拟仪器技术平台设计心电数据库在工程实践上有很重要的意义。
本文介绍基于LabVIEW心电信号采集平台的心电数据库设计。在LabVIEW环境下，搭建了基于LabSQL与SQL Server的心电数据库系统，一方面利用LabSQL建立LabVIEW和SQL Server数据库管理系统之间的连接，实现LabVIEW与SQL Server之间的心电数据传输，方便心电数据的存储，另一方面设计了心电数据库基础表及数据表间关系，为心电数据的管理提供了便利。该系统已成功用在基于LabVIEW的心电数据采集系统研发中。基于LabSQL和SQL Server的数据库设计方法具有通用性，可方便地推广到与LabVIEW结合的数据采集和管理系统中，具有良好的工程应用价值。
2基于LabSQL的数据库连接
2.1基于LabVIEW的心电采集系统简介
速度快、性价比高等优点[13]。SQL Server在电子商务、数据仓库和数据库解决方案等应用中起着重要的作用，能针对数据库中的数据提供有效的管理，并有效地保证数据的完整性和安全性。
3.1数据库设计
临床实践中，心电图可以作为诊断心脏类疾病检测的主要手段。心脏类疾病的发生与病人的年龄、性别、个人史、其他疾病等有关[10]。因此，病人的基本情况是心电数据库中重要的一部分。作为基于LabVIEW心电采集系统的一部分，心电数据库主要数据表的设计需要满足采集系统需求。同时，数据表的设计还需要参考标准心电数据库PTB（PhysikalischTechnische Bundesanstalt）中病历的临床摘要。PTB数据库是心电研究中常用的标准心电数据库，具有十分重要的参考价值。
基于上述分析，心电数据库可以划分为三个表。
1）病人基本信息表（Patient）
病人基本信息表如表1，主要用于记录病人的各项基本信息。其主要数据结构和数据项如下：病人的病历号、性别、年龄、检查原因等，其中病人病历号码具有唯一标识性，被选作该表的主键。主键是指在数据表中能唯一标识表中每个数据行的一列或者多列。一个数据表只能有一个主键，并且主键列不允许取空值。SQL Server 会自动为主键创建索引。在使用主键时，该索引可以加快访问速度并有助于实现数据的唯一性。
4结束语
在LabVIEW环境下，利用LabSQL工具包的相关子VI模块，实现了与SQL Server 数据库的连接，并将数据存储在专门设计的心电数据库中，搭建了完整的心电数据采集和管理系统。该系统包含病人的基本信息和心电数据记录，有效地实现了大规模心电数据输入和管理的自动化。该心电采集系统及心电数据库的建立，为心电数据的临床分析和集中研究提供便利。
参考文献
[1]于洁， 李川勇.基于LabVIEW的心电信号采集系统设计[J].生物医学工程与临床，2001，5（3）：121-122.
[2]赵艳辉，赵修良，周超，等.基于LabVIEW的心电信号采集系统[J].电子设计工程.2011，5（19）：30-34.
[3]秦鑫，高凤梅，龙云玲.基于LabVIEW的心电测量系统[J].河南科技学院学报.2008，36（2）：92-94.
[4]赵芳芳.基于LabVIEW的心电自动诊断系统设计[D].秦皇岛：燕山大学工学硕士学位论文，2011.
[5]宋佳瑛.基于LabVIEW和HHT的ECG信号的采集与分析研究[D].昆明：云南大学硕士研究生学位论文，2012.
[6]秦莉娜.基于虚拟仪器的远程心电监护系统的设计[D].长春：长春理工大学硕士研究生学位论文，2006.
[7]李桥，邵庆余，王永，等.心电数据库生成系统[J].山东生物医学工程.1995，14（1）：1-7.
[8]杨啸林，张靖，徐铖，等.基于大规模人群调查的心电数据库的构建[J].中国生物医学工程学报.2010，29（3）：326-330.
[9]徐铖. 心电数据库与网络应用平台的建立及成人心室复极不一致分析[D].北京：北京协和医学院基础学院硕士研究生学位论文，2010.
[10]阴玺.心电远程监护系统的数据库系统设计与数据压缩算法研究[D].重庆：重庆大学硕士学位论文.2007.
[11]靳贺敏.基于LabSQL的LabVIEW数据库访问技术[J].福建电脑，2010，3：62-63.
篇4
关键词：步进电机；虚拟；仪器；检测系统
Abstract: This paper mainly based on the virtual instrument monitoring system of step motor based on virtual instrument, instead of the traditional instrument, the test software instead of hardware circuit, multi-channel data acquisition, analysis, storage, achieved stepper motor system on-line detection and fault diagnosis.
Key words: stepping motor; virtual instrument; test system;
中图分类号：TM3文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
一、虚拟仪器硬件的构成
虚拟仪器的硬件采用基于PCI总线技术的DAQ数据采集系统，选用的PCI-6071E数据采集卡可实现对32个步进电机及其驱动电路和脉冲控制器的多路并行检测。
检测系统主要由信号接口及虚拟仪器两部分构成(图1)。待测信号由控制机柜上的接口引出，通过信号选择、调理之后送入工控机，由数据采集卡进行数据采集，并最终由数据处理软件进行分析、显示、存储等。步进电机系统由脉冲控制器、驱动电路和步进电机等几部分构成，根据不同的检测要求如常规检测、实时监控和故障诊断等，需要对脉冲控制器的输出、驱动电路的输出以及电机绕组的信号分别进行检测。为更有效的利用采集卡的硬件资源以及计算机的数据处理能力，在接口部分设置了信号选择电路，负责把需要检测的信号送入后续系统。接口电路结构如图2所示，通过两个选择开关的不同组合，分别实现从驱动板输入级引出脉冲控制器信号、从驱动板输出级引出驱动电路信号、从电机回路引出步进电机绕组电流信号。
信号调理电路采用运算放大器对取样电阻两端的信号进行差分运算，得到电压、电流信号并以单端方式输出至数据采集卡。步进电机常采用方波电压驱动，从其频谱构成来看包含一定的高频成分，属于有突变的大幅值信号，故选用LM318高速宽带运算放大器，其增益带宽为15MHz，转换速率为70V/μs。为进一步提高待测信号的信噪比，减小软件数据处理的难度以及减少运算量，在LM318的电源部分加入了2个1000μF的电解电容退耦合，在其输出端加入了0.2μF的瓷片电容以滤除高频噪声。
2软件设计
根据模块化的编程思想，检测程序(图3)的结构自上而下分为主程序层、逻辑层、驱动层。主程序层由用户界面和测试执行部分构成，逻辑层负责逻辑关系的验证以及相关决策的制定，驱动层负责与仪器、被测设备以及其他应用程序之间的通信。软件的开发平台为NI公司的LabVIEW。检测程序的主要任务为多通道的数据采集、分析和存储，因此程序的优化及运行效率问题都显得较为重要，在软件的开发中运用了LabVIEW所支持的多项先进编程技术，如数据流、多线程、定时循环、状态机等。
转贴于 中国论文下载中心
3信号处理
在线数据处理主要包括运算量较小的电流、电压以及脉冲的时域分析。对于系统的运转状态通过对对应信号的计数得到电机运转的步数、驱动板提供的电压周期数、脉冲控制器发出的脉冲数；对于电机的运转参数通过测量电流的频率得到电机的速度曲线，对此进行微分得到电机的加速度曲线，通过对电流进行数值积分得到电机的功率曲线。
另一方面对电流信号进行较为详细的时域分析以提供系统分析的时域特征值。使用Peak Detector进行信号的波峰检测得到每个周期内最高点的数值、位置等数据，以此为基础作出电机的特征曲线。电机正常运转时特征曲线近似为一条水平直线，运转异常时则会产生平移和起伏，其均值和方差都有较为显著的变化。使用Pulse Parameters进行信号的参数检测，得到信号的超调量、上升时间等参数，这些参数描述了电流波形的细节信息。因此选取了电流信号的超调量和幅值之比、上升时间和频率之比以及特征曲线的均值和方差作为系统状态分析的3组时域特征值。
事后数据处理主要包括电流、电压的频域分析。对于步进电机系统的检测，一个较为重要的应用是识别出正常信号中夹带的短暂反常现象并展示其成分，为了克服傅里叶变换没有时间分辨率的缺陷，采用了对异常信号段进行短时傅里叶变换的分析方法。电机系统发生异常时的电流、电压信号除正常的基频及倍频成分外，出现了额外的低频成分或直流分量，其倍频和基频的幅值之比也有明显的变化，因此选取了信号的3倍频和基频的幅值比作为系统状态分析的频域特征值。算法实现短时傅里叶分析得到信号的幅值谱，表明了在短时间段上绕组电流、驱动电压的能量分布。
对于在线检测及故障诊断系统来说，除了选取适当的信号处理算法提取有效的特征值之外，更为重要的一点是对被测系统的历史数据的归纳和分类，给出各特征值的典型值作为系统状态的判别条件。以下是在瑞士ARSAPE公司的微型两相永磁式步进电机1020上测得的典型值，其驱动方式为采用A3966SLB驱动模块的两相单四拍驱动。基于虚拟仪器技术开发的步进电机检测系统，在发生故障时针对故障单元进行的诊断提高了系统的维护效率，大大缩短了故障恢复时间。
篇5
引言
紫外可见分光光度计是一种很重要的分析仪器，它经过长期的研究和不断改进，在物理学、化学、生物学、医学、材料学、环境科学等科学研究领域都有广泛而重要的应用。[1]在实验教学中，分光光度计占有重要地位。但是在实际的分光光度计的教学中，往往存在以下三个问题：第一，对于需要使用分光光度计这样操作复杂的实验仪器，学生仅看实验讲义文字的内容很难清晰地了解其操作过程。第二，在传统的植物生理学实验课堂上，往往都是一个教师辅导全班的几十个学生做实验，在课堂上演示分光光度计的使用受到空间的限制，教师可能需要重复讲解多次，这样大大增加了教师的劳动强度，也降低了课堂教学的效果以及学生的学习效率。第三，实验教学所采用的方法比较单一，学生在实验课中面对着分光光度计，不知从何下手，往往很被动，教师怎么说就怎么做。操作仪器就停留在不动脑的机械劳动阶段，达不到提高学生动手操作能力的目的。
这些问题严重制约了植物生理学实验教学正常进行。而采用虚拟技术改进教学和实验方法， 可以较好地解决这些问题， 提高教学质量。因此，根据现有技术条件和手段，引入Flash对分光光度计虚拟开发，以重现实验内容，形成虚拟教学方式。利用虚拟技术创造虚拟仪器，教学的视野将拓宽，教学空间从某一特定的物理空间延伸到虚拟的赛伯空间，教学资源的界限从少量有限伸展到大量无限，最终可以提高实验教学的效果，丰富教学手段和教学表现力。[2]
一、虚拟分光光度计的构成
虚拟分光光度计是利用计算机软件技术将实验的内容及过程在计算机屏幕上模拟出来，学生或者教师可利用网络平台或个人计算机随时随地虚拟仪器操作的全过程。所以它的基本构成包括计算机和虚拟仪器软件，而多媒体计算机是基础，虚拟软件是核心。因此虚拟分光光度计主要用Flash软件设计和制作，并利用Corledit、Photoshop等软件进行优化。Flash强大的交互功能和虚拟软件友好的人机界面，有利于发挥学生个人特长和培养学生共同解决问题的能力，增强学生对分光光度计的兴趣，降低了实验成本。而将开发的分光光度计软件放在学院网站上，学生凭学号登录学习，实现实验资源的共享以及有利于学生的交流探索。
根据植物生理学的实际，仪器虚拟的是VIS-723N型分光光度计，例如虚拟波长扫描和光度测量可用于叶绿体色素含量测定，虚拟定量分析可用于植物组织中可溶性糖含量的测定，虚拟时间扫描可用于愈创木酚法测定过氧化物酶活性等。
二、虚拟分光光度计的应用
1.学生课前预习的应用
对于植物生理学的实验课，实验课程比较紧凑，所以实验预习对于提高课堂效率是十分必要的。通过预习，学生可以对所要学习的实验有一个整体的感知，能理解简单的知识。但是分光光度计的操作要求高、功能多、仪器调试过程复杂，学生很难仅凭阅读实验讲义就能弄清仪器的操作方法和步骤。而让学生在实验前进入实验室了解实验仪器又受到实验经费、实验室开放时间的限制。所以在进行真实实验前，让学生在虚拟实验中进行演练，可以增大预习效果。对实验目的、操作步骤、实验过程及结果有了一定的了解后，再进行实际操作，学生可做到心中有数，实验的目的性更明确，对一些关键的细节和易出现的问题，已经有所准备，也有利于在实验课上腾出更多的时间进行创新尝试。例如在进行波长扫描叶绿体时，学生可根据不同浓度的叶绿体进行扫描，找出最合适的浓度。如果学生操作错误，虚拟仪器除了能像真实仪器发出错误警告外，还能列出相应的提示反馈，方便学生的操作。
2.实验课演示的应用
植物生理学实验课程教学，重点是培养学生的动手操作能力，所以在每个实验前先由实验教师对实验原理和步骤进行详细的讲解，然后学生按照教师讲解的实验步骤完成一些验证性的实验操作。而对于需要用到分光光度计的实验，教师讲解清楚有一定的难度，这时可以利用虚拟分光光度计来进行演示。演示示范具有直观性和过程性的特点，通过动态的演示，学生能一目了然知道实验的操作步骤，掌握相应的技能，并且得到理论结果。演示分光光度计的过程由教师进行操作，教师按照一定的程序演示，有助于学生对仪器的使用原理、操作规则、操作步骤的记忆。教师还可以针对在现实实验中比较容易出错的操作、操作仪器的注意事项或者对实验结果有帮助的细节在演示的过程中给予说明。通过演示仪器，培养学生观察、分析和解决问题的能力。
3.个别指导的应用
有些学生对实验课上部分内容还没完全理解或者因为操作错误而导致实验失败，但由于分光光度计价格昂贵，很多学校都没有给学生提供开放的实验室，这样学生的学习就不能得到较好的反馈。因此在书写实验报告时往往就会抄袭他人的实验结果，学生就没有真正掌握实验的操作要领。利用学院网站虚拟分光光度计软件，学生可以观察实验现象、理解实验原理和实验结果，熟记实验的操作步骤，甚至能在网站留言，方便同学之间交流和教师的指导，从而培养学生发现问题、解决问题的能力，也有利于教师对自己的教学进行反思以及分析。虚拟仪器软件配套相应的练习，学生可以根据自己所掌握知识的薄弱环节进行操作巩固。这样针对不同的学生的学习特点和情况，具体问题具体分析，实现因材施教，使其能达到最佳的学习效果。
4.综合实验的应用
毕业论文、课外科研、设计性综合实验在实验进行过程或结果的测定方面都有可能用到分光光度计。但学生如果没有经常使用，很快就忘了如何操作，使实验无法进行。因此，学生可先利用虚拟仪器复习操作过程，再进行真实实验。虚拟仪器是按照真实的操作步骤进行设置的，操作简便，不用担心会损坏仪器，能帮助学生快速掌握正确的仪器操作程序。由于综合实验大多是探究性实验，所以在虚拟实验中，学生可以通过各种尝试，了解各种错误的实验操作，分析错误的原因，在真实的实验中避免错误操作的发生。并且能够结合虚拟实验自主探究，在真实实验中实现更好的探索。
三、虚拟分光光度计的应用价值
1.丰富教学手段
虚拟分光光度计仪器改变了传统单一的教学方法，通过虚拟实验教学，教师可以随时进行实验演示和分析，将有关 理论教学和实验教学有机地结合起来，改变了以往“纸上谈兵”的教学模式。而学生也可以改变学习方式，学习不再受实验室的限制，自主地选择自己所需的操作内容，实现了学生为主体的学习方式。
2.节约实验成本
分光光度计价格昂贵，维修成本大，学生的不规范操作容易导致机器的损坏。用虚拟技术，不用担心会损坏机器，能对学生进行规范操作训练，减少机器的损伤程度，也没有原材料的消耗，大大节约了植物生理学实验的成本。
3.激发学生学习兴趣
高校实验室的开放程度还不够，学生对分光光度计仪器设备、实验内容等不是很清楚，因此兴趣不是很大。利用虚拟分光光度计可以激发学习动机，增强学习兴趣。多媒体技术将文本、图形、图像、动画、音效等呈现在学生面前， 能激起学生更大的学习兴趣。而学生在虚拟仪器上多次练习进行操作训练，可大大提高实际操作效果。
结束语
利用虚拟现实技术有效辅助实验教学，通过虚拟训练，加强了学生的基本实验技能，通过真实实验又进一步培养了实际动手能力。一方面减轻了实验室管理的负担以及教师上课的劳动强度；另一方面，也给学生提供了更广阔的空间，激发了学生的学习兴趣，提高了学生解决实际问题的能力，取得了令人满意的效果。虽然虚拟实验仪器在实验教学中扮演着重要的角色，但是虚与实毕竟是两种不同的形态。无论虚拟实验多么“真实”，它都不取代不了真实实验。对于生物科学的学生，实验技能也非常重要，因此实践动手能力的培养是教师教学的重要任务之一，而动手能力单靠仿真模拟实验是练不出来的。[3] 模拟操作只是一个辅助的工具，认知过程必须有一个从模拟到实物的过程，否则将永远停留在一个虚构的过程中，不能真正地认识事物的本质。虚拟实验仪器的最终目标不是让学生掌握虚拟状态的实验技能，而是更好地掌握真实情境下的实验技能。所以掌握实际实验技能才是根本之所在。真实实验和虚拟实验都是实验中的重要组成部分，二者相互结合、相互促进。利用并发挥两者的优势，才能更好地为实验服务。
参考文献：
[1]尹扬岚.新型紫外可见分光光度计光源光学系统的研究与设计[D].厦门：厦门大学，2008.
篇6
【关键词】虚拟实验室、B/S体系、WEB
【中图分类号】G420【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2010)05―0133―03
一 概述
实验教学作为高校教学工作的重要组成部分,对培养学生的动手能力、分析解决问题的能力、正确的思维方法及严谨的工作作风等起着不可替代的作用。然而,随着高校学生人数的不断增加,传统的实验教学手段由于受到教师资源、场地、仪器和设备的限制已经不能完全满足教学需要或者影响到了实验教学的质量。近年来国内外许多高等院校及科研机构纷纷提出了虚拟实验室的概念。虚拟实验就是利用鼠标的点击、拖动,将计算机上虚拟的各种仪器和设备,按照实验要求、过程组装成一个完整的实验系统,同时在这个系统上完成整个实验,包括实验条件的改变、数据采集以及实验结果的模拟、分析。它突出了“软件即仪器”的新概念[1]。虚拟实验室就是虚拟实验运行的载体,使用虚拟实验的运行环境,将虚拟实验室推向网络应用,建立基于网络虚拟实验室可以大幅度降低实验室的建设和改造费用,并且可以提高教学质量和教学水平。目前随着虚拟仪器技术、计算机网络技术等信息技术的不断发展,以及校园网络化、信息化建设不断深入。建立基于校园网络的虚拟实验室是完全可行的,是测试技术教学实验的发展方向和国内外虚拟仪器领域研究的热点之一[2]。越来越多的人意识到虚拟实验室在教育领域的重要性,它除了可以辅助高校的科研工作,在实验教学方面也有显著的作用。
二 网络虚拟实验室的功能和特点
基于校园网络虚拟实验室是指在软、硬件结合的前提下,用户通过校园网络访问虚拟系统,在各种虚拟实验环境下,运用各种虚拟实验仪器、仪表等设备,对建立起来的实验室模型进行实时仿真,构成十分逼真的虚拟教学环境[3]。基于校园网的虚拟实验室具有以下特点:(l)系统具有全交互特性,对用户的任何操作都能立即给出反馈。(2)系统具有资源共享特性,连接到Internet的每台机器,只要获得访问权限,都可以使用虚拟实验室提供的各种资源,进行实验操作,用户将不再受实际实验中的时空限制,可根据个人情况选择具体实验类型。(3)系统具有安全性,安全性是开放的、透明的、资源共享的虚拟实验环境所必需的保障条件。这个安全性不仅指保证访问虚拟实验室的用户机器、数据的安全,也指虚拟实验室能够禁止非法用户的访问。(4)用户自主性:用户可以制定自己使用的虚拟仪器的方式,允许用户采取必要的措施保护自己的数据、资料,用户具有充分的自主性。(5)扩展性:在当今的信息时代里,技术更新速度十分迅速,新型的、性能更优的仪器设备和技术更新周期越来越短。因此,虚拟实验室的硬件必须随时更新,软件也要随时升级,服务功能也要随时增加,基于校园网的虚拟实验室必须具备性能升级服务功能增加的特性。
三 基于校园网的虚拟实验室的设计
基于校园网的虚拟实验室系统的总体目标是设计实现一个在校园网上的虚拟实验室环境,利用校园网络和设备,将所提供的虚拟仪器、实验项目及内容放入建立的网站上。远程用户只需通过网络浏览器,而不需要其它的特殊软件,就可以登录到虚拟实验室的教学服务器上。事先在主页上列出所有可提供的实验项目,在相应的项目中显示该实验的有关内容,并同时提供具体的仪器列表和仪器设置功能。当用户选择了某个具体实验后,首先可利用所提供的实验内容进行实验预习并了解实验过程和此实验目的以及实验需要使用的仪器和仪器使用说明,然后开始实验的具体操作,用户可以根据具体实验的要求来设置仪器。从涉及的对象来看,基于校园网的虚拟实验室系统要解决虚拟仪器实验、实验报告以及网上实验室管理三大主要问题。学生是网络虚拟实验室的最终用户,每个用户在系统中都有唯一的ID号,作为其出入虚拟实验室的通行证,学生可以为自己的ID号设置密码,访问系统的登陆页面,输入各自的ID号和密码,即可成功登陆虚拟实验室系统,进行远程实验的相关操作。学生的每一步操作,都可以立即观察到其实验结果,当实验完成之后,学生可以保存其实验结果,并通过网络将实验报告提交给教师。教师作为虚拟实验室系统的特权用户,其主要任务是管理学生、实验内容、批改学生提交的实验报告、对实验报告进行打分和综合评价并指出其优点或不足之处,使学生从评语中对实验学习有更加深刻的认识。虚拟实验室的管理是网络实验教学得以实现的根本保证,网络教学与常规教学相比,具有分散性大、同步与非同步并存、交互与非交互都需要等特点。网络虚拟实验室系统中管理的信息,不仅包含常规教学系统中涉及到的教师、学生的各类管理信息,还包括各种实验教学资源和实验数据的管理,因此在网络虚拟实验室系统中,为了完成教学,需要研究和解决许多与管理相关的技术问题,例如:如何进行用户的身份验证;如何使学生通过浏览器访问到虚拟实验室并保证学生上网机器的安全性;如何接收学生提交的实验报告;并将其转换成静态网进行WEB。
基于WEB的浏览器/服务器(B/S)网络模式是实现网上虚拟实验系统的一种基本模式[5],虚拟实验室软件平台结构设计在B/S模式下,客户端用户只需要安装浏览器,其他的工作都在服务器端完成。采集系统仍是在主机上进行,用户可通过WEB浏览器与它相连,且能在本地看到与主机端一样的前面板,并获得完全的控制权。其他的使用者也能登录相同的网址监视整个实验室现场操作过程。为了减少冲突,保证客户能在操作时间内很好地进行实验,在一段时间内物理实验平台只能有一个用户获得控制权。B/S三层模式中,由客户端通过HTTP向WEB服务器发送WEB请求,WEB服务器能够自动地协调和处理来自多个客户端的请求,应用层的应用服务器负责处理业务逻辑和数据库访问,应用服务器定义并实现了和数据库的交互以及系统中的应用逻辑。
基于校园网的虚拟实验室需要软、硬件结合,最终达到整个真实实验所有功能的实现,而在硬件平台的基础上,软件平台是重要部分。而软件设计的难点和重点在于对虚拟实验室的数据库设计以及多媒体技术的使用。由于软件技术的进展,越来越多的软件功能变得越来越强大,从而减轻对技术人员的负担。虚拟实验室软件平台是整个虚拟实验室的基础,它是基于B/S网络结构的。基于校园网虚拟实验室有三种人员角色;实验室管理员、实验指导老师和学生。他们分别具有不同的权限。其中学生可以通过虚拟实验室进行实验学习、提交实验报告、提问及查看实验成绩等功能。实验指导老师可以通过虚拟实验室进行实验指导、批改实验报告、布置实验内容等功能。实验超级管理员作为实验室管理人员,具有最高权限。其主要功能为准备实验设备、安排实验时间和内容、实验内容和报告等等。
四 结论
基于校园网的虚拟实验室增强并扩展了实验教学的功能,以前所未有的方式将学生和实验设备联系起来,为学生提供了一种崭新的实验方式。但是在此需要着重指出的是,虚拟实验只是实验教学的辅助手段,并不能完全取代实验的实际操作过程。开展虚拟实验教学一是起到管理者的作用,为灵活安排实验提供很好的支持;二是起到辅助教师的作用,通过校园网络和多种媒体形式的交互式虚拟实验手段达到形象、生动的实验教学目的。基于校园网的虚拟实验室的研究解决了很多实验条件限制的实验教学问题,为实验教学注入了新的活力,让实验教学延伸到了一个更广泛的空间,对远程开放实验教学的研究具有指导和借鉴意义。
参考文献
[1] 吕克志. 基于校园网的虚拟实验室的研究与设计[J]. 应用安全,2008,(3): 89-90.
[2] 杨军. 基于校园网构建虚拟实验室[J].四川理工学院学报, 2008, 21 (10):49-52.
[3] 刘惠临.基于校园网的虚拟实验室的建立[J].安徽理工大学学报,2006, 26 (6):33-36.
[4] 刘莹.基于Web的虚拟实验室系统的研究与实现[D].成都:电子科技大学,2006.
[5] 王惠兰.基于B/S模式的网络虚拟实验室设计方法及实例研究[D].吉林:吉林大学,2005.
篇7
一、网络虚拟实验室的建立
1.虚拟现实技术
虚拟现实VR(VirtualReality)是近几年来信息技术迅速发展的产物,写作毕业论文是一门在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术和传感技术的基础上发展起来的交叉学科。其基本方法和目标是集成并利用高性能的计算机软硬件及各类传感器创建一个使参与者处于身临其境的、具有完善的交互能力、能帮助和启发构思的信息环境,即让用户在人工合成的环境里获得角色的体验。
虚拟现实具有三个基本特征。沉浸性,是指观察者对虚拟世界的情感反映,这种感觉能使用户全方位地投入这个虚拟世界,这是虚拟现实的首要特征。交互性,是指虚拟现实是一个开放的环境,能对用户的输入作出响应,并能通过监控装置来影响用户和被用户影响。想象性,是指虚拟现实不仅是一个媒体、一个高级用户界面,还是一个应用系统,它以生动形象的形式反映设计者的思想。虚拟现实的三个基本特征强调了人在这个系统中的主导作用。虚拟现实系统按其功能不同,可以分为三种类型:沉浸式虚拟现实系统、桌面式虚拟现实系统和分布式虚拟现实系统。其中,桌面式虚拟现实系统是运用软件编程方法在显示器上显示三维场景,用户通过键盘、鼠标等设备与虚拟场景交互,它的特点是结构简单、成本较低,易于推广。
2.网络虚拟实验室
所谓网络虚拟实验室,是指利用区域网或互联网,由虚拟现实技术生成的一类适于进行虚拟实验的实验系统,包括相应的实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象及实验信息资源等。虚拟实验室可以是某一现实实验室的真实实现,也可以是虚拟构想的实验室,虚拟实验通过虚拟实验室进行。在虚拟实验中,实验者有逼真的感觉,有身临其境的感受,好像是真正在现实实验室里近距离进行现场操作。在虚拟实验中,没有一个有形的实验室,也没有以实物形态存在的实验工具与实验对象,实验过程主要是对虚拟物的操作。
3.计算机专业虚拟实验室的创建
构建专业虚拟实验室,其实就是搭建一个网络平台系统,包括硬件、软件及管理三个方面。在硬件上,
目前各校都建立了校园网络并接入了互联网,这些基础设施基本可以满足需求,不需要太多的投入。在软件方面,一个是实验室平台软件系统的开发,它与网站建设相联系;另一个是网站的内容(实验内容)建设,这是实验室建设的关键。虚拟实验室应有可以做的实验来支撑,不然软件平台就是一个空架子,形同虚设。同时,该平台上还应有实验管理的支持,对实验仪器、实验报告、实验指导、实验成绩及网上答疑等进行有效管理,并对虚拟实验室进行监控,计算机网络虚拟实验室系统各模块的主要功能如下。
(1)实验管理模块,由学生管理、教师管理、仪器管理和学生成绩管理等组成。写作硕士论文在学生管理方面,学生通过浏览器进行注册登录,登陆成功后可浏览实验项目,查看实验的详细资料,预约实验项目及做实验的时间,在线发送和接受消息,进行问题讨论,进行实验登记,实验完成后可通过网络写实验报告并提交报告。教师管理方面,可对实验内容添加、修改、整理、删除,对学生提交的实验报告列表,批改实验报告,填写评语和成绩,提交批改结果,与学生进行讨论。仪器管理方面,对新设计开发的虚拟仪器上传并进行分类整理,以便实验使用。成绩管理方面对学生的实验情况(实验次数、实验报告及完成情况)给出成绩,并进行统计分析及提供查询等。
(2)仪器展示模块,对虚拟实验室可用虚拟元器件、虚拟仪器设备分门别类地进行管理,以图形的方式直观呈现出来,供学生在实验时进行选择。
(3)实验指导模块,包括实验介绍、实验方法、实验项目的重点及难点、实验目的、实验原理、实验准备、实验任务、实验过程、实验报告的要求及实验应注意的事项等。
(4)实验报告模块,主要对学生完成实验后,提供相关的实验报告模板,供学生下载,由学生填写相关内容以及实验的结果,完成后上传电子版实验报告,由教师进行批阅,并进行记载。
(5)实验答疑模块,由专业教师对学生实验中出现的疑难问题进行及时解答,帮助学生顺利通过实验。同时了解学生对实验的掌握程度,并及时反馈、调整教学。
(6)论坛交流模块,教师和学生可以通过论坛进行充分的交流,学生可以将实验中的收获、经验和体会及问题到论坛上,教师可以将一些典型的问题提出来,供大家探讨。学生在这样宽松的环境下发表自己的见解,教师从中可以得到及时的实验教学反馈信息,以便整改7)虚拟实验模块,是虚拟实验室建设的重要部分。学生通过该模块进行虚拟实验,写作医学论文以达到巩固强化知识的目的。该模块内容根据专业学习的具体情况及实验建设条件,可不断增加。计算机专业网络虚拟实验室系统的建设,可以引入其他学校的虚拟实验室中。这种方式比较简单,容易实现,见效较快。但需要投入较多的软件购置费用,同时也需要结合本校的实际情况进行一些调整,有一个磨合期。另一种是因地制宜,自主开发。根据本校的实际教学和实验情况,结合学生的实际水平,由任课教师或聘请部分专家组成开发小组,进行一系列的虚拟实验项目的开发研究,并将研究的成果连接到虚拟实验室中,逐渐扩充直至完善。这种方式比较灵活,能充分发挥教师的积极性,能有针对性地进行设计开发,适合学生的实际情况,学生容易接受,并且经费投入较少。缺点是开发周期较长,系统性不够,水平有限。也可以将上述两种方式结合起来,一是引入、购置部分自己不宜开发的实验项目,二是结合自身的优势和长处开发一些实验项目,如非交互性的、演示性的虚拟实验项目等。
二、加强网络虚拟实验室的管理
1.加强用户管理,为每个学生分配账号。对学生进入虚拟实验室,使用实验室做虚拟实验等进行登记保存。鼓励学生经常访问虚拟实验室,在上面提出问题、发表见解,做好实验,努力提高虚拟实验室的人气。
2.全天候开放虚拟实验室。学生可以随时进入虚拟实验实自己动手组织实验,自己设计实验方案,动手完成实验,整理和总结实验数据,写作职称论文提交实验报告,培养学生的分析能力和创新能力,逐步向以“学生为中心”的自主个性发展模式转变。
3.组织专业教师网上指导与答疑,参与论坛讨论交流,及时批改实验报告,为学生顺利完成实验提供服务。在虚拟实验室中,教师应对学生提出的疑问尽快给出帮助和解答,并进行必要的指导。在实验室论坛上发表观点,提出问题让学生思考,使师生在虚拟实验室中有较强的互动性,教师应充当好学生实验的合作者和知识的建构者的角色。
4.对学生在虚拟实验室的表现及实验效果进行
评价。针对学生每一门课程的虚拟实验完成情况、实验报告、网上提问、论坛发帖的情况,给学生一个成绩和评价,反馈给学生,写作英语论文并与该课程的正常实物实验一起记入实验总分。教师也要在对学生评价的同时,征求学生对虚拟实验室的意见,对学生反馈的信息进行整改。
计算机网络虚拟实验室的建立,可以很好地解决目前硬件设备跟不上实验的要求、学生实验时间不够用等问题,对于提高学生的动手能力、分析问题和解决实际问题的能力具有非常重要的意义。但在具体应用中还要注意处理好“虚拟实验”和“实物实验”的关系,不能一味地强调虚拟实验,要“虚实”结合,既相互补充,又各有侧重,这样才能取得很好的实验教学效果。同时,在虚拟实验中要注意培养学生严谨的、一丝不苟的科学实验作风。
参考文献
[1]王嗣源.虚拟实验室建设的初步探讨.西安邮电学院学报,2005(4).
[2]蒋光明.基于互联网的开放式虚拟实验模型研究.西南师范大学学报(自然科学版),2002(3).
篇8
关键词：切削力；测量技术；现状；发展趋势
1 切削力测量技术现状分析
切削力测量系统一般由三部分构成：由测力仪、数据采集系统和PC机三部分组成，如图1所示。测力仪（测力传感器）通常安装在刀架（车削）或机床工作台上（铣削），负责拾取切削力信号，将力信号转换为弱电信号；数据采集系统对此弱电信号进行调理和采集，使其变为可用的数字信号；PC机通过一定的软件平台，将切削力信号显示出来，并对其进行数据处理和分析。
1.1 切削测力仪
1.1.1 应变式测力仪
应变式测力仪由弹性元件、电阻应变片及相应的测量转换电路组成，其工作原理如图2所示。把电阻应变片贴在弹性元件表面，并连接成某种形式的电桥电路，当弹性元件受到力的作用而产生变形时，电阻应变片便随之产生变形，从而引起其电阻阻值的变化ΔR，即
应变片电阻值的变化ΔR造成电桥不平衡，使电桥输出发生变化ΔU，通过标定建立输出电压与力之间的关系。使用时根据输出电压反算切削力的大小。
应变式测力具有灵活性大、适应性广、性能稳定等优点，而且配套仪表（如静态应变仪、动态应变仪等已标准化，因而得到广泛应用。但是其测量原理决定了测量精度和动态特性主要取决于弹性元件的结构，如何有效解决灵敏度和刚度之间的矛盾，是提高应变式测力仪测量精度和动态特性的关键。
1.1.2 压电式测力仪
压电式测力仪是以压电晶体为力传感元件的切削测力仪，当石英晶体在外力作用下发生变形时，在它的某些表面上出现异号极化电荷。这种没有电场的作用、只是由于应变或应力在晶体内产生电极化的现象称为压电效应。通过测量产生电荷量即可以达到测量切削力的目的。
从动态测力的观点出发，压电式测力仪是一种比较理想的测力传感器，具有灵敏度高、受力变形小等优点。然而压电式测力传感器仍然存在一系列缺点：如由于电荷泄漏而不能测试静态力、固有频率的提高受装配接触刚度的限制、维护极不方便、价格昂贵，因此在使用上受到很大的限制。
1.1.3 电流式测力仪
直接使用测力仪测量切削力有其局限性：①安装测力仪时，工艺系统结构遭到破坏从而导致其刚度发生变化，采集不到精确的切削力力信号；②测力仪的安装、调试技术复杂；③测试设备花费较高；④测力仪测试系统可靠性较低。
文献［4］提供了一种间接测量切削力的方法，即电流式测力仪，其测量原理是：切削力的变化会引起主轴电机电流的变化，通过测量主轴电机电流来估计切削力的大小。因机床主轴电机电流的测量比较容易和简单，所以这是一种经济而又简便的方法。
电流式测力仪的局限性体现在两个方面：①把主传动系统的运动学模型看作是一个线性模型，所以加工过程中的非线性因素会在一定程度上降低测量精度；②当切削力发生变化时，相应的主轴电流信号有一定的滞后现象，无法满足对切削力进行实时监测的较高要求。
1.2 数据采集系统
如图3所示，数据采集系统通过一定的电子线路，对测力仪的输出信号进行放大、滤波等处理后，将其进行A/D转换，变为计算机的可用信号，再通过接口电路与PC机进行数据传输。
目前大多数切削力数据采集系统由放大器、滤波器、数据采集卡等分立元器件组成，体积较大，系统稳定性不高，测量精度和实时性也渐渐满足不了现代测力系统的要求。
1.3 数据显示和分析处理
早期的数据显示和分析处理单元由指示仪表、示波器和记录仪等组成，其数据显示和分析处理功能都是很有限的。随着计算机技术的快速发展，目前数据显示和分析处理单元基本上被计算机终端所代替，显示功能更加丰富和强大，但软件的功能仅局限于数据拟合、图表显示和输出等，对测力仪各向力之间的耦合没有进行有效的处理，从一定程度上影响了测力精度。
2 切削力测量技术的发展趋势
现代切削加工正在向高速强力切削、精密超精密加工方向发展，机床的振动频率也会远远高于系统的固有频率，这对切削力测量系统提出了新的要求：①测量范围大、高精度和高分辨率；②实时性好，能够在线实时测量；③数据处理和分析能力强，能够对复杂多变的切削力信号进行各种处理和分析。
针对这些方面的要求，切削力测量技术将朝着以下几方面发展：
（1）开发新型弹性元件，优化弹性元件结构及应变片布片方案，提高应变式测力仪固有频率，有效解决应变式测力仪刚度和灵敏度之间的矛盾问题，降低各向力之间的耦合程度；
（2）应用集成电路和微电子技术，使数据采集系统集成化，提高数据采集的速度与精度；
（3）完善数据处理分析软件的功能，例如通过解耦运算进一步减小测力仪各向力之间的耦合程度，以提高测量精度；将虚拟仪器技术引入切削力测试系统，以便对测量数据进行多种操作和数据库管理；建立专家系统，通过对测试数据的分析处理，对刀具磨损、切削颤振等情况做出预报并提出相应的治理措施。
参考文献
［1］罗学科. 动态多维力传感器的理论研究与实践［D］.北京航空航天大学博士论文,1995.1.
［2］姜术君. 采用虚拟仪器技术构建测力系统的研究［D］.北京航空航天大学硕士学位论文,2004.3.
［3］杨兆建，王勤贤. 测力传感器研究发展综述［J］.山西机械，2003，（1）.
［4］周林，殷侠. 数据采集与分析技术［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2005.
篇9
论文摘要:实践教学体现了高职教育的特色，以“教“为中心的传统实践教学模式在一定程度上影响了高职教育质量，现代教育技术的发展为高职实践教学提供了有益的启示和帮助。通过分析现代教育技术的内涵和优势，提出了高职实践教学的改革策略，并对高职实践教学进行了理性思考。研究结果表明，把现代教育技术应用于实践教学中是当今高职教育改革的必经之路，也是提高高职实践教学质童的重要保证。
1引言
随着全球一体化进程的加剧和现代教育技术的进步给教育领域带来了冲击，社会对教育特别是高职教育所培养的人才必须在创新精神和实践能力上提出了更新、更高的要求。高职教育承担着为经济社会发展培养高素质应用型人才的职责，实践教学是高职院校实现培养人才目标的重要环节，在高职教学体系中占有重要地位。然而长期以来，人们对高职实践教学的研究和探索相对薄弱，学生实践能力不强制约了高职教育的发展。因此，怎样突破这一瓶颈，将现代教育技术与高职实践教学有机融合，充分发挥现代教育技术的优势，使实践教学的质量和效果上升到一个新的高度，已成为高职教育改革面临的新课题。
2现代教育技术与高职实践教学的内涵
现代教育技术就是运用现代教育理论和现代信息技术，通过对教与学过程和教与学资源的设计、开发、利用、评价和管理，以实现教学优化的理论和实践。现代教育技术包括几方面核心内容:以现代教育、教学理念为指导;以现代信息技术在教育、教学中的应用研究为核心;以一切学习资源(包括传统教育技术和现代信息技术)为研究对象;以追求和实现教育、教学效果的最优化为宗旨。
高职实践教学是一种以培养学生综合职业能力为主要目标的教学方式，它在高职教育教学过程中是相对于理论教学而独立存在的，但又与之相辅相成。它主要是有计划地组织学生通过观察、实验、操作、实训、实习等教学环节巩固和深化与专业培养目标相关的理论知识和专业技能，掌握从事本专业领域实际工作的基本知识和基础技能，一般由校内实验室的教学实验、实训中心的仿真和模拟训练、生产企业的现场实习、顶岗实践和社会实践、学生课外科技活动等环节组成，具有实践性、开放性、多极互动性和产学结合等特点。
3现代教育技术的优势
3. 1改变教学模式
传统教学模式注重教师的“讲”，忽视了学生主动的“学”，这对学生的个性发展、动手能力的培养，带来不利的影响。现代教育技术实现了“以学生为主体、以教师为主导”教学过程的根本性转变，学生可以不受时间和空间限制进行学习，对学习内容、课程资源、学习方式进行多样化的选择，自由施展才华，全方位、立体式提高专业技能水平。
3. 2丰富教学内容
从现代教育科学角度来看，现代教育系统针对生不再是一味灌输大量的陈旧知识，而在于不断传授新鲜知识和构建学生精选高质量、高水平的知识系统，并有效地加工和组织，最后达到“授人以渔”的目的。学生想要学习的不仅仅是课本里面的知识，求知欲随着时代的发展在不断扩大，声音、图像、视频等多元化的信息将作为现代教育技术的教学内容被引人课堂，强大的网络系统更加会为教学丰富资源，这样有利于学生知识视野的拓宽，使学生的知识具有整体性和连贯性。
3. 3创新教学手段
传统呆板的、枯燥的教学手段不利于实践教学的开展和学生的学习，现代教育技术运用形象生动、图文并茂的教学手段，提供声音、图像、文字、动画等立体化信息形成多种感官刺激，使学生身临其境，亲历其中，实现了抽象概念具体化、微观概念宏观化的良好效果，激发学生对职业教育的“必需”“够用”的理论知识的学习兴趣与热情，在完成实践性环节的技能方面更能激发学生巨大的时间欲和创造欲。
4高职实践教学的改革策略
4. 1转变实践教学理念
不断吸收和消化现代教学思想，如前苏联教育学家巴班斯基的教学最优化思想，调动各方面的积极因素，达到实践教学的最优化;将现代教学理论移植到高职实践教学中，如流行的建构主义学习理论，主动建构学习知识，充分发挥学习者为中心的思想，激发学习者的主观能动性;利用现代教学方法，如相应的软件、教学设计方法和评价方法对学习过程和学习资源进行设计、开发、利用、管理和应用，注重实践过程的设计、组织、实施和评价。
4. 2加强多媒体演示教学
通过多种教学媒体(如多媒体计算机、投影仪、幻灯、电视、音响、实物、模型、挂图等)组合起来进行教学，教师利用传统与现代教学媒体可以形象直观地呈现难以表述的教学内容(如电气控制设备、机械设备工作过程等)，从而激发学生学习的兴趣和积极性，加深学生对知识的理解、掌握和记忆。这种模式是教师与学生面对面进行知识传递，师生之间有情感沟通，教师可以即时获得学生的反馈信息，从而及时地调整教学方法和教学进度。
4. 3开展网络交互式教学
利用多媒体技术的交互性，教师与学生可以通过摄像头、话筒等工具直接进行双向交流。教师只是充当一个组织者和帮助者，主要进行实践教学设计，组织和引导学生的实践活动，如教师将信息传递给学生，向学生提出问题，对学生的疑难问题提供帮助;学生可以通过网络向教师反馈信息，同时，学生之间可以进行会话交流、协商讨论，从而达到协作学习和掌握知识的目的。这种学习模式能促进学生主动地进行探索式的学习，通过自己思考或者在网上寻找信息和答案，彻底改变了学生被动接受的状态，有效地激发学生的学习兴趣和创造性，提高他们的思维和创造能力。
4. 4进行虚拟仪器技术教学
在实验教学中需要使用大量的测量分析仪器，但传统的电子测量仪器功能单一、成本高、因此严重影响实验教学、科研的质量与效率。如果在实验教学中运用虚拟仪器系统，可以由用户自己定义、自己设计仪器，以满足不同的要求，一台虚拟仪器可以完成数台甚至成套仪器所能完成的全部功能，加之通用性好、易于升级与扩展、成本低，对实验数据的分析处理更加方便快捷，而且便于与其他数据分析、文字处理和报表制作等工具软件进行数据交换。
4. 5虚拟现实技术构建仿真实验情景
环境对于学习的意义是至关重要的，由于客观条件的限制，高职学生学习绝大多数不可能在现实情境中进行，因此利用计算机化的情景模拟，可以克服时间和空间的限制，模拟现实情况下难以完成的任务，使学生如临其境，更加符合高职教育的“现场感强”的要求。
较低水平的仿真实验情景可以利用多媒体教学软件来平面化实现，如电子电工虚拟实验系统，学生可以自主选择做什么实验，利用计算机提供的实验器件等连接线路、检查故障等，并能及时给予提示、纠错，激励学生向广度、深度发展。较高水平的仿真试验情景则通过运用虚拟现实技术在计算机上建立虚拟实验室来模拟现实情境，利用二维、三维图像模拟出实际教学内容，将抽象、微观、不可见或难以解释的部分逐步深入讲解，使之形象化和直观化，如机械部件、模型等。很多代价高、危险性大或难以实物操作的实训实习环节，如高压操作过程，可以通过虚拟技术来模拟实现。
4. 6开发远程教育教学
利用internet和通信卫星等来传送教育信息，学生通过上网调用网络资源进行学习。教师作为信息的提供者，参与编写教学课件，并在网上学习信息，学生可以通过internet提供的远程登录服务、文件传送服务、e-mail, bbs以及’www等获取远地教学资源进行学习。教师与学生、学生与学生之间也可以通过internet提供的服务(电子邮件或者在线交谈等)进行问题交流与探讨。
远程教育模式可以使学生超越时空限制，通过浏览器以主动探索的方式学习，从而在与外界交互的活动中获得新知识。人们在外地可以通过inter-net进人先进实验室进行远程实践操作，这比虚拟实验更直观，效果更好。
5关于高职实践教学的思考
5. 1处理好现代与传统的关系
现代教育技术同传统教学手段是相辅相成、拾遗补缺、协调发展的。在实践教学中，应立足高职学生能力培养的需要，选择合适的教学媒体并将相关教学媒介进行有机组合，实行以传统教学手段为主、现代教育技术为辅的形式，使现代教育技术对传统教学手段起补充和辅助作用，不要被多媒体丰富多彩的内容、令人炫目的界面所迷惑。
5. 2建立有效的激励机制
运用现代教育技术抢占当代教育改革的制高点，关键因素是教师素质。各级教育主管部门要重视专业师资队伍的现代教育技术应用培训，建立一种长效的培训体系。开展现代教育技术培训，形成一支具有现代教育意识，掌握现代教育技术的实践教师队伍;建立现代教育技术的使用制度，鼓励教师运用现代教学手段和教学方法开展实践教学，通过教学考评、职称评聘、奖先评优等行之有效的激励机制，促进现代教育技术的应用。
5. 3营造良好的实践教学环境
大力营造良好的实践教学环境，以适应实践教学的需求。高校应加大对硬件设备的投资力度，建设具备产学研一体化性质、学生实践技能培训中心式的校内实践基地;高校之间建立资源共享平台，组建高校实验中心，缓解各自的经费压力;和企业合作，共建校外实践基地，让学生顶岗实训实习，提高学生就业竞争能力;同时注重软件建设，如各种实践课件的开发与利用、网页的制作、网络教学资源的维护与更新等。
5. 4优化产学研合作教育模式
校企结合与产学研协调发展是使高职教育教学更加贴近社会，更加适应经济发展的需要，也是培养高技术应用型人才目标的重要途径。学生在项目学习操作实践中与企业结合，培养爱岗敬业、吃苦奉献、团队协作的精神，以及质量意识，效益意识和竞争意识。这样，有利于社会的需要确定学生的培养模式，又有利于把高职院校各专业的优势和教师的科研实力推向社会，实现社会效益和经济效益共赢的目标。
篇10
关键词:LabVIEW;数据采集;可视化
中图分类号:TP31文献标识码:A文章编号:16723198(2010)01029802
1 可视化数据采集处理系统的实现
本数据采集处理系统是一个虚拟仪器系统,它的任务是实现在激光多光路混频实验中对多路光强度、波长、相位信号的采集和处理。由于处理三种信号来自不同的传感器或设备反馈,不仅需要进行多种设备的控制,而且要对三种信号之间的时序进行协调,使其实现同步显示。本系统的光源选用美国continuum公司生产的ND6000可调谐染料激光器,光的相位移动采用自制拥有专利技术的微位移爬行器实现,数据采集卡选择北京阿尔泰科技发展公司USB2815,软件开发平台用LabVIEW。
1.1 LabVIEW软件开发平台简介
LabVIEW是一种实现虚拟仪器技术的图形化语言,具有系统实现简单、构建灵活、层次体系明晰等特点。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器,其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。使用图形化语言编程时,不用写程序代码,取而代之的是流程图。采用LabVIEW进行数据采集处理系统的开发,可产生独立运行的可执行文件,具有编程快速、可读性强,修改方便等功能,而且该软件通过两种方式可以实现外部程序调用。用“代码接口节点”功能实现对LabVIEW程序的调用;用“调用库函数节点”节点功能,实现对动态链接库函数“.DLL”后缀文件的调用。使用LabVIEW进行原理研究、设计、测试时,可以大大提高工作效率。
1.2 数据采集卡USB2815简介
本文中应用的数据采集卡为北京阿尔泰科技发展公司的USB2815。本卡基于USB总线,其主要性能参数如下:
250KS/s 16位16路 模拟量输入;
带DA、DIO等功能;
16位AD精度 250KS/s采样频率;
AD缓存:8K字FIFO存储器;
数字量输入/输出各8路;
该数据采集卡提供了采用C、C++、LabVIEW等多种编程语言编写的库函数,方便使用者编程时调用。
1.3 染料激光器和微位移爬行器简介
1.3.1 染料激光器
ND6000染料激光器用来产生实验需要的波长连续可调的激光。在实验过程中,通过计算机对激光器进行控制,激光器反馈给计算机波长数据。染料激光器硬件部分主要分三部分:光学系统、计算机控制系统和输入输出系统。
光学系统主要由步进电机及其驱动系统、保护开关、正弦驱动丝杆及回位飞轮三部分组成。其中步进电机负责精确改变光学腔的长度来改变激光器的波长,保护开关负责保证步进电机不要移动超出界限,当其超出时会触动保护开关切断步进电机的电源,正弦驱动丝杆及回位飞轮负责配合步进电机的移动并保证精确性。
在激光器中有自带的控制模块并支持串口通信,因此可以实现可编程操作,不仅可以用自带的控制软件控制激光器工作,也可自编程序实现相应的控制。
输入输出系统是指电脑键盘、鼠标、显示器和染料激光器上的工作触发口。
1.3.2 微位移爬行器
微位移器的运动是由三个PZT模块一系列顺序的动作生成。如图1所示为微位移爬行器移动一步的过程。最外面的两个PZT模块(图1中1和3)扮演着夹具的角色。中间的PZT模块(图1中2)在电压的作用下沿着电机的轴做伸缩运动。尽管三个PZT模块是独立工作的,但是却是连为一体的整体。
当对PZT模块1加电压,它夹紧轴。然后对PZT模块2加一变化速率一定的阶梯状电压,引起其产生不连续的纳米量级形变。模块2完成形变后,对PZT模块3加一电压,使其夹紧轴。然后去掉PZT模块1上的电压,使其释放轴。梯状电压开始向下直到达到它的最低值,使模块2恢复形变前状态,完成一个循环,即一步,如图1显示过程。
1.4 系统的设计与实现
Labview可以将大程序分解为多个子程序,称为子VI。每个子VI实现一个小功能,最后用一个主程序实现对每个子VI的调用,形成最后的控制程序。
各控制部分如图2所示,单独进行自控制程序编写,通过主控制程序进行调用,实现整个系统的控制。
1.4.1 激光器控制和反馈信号采集
激光器采用固定格式的命令进行控制和参数设定,并对扫描开始和结束动作进行反馈。对激光器写入字母和数字混合的字符串,激光器的扫描开始和结束动作以脉冲的形式进行反馈。为了实现对激光器的控制,我们采用了软件自带Basic Serial Write and read.VI子程序并对其进行简单修改,就可实现对激光器命令的写入。
1.4.2 微位移爬行器控制的实现
我们通过在常温(25°)下反复测量爬行器一万步前进和后退位移距离,精确计算出爬行器前进和后退的步进距离。通过将图1所以得循环过程程序化,编写微位移爬行器控制子VI,实现对微位移爬行器的控制。
1.4.3 数据采集实现
我们通过Labview的调用动态链接库方式(DLF),调用数据采集卡的动态链接库,编写数据采集卡初始化子VI,实现对数据采集卡采样频率、增益等参数的设置;编写数据采集卡写入命令子VI,实现对数据采集卡连接的激光器和信号采集传感控制命令写入和参数设定;编写数据采集卡读取数据子VI,实现对激光器和传感器反馈信号的实时读取和判断。
利用激光器产生波长连续可调的特点,用波长信号作为参照,将通过数据采集卡得到的波长、相位和光强三者信号进行同步,得到波长―光强图,或者相位―光强图,方便实验分析。也可以建立矩阵数组,显示为三维曲面图。
2 结论
通过对Labview软件在激光器控制、数据采集和数据显示方面的应用研究可见, Labview是一款非常好的图形编程软件和虚拟实验平台软件,能够快速实现可视化数据采集系统的创建,相信随着学习的深入,会对今后的研究工作带来更大的帮助。
参考文献
[1]白炜.基于LabVIEW的激光器实验控制系统开发以及实时显示与3D显示[D].西安交通大学学士学位论文,2009.
