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信息工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課中虛擬儀器的運用論文
摘 要 為適應現代信息工程類(lèi)實(shí)驗教學(xué)人才培養的需要，提高實(shí)驗的多樣性、綜合性和尖端性，探討了基于LabVIEW軟件和數據采集卡構成的虛擬儀器技術(shù)，運用到實(shí)驗教學(xué)中去，通過(guò)對實(shí)際實(shí)驗過(guò)程和結果的分析，表明了該技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、測量結果誤差小、易于擴展實(shí)驗內容以及節約成本等優(yōu)點(diǎn)，可在實(shí)驗教學(xué)中廣泛推廣和應用。
關(guān)鍵詞 虛擬儀器技術(shù) 實(shí)驗教學(xué) LabVIEW 數據采集卡。
在信息技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，計算機在科研、教學(xué)實(shí)驗以及工程實(shí)踐中廣泛應用。利用計算機的高集成性、數據處理高速性、系統穩定性以及可擴展性等特點(diǎn)，研究開(kāi)發(fā)出虛擬儀器技術(shù)來(lái)替代部分傳統儀器。虛擬儀器可使用通用的數據采集卡和軟件編程平臺 LabVIEW,只需隨時(shí)更新集成卡芯片和軟件程序則可開(kāi)發(fā)出不同的功能，這一特點(diǎn)也使得虛擬儀器在高等學(xué)校信息工程類(lèi)實(shí)驗教學(xué)中發(fā)揮重要作用。
1 虛擬儀器技術(shù)介紹
虛擬儀器是將 LabVIEW 軟件平臺和高性能的硬件相結合，構成功能齊全又易于擴展的基于計算機的測量系統。虛擬儀器主要特點(diǎn)是測量端是在計算機上顯示，可用 LabVIEW 軟件隨意設置測量的參數和分析數據測量結果，如需提高測量精度，則只需更換數據采集卡中核心芯片即可，更新升級方便。
虛擬儀器基本組成包括 PC 機、LabVIEW 軟件、硬件采集模塊等。硬件采集模塊主要解決數據的輸入和輸出，軟件主要把輸入的數據進(jìn)行分析并用相應的圖形顯示出來(lái)，具體顯示何種圖像需要在后臺進(jìn)行編程。虛擬儀器應用軟件集成了傳統儀器的數據采集、系統控制、結果分析和顯示界面等功能，使傳統儀器或者部分功能都被虛擬儀器所取代。
虛擬儀器把傳感器、信號圖像處理、電子、通信、仿真、單片機、網(wǎng)絡(luò )等多項技術(shù)相結合，具備強大的集成性功能，其主要優(yōu)點(diǎn)表現在：（1）改變傳統儀器無(wú)法更改的現象，用戶(hù)可自定義，根據實(shí)驗需求隨時(shí)添加、刪除儀器，或改變儀器部分功能；（2）可以改變傳統儀器不能及時(shí)的進(jìn)行數據處理、顯示、傳輸的功能；（3）可減少人為誤差、使數據測量精度和測量速度大大提高；（4）傳統實(shí)驗設備只能固定完成設置好的幾個(gè)實(shí)驗內容，而虛擬儀器可根據需求隨時(shí)更換不同的實(shí)驗內容，擴展方便；（5）可以進(jìn)行遠程監控、測量，實(shí)現單臺儀器同時(shí)對多個(gè)不同對象進(jìn)行遠程實(shí)時(shí)檢測；（6）目前國內高校使用的高檔數字示波器、高頻信號源、頻譜儀幾乎都是進(jìn)口設備，且價(jià)格昂貴，采用虛擬儀器技術(shù)然后配備相應的數據采集卡可彌補這些不足，不僅能達到實(shí)驗效果還極大地節約了實(shí)驗室建設經(jīng)費。
2 虛擬儀器技術(shù)解決實(shí)驗教學(xué)中存在的問(wèn)題
當前企業(yè)對理工科畢業(yè)生的實(shí)際操作能力要求越來(lái)越高，而在校學(xué)生的動(dòng)手能力主要是通過(guò)實(shí)驗操作來(lái)鍛煉，所以對于應用型高校，實(shí)驗教學(xué)的地位甚至高于理論課教學(xué)。通過(guò)調查研究出傳統實(shí)驗教學(xué)中存在的普遍問(wèn)題，利用虛擬儀器技術(shù)可得到極大的改善，具體表現在：
�。�1）數字電路、模擬電路等用實(shí)驗箱完成的實(shí)驗課程，由于具體電路已經(jīng)焊接并封裝到實(shí)驗箱中，每學(xué)期開(kāi)展的實(shí)驗項目就是一成不變的，極大地阻礙了學(xué)生的創(chuàng )造性思維。而引入虛擬儀器后，學(xué)生可以分組任意組合電路，實(shí)現課程項目的多樣化。
�。�2）高頻電子線(xiàn)路實(shí)驗、通信原理實(shí)驗等專(zhuān)業(yè)性強，難度大的課程，因為人為的操作，外界環(huán)境和影響，較難實(shí)現理想的實(shí)驗現象，學(xué)生就不能通過(guò)實(shí)驗來(lái)驗證理論知識，而虛擬儀器軟件中包含有調制解調工具包，包含有模擬和數字兩種調制方法，學(xué)生可以任意設計調制解調代碼和參數，觀(guān)察調頻和鑒頻、調幅和檢波以及時(shí)域和頻域波形。
�。�3）單片機、嵌入式技術(shù)實(shí)驗等內容更新頻繁的實(shí)驗課程，由于計算機運算速度不斷加快、單片機外圍設備不斷集成化、平均 2 到 3 年就有新技術(shù)產(chǎn)生，伴隨有新的單片機芯片的新，而虛擬儀器技術(shù)只需更新數據采集卡就能和新的單片機芯片兼容進(jìn)行實(shí)驗測量。
�。�4）目前，國內很多高校由于實(shí)驗場(chǎng)所有限，專(zhuān)業(yè)性較強的實(shí)驗室建設較少，這樣學(xué)生無(wú)論是對理論課知識理解和動(dòng)手能力的培養都難以達到效果。而把虛擬儀器技術(shù)引入實(shí)驗室后，只需更改后臺程序和數據采集卡，就可以把多門(mén)實(shí)驗課程集合到一個(gè)實(shí)驗室，不僅能大大提高實(shí)驗室的利用率，還節約了成本。
3 虛擬儀器技術(shù)實(shí)驗教學(xué)中的應用實(shí)例
RLC 串聯(lián)諧振頻率的測量是電路基礎實(shí)驗中綜合性較強的一個(gè)實(shí)驗項目，下面以本實(shí)驗為例，來(lái)具體說(shuō)明虛擬儀器的使用方法。
�。�1）按要求連接好RLC串聯(lián)諧振電路，將R兩端分別連接到數據采集卡的信號線(xiàn)和 GND;
�。�2）把數據采集卡和計算機通過(guò)USB接口連接通信，無(wú)需安裝驅動(dòng)，可適應多個(gè)操作系統，直接由USB供電，簡(jiǎn)單方便，如圖 1 所示；
�。�3）打開(kāi) LabVIEW 軟件，根據需要添加測試儀器的前面板，本實(shí)驗添加的是虛擬示波器和虛擬頻譜儀，然后進(jìn)行后臺編程，如圖 2 所示；
�。�4）通過(guò)調節輸入端信號源的頻率，用虛擬儀器顯示諧振頻率為 10Hz,和用實(shí)物儀器測量結果一致，如圖 3 所示。
4 結束語(yǔ)
信息工程類(lèi)課程不僅要求學(xué)生了解電路的工作原理和參數計算，更重要的是對學(xué)生動(dòng)手操作、設計以及創(chuàng )新能力等綜合素質(zhì)的培養。而虛擬儀器正是因為其靈活性、集成性和共享性等優(yōu)點(diǎn)，改變傳統實(shí)驗儀器按部就班的模式，對培養學(xué)生的學(xué)習興趣和創(chuàng )新思維能力有極大的幫助，在今后的實(shí)驗教學(xué)中會(huì )發(fā)揮更加重要的作用。
參考文獻
[1] 伍星華，王旭。國內虛擬儀器的應用技術(shù)研究現狀及展望[J].現代科學(xué)儀器，2011.8（4）：112-116.
[2] 張毅剛。虛擬儀器介紹[J].國外電子測量計算，2006.25（6）：1-6.
[3] 路亞峰等。虛擬儀器技術(shù)研究現狀與展望[J].理論與方法，2010.29（11）：1-3.
[4] 朱巖，余愚。虛擬儀器技術(shù)研究現狀與展望[J].現代制造技術(shù)與裝備，2008（6）：12-14.
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