实验室中引入虚拟仪器教学的意义 | VRVchina虚拟谷数码科技

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实验室中引入虚拟仪器教学的意义

　　虚拟仪器的引入对提高实验室教学水平具体表现在如下几点：（1）可以加强实验室技术基础建设　实验室仪器仪表的现代化水平反映了实验室技术基础，而基于计算机技术的虚拟仪器仪表正以不可逆转的力量推动着测控技术的革命，进而促进了实验室技术的进步。虚拟仪器仪表使过去互不相干、独立分散的许多技术领域，相互影响，逐一靠拢，并形成新的技术方法和规范。因此可以说，将虚拟仪器引入实验室可以加强实验室技术基础的建设。（2）可以加强实验室人力资源的建设　虚拟仪器技术包括：信号调理技术、数据采集技术、数据处理技术、数据输出和传输技术等，要求从事实验教学的教师具有综合实验能力和雄厚的理论基础，能够紧跟现代化科学技术的发展步伐，能够不断更新和调整实验方法和手段，使实验室的实验教学设备保持其先进性。虚拟仪器的引入对人力资源的建设提出了更高的要求，而唯有人力资源得到有效的开发，才能使虚拟仪器发挥出应有的作用。（3）可以满足更多更新的测试要求　虚拟仪器技术能够保持其技术前瞻性，展现给学生的实验设备代表的是较先进的实验手段。如：在LabVIEW开发平台上，用户可以利用强大的图形化编程功能，生成自定义的实验所需的仪器，也可以利用软件自身带的例子，直接调用，内容十分丰富，人机界面友好。通过这些虚拟仪器可以完成现代教学大纲所规定的各种信号的采集、参数测量及其频谱分析，滤波器功能的观察及参数设定等实验。（4）可以满足实验教学不断提出的新要求　运用多媒体技术、虚拟现实技术和网络技术，使虚拟教学模式向网络学校和虚拟教育延伸。如：借助虚拟仪器技术，把仪器技术与计算机技术相结合，充分利用计算机的软硬件资源，紧跟信息时代的前进步伐。在实验进行过程中，将声、光、动画等各种手段相结合，使教学更生动、更形象，理论和实际相结合得更紧密。利用网络进行教学，使得数据传输、资源共享、信息下载和远程教学各方面更加方便。（5）可以显著降低试验成本和提高实验效率　传统台式仪器价格相对较贵，所占用的空间大，更换也不方便。而虚拟仪器很大程度节约了经费，提高了试验效率。如：以时域信号的频谱分析为例，用HP3562A动态信号分析仪需要经过测量方式、选择测量、窗口、平均、频率范围、量程、显示方式、坐标等多个子菜单的正确设定后，才能启动频谱分析功能。而调用虚拟仪器生成的频谱分析仪后，只需要一次设定设备号和通道字符即可运行，其他参数可在显示中设定。不但操作简单，而且大大节约了时间。

　　实例1：用一个波形显示器一次显示20点的温度测量结果。先用一个在for循环里的随机函数发生模拟测量结果，模拟的测量数据在for循环的边框通道上形成一个数组，然后将其送到波形显示器中就可以显示所需要的测量结果。这样，原来需要在台式示波器上测量的结果现在以LabVIEW就可以实现，设计操作简单且结果精确。其前面板图和框图程序分别如图1和图2所示。　

　　实例2：利用LabVIEW中的函数库，对采集到的数据进行曲线拟合，然后对拟合的数据进行分析，并且通过网络发布拟合结果。这样，原来需要在台式仪器上记录数据再拟合的实验，现在只要几分钟就可以解决，并且只需要改变前面板中的几个选项，就可以改变曲线拟合的类型、精度，而且数据可以共享。另外，也可以把几组数据放到同一个示波器上显示，进行比较。图3给出了多项式曲线拟合的前面板图。结合Lab－VIEW自带的Web功能，可对已经做好的虚拟仪器进行发布。具体发布网页的方法见参考文献[4]、[5]。

　　建设现代化的教学、科研实验室是一项具有挑战性的工作。虚拟仪器的产生和发展推动了试验方式的改革，将虚拟仪器引入实验室教学，能够使高校的实验教学内容紧跟时代的发展，能使高校培养出具有创新能力和创新意识的各种人才。总之，开发和利用虚拟仪器教学实验系统和建立虚拟仪器实验室，是高校实验教学改革的一个新的发展方向。

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