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1．1傳感器

本設計采用的傳感器型號是Vaisala公司生產的氣象變送器WXT520，是一個輕巧的小型變送器，采用緊湊式包裝，可提供6種氣象參數。WXT520用于測量風速、風向、降水、氣壓、溫度和相對濕度。傳感器外殼的等級為IP65/IP66，適合于我國北方的惡劣天氣。WXT520采用32VDC，并使用可選擇的通信協議輸出串行數據:SDI－12、ASCII自動和輪詢。有4個串行接口可供選擇:RS－232、RS－485、RS－422和SDI－12;并配備了一個安裝用8針M12接頭和一個維護用4針M8接頭。

1．2主控系統

主控系統包括數據采集器與控制器，具體包括控制器、采集器、通訊模塊、供電電源和存儲模塊等部分。主控器通過嵌入式軟件與供電、采集、通訊、存儲等單元協調工作來完成。自動氣象站的核心是數據采集器，負責數據收集、傳輸、統計分析和數據存儲［4］。采集器電路主板包括主板和底板。主板是嵌入式工控主板，具有良好的擴展性，操作性、支持第三方控制器，包括時鐘管理、實時及周期間隔定時器、復位、關機、高級中斷及調試單元(DBGU)。通訊單元為西門子6GK7型工業以太網通訊單元，可以做到網絡統一，可與支持EtherNet/IP的設備連接，結合使用Ethernet功能使其具有傳感器監控器及控制值備份等現場實際應用功能，要想完成任務下達命令和數據上傳功能需要通過網絡來實現。通訊模塊起到關鍵作用，所以要求其具備以下功能:①支持國際標準通訊協議，如TCP/IP(6．0)、UDP或者PPP，具有標準RS232串口;②可以自動監測聯網狀態，短線1min內自動撥號重新連接，防止數據的丟失;③接口速率為可選的1200～9600kB/s范圍。存儲單元:因采集數據的頻率較短和跟蹤監測的時間范圍較長，因此采用存儲容量為閃迪256G固態硬盤，用于保證存儲容量及數據的安全性、穩定性和讀取速度，同時存儲單元可以記錄系統工作狀態。防雷單元:由于監測系統需要全天候連續工作，所以需要面對復雜天氣狀況，因此加裝防雷設備對于整個系統的安全性尤為關鍵，本系統采用的是雷太LY1－B系列電涌保護器(一級防雷器)。供電單元:由于本系統需要在田間進行監測，不宜采用城市供電，因此選用了太陽能電池進行供電，對電池的容量要求為在無光線的環境中可以連續供電10天。擴展單元:新型傳感器需要有相應的端口或接口與主控系統相連接，以滿足系統升級或新添設備需要。

2系統設計

農田氣象信息遠程監測系統的主控器選用的是Atmel公司的ARM9系列的AT91SAM9260處理器。該處理器可以采用Linux操作系統，通過嵌入式應用控制程序，實現農田環境多要素氣象數據的采集、處理及存儲的功能。被采集到的氣象要素基于TCP/IP協議的通訊網絡，采用無線GPRS方式，根據實際情況選擇最佳的組網方案，實現無線氣象數據傳輸，并基于LabVIEW開發農業氣象信息管理軟件，使氣象信息能夠被讀取。

2．1采集控制設計

采集系統可以實現采集并對采集到的氣象要素信號進行處理。采集系統內部設有存儲器，可以進行信息清除并對采集到的各氣象要素的數據進行存儲，有接口USB實現信息數據的備份功能。系統設有通訊接口RS232/RS485，可以通過該接口與GPRS/CDMA等通訊設備連接。該系統有時鐘校準功能，通過監控中心下達指令，對氣象站的時間進行校準。數據處理的方法需要設計采集數據的時間間隔。氣象數據的監測主要為定時掃描各傳感器的數據，通過通訊模塊將數據的電信號傳到主控系統中經既定程序(LabVIEW)計算;通過屏幕可以直接讀取實時數據，針對特定時間段的數據可以進行有目的的分析，如平均值，不同時間點的變化趨勢數據以及不同周、月份、年份的數據統計分析等［5］。收集數據默認為溫度、相對濕度、降雨量、風向、風速及氣壓;當增加傳感器時，在主控系統中重新設置就可以進行增加項目數據的收集。各氣象數據中氣溫、相對濕度、雨量、氣壓的數據傳感器每10s測定一次，根據氣象學上常規的統計方法，通過程序收集到1min內每10s的瞬時氣象數據。氣溫、相對濕度、雨量、氣壓在1min內會收集到6個數據，舍棄一個最高值和一個最低值，使用其余的4個測定數據來計算算術平均值，此值為監測系統最終在屏幕中實時顯示的瞬時數值。風向、風速的監測頻率為1次/min，系統計算每5min內5次測定值的算數平均值，此數據在LabVIEW程序界面中實時顯示。所有測定的數據在數據庫中均有保存，如統計部門需要對數據進行特殊分析，均可在數據庫中將數據導出。在數據庫中如有異常數據，一般以超過臨近時間點兩倍的數據值進行特殊標記，以便提醒管理員對相應數據進行核實和異常情況的分析。

2．2通訊設計

前端采集部分與后端監控中心系統通信采用無線GPRS通信方式，由于農田氣象站放置在室外，因此不適宜采用光纖傳輸，而采用GPRS無線能夠解決此問題［6］。GPRS采用的組網方式是公網固定IP的方式。GPRS擁有傳遞及時、通信信號好等優勢，在并組網時減少對原有網絡資源的浪費，節約了成本，并可以在室外復雜環境中實時進行監測，而且具有一定的安全性。室外自動氣象站與氣象信息管理系統需要建立點對點的網絡連接，在連接過程中需要以無線方式登陸到以太網絡來獲得網絡地址。要實現網絡服務器地址和端口映射在氣象管理系統中，需要氣象信息管理系統軟件采用其網絡子網地址，這樣在管理系統顯示軟件中就可以實現氣象數據的雙向通訊，進行有效的信息傳遞和收集［7－8］。圖2為基于GPRS無線通訊的氣象信息系統示意圖。

2．3軟件設計

氣象信息管理系統可以通過網絡來查看氣象信息。本研究天氣顯示采用的軟件是LabVIEW，此軟件是美國國家儀器公司推出的一門圖像化編程語言，同時也是著名的虛擬儀器開發平臺［9－10］。作為一門圖形化編程語言，LabVIEW秉承了其簡單易用的一貫作風，使用戶能夠快速編寫出強大的應用程序。本研究的LabVIEW編寫程序圖，如圖3所示。為了方便敘述，本文把風向、風速、溫度、濕度、雨量和氣壓多種氣象數據統稱為氣象信息值。氣象系統天氣前面板顯示圖，如圖4所示。通過該系統對哈爾濱市香坊區東北農業大學校內氣象信息值進行監測，與氣象臺預報數據作為參考進行對比，氣象信息值監測結果如表1所示。表1中實測的時間跨度是實驗當天早6:00至晚18:00。從數據中可以看出，實測日期當天監測到的溫度、濕度、雨量、風速和氣壓與參考值相比，具有良好的線性關系，系統可以準確計算出當天所監測氣象信息的平均值。此收集到的氣象數據只是一天中的部分數據，所以經過系統分析計算出來的數據只能代表所監測時間范圍內的氣象信息，與氣象臺的參考值有偏差。

3結論

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關鍵詞：輔助教學；儀器分析；虛擬實驗平臺；建設

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2012）07-0172-02

藥品檢驗是藥學專業的核心課程，儀器分析則是測定藥物的物理常數、鑒定藥物真偽、檢測藥物純度和雜質限量、測定藥物含量及效價的主要方法，具有取樣量少、靈敏度高、自動化程度高、分析速度快、應用范圍廣等特點。隨著技術的發展，儀器分析的基本原理和實驗技術已經成為藥學研究和應用工作中必須掌握的基礎知識和基本技能，藥物研究、生產及檢驗等各種行業機構對高效液相色譜儀、氣相色譜儀、分光光度計、質譜儀等設備的依賴已經到了不可或缺的地步。培養熟練掌握儀器分析技術的專業人才，是藥學教育的主要任務之一。

當前儀器分析教學面臨的主要問題

教學儀器嚴重不足，教學效果有限 實驗教學所用儀器多數為貴重、精密物品，且數量極為有限，如質譜儀、核磁共振波譜儀等大型分析儀器，一般學校只購置1臺。而近年來的擴招使得學生數量成倍增加，教學儀器資源更顯缺乏。教學儀器的不足，使得很多學校的實驗實訓課程變成了觀摩課、試教課，學生得不到足夠時間和強度的實際操作鍛煉，實驗教學效果不理想。

儀器落后，與實際應用脫節 技術的快速發展使得分析儀器更新換代的頻率加快。而在學校的實驗教學中，往往由于經費原因，所使用的儀器得不到及時更新，從而與實際應用脫節。學生在校期間學會的分析儀器操作技能，到了實際工作環境中用不上，仍然要學習新一代儀器的使用，這使得學校實驗教學的意義大打折扣。

教學成本高，學生無法熟練掌握儀器 儀器分析實驗教學需要用到大量的藥品、試劑，教學成本很高，所以往往以小組的形式進行實驗，真正得到動手鍛煉的學生只占少數，而且也只能進行有限次數的操作。在這種情況下，學生只能對儀器有一個基本的認識，而無法熟練地掌握儀器使用技能。在一些高端儀器的實驗教學中，這一問題尤為明顯。

實驗操作層次較低，無法深入了解儀器功能 當前，儀器分析教學安排的都是操作層次較低、步驟簡單的實驗，立足于讓學生了解儀器、知道基本操作過程，而無法做到讓學生深入、全面地掌握儀器的用途。這導致了學生對儀器的認識淺嘗輒止，難以了解除實驗所用以外的儀器的使用方法，也沒有機會碰到使用儀器過程中的各類特殊情況，無法培養學生對各種問題的分析和處理能力。

存在操作安全、環境污染等隱患 儀器分析實驗中部分試劑是危險的化學物品，如果操作不當會發生安全事故，同時，實驗過程中排放的“三廢”也會對環境造成污染。但為了保證教學質量，一定量的實驗實訓課程必不可少，這容易引發安全問題和環境污染問題。

虛擬儀器分析實驗的研究及其應用

虛擬儀器分析實驗指的是利用計算機系統，引入現代信息技術和虛擬現實技術，模擬各種分析儀器，使受訓者可以像在真實環境中一樣運用各種虛擬實驗器械和設備，對建立起來的實驗模型進行實時仿真操作，從而完成各種預定的實驗。

筆者利用中國知網，對中國期刊全文數據庫、中國優秀碩士學位論文全文數據庫、中國博士學位論文全文數據庫進行跨庫檢索，以模糊匹配方式查到2000年以來藥學相關學科內關于“虛擬儀器分析實驗”主題的期刊論文共253篇，學位論文共3篇。其中，2008年以來的論文共97篇，約占38%，表明虛擬儀器分析實驗是近年來的研究熱點。所查論文的主題主要包括了“虛擬儀器分析實驗的概念和應用”、“虛擬儀器分析實驗的優缺點”、“虛擬儀器分析實驗教學系統的設計”等。許多研究人員從不同角度對虛擬儀器分析實驗進行了探討，如楊雪等人研究了虛擬實驗中情感、表現和行為三個層次的設計思路，傅增智、徐靜等對比研究了虛擬實驗和真實實驗，代曉青則探討了虛擬實驗對受訓者操作規范的培養作用。

國內外多所大學，如霍普金斯大學、上海交通大學、大連理工大學等都對虛擬實驗室建設進行了研究，并建設了一些適合于藥學、化學專業的虛擬實驗室。中國藥科大學建立了一套《氣相、液相分析實驗》仿真系統并取得了一定的應用效果。重慶醫藥高等專科學校開發了一套實訓教學系統用于虛擬儀器分析實驗教學。國內外軟件市場上也出現了相關的虛擬實驗室產品，例如Chem SW公司的GC-SOS氣相色譜模擬和優化軟件，大連理工大學的儀器分析虛擬實驗室。筆者通過網絡調查，發現中國藥科大學、重慶醫科高等專科學校、大連理工大學、廣東藥學院等高校已經應用了虛擬儀器分析實驗系統。

輔助教學的虛擬儀器分析實驗平臺建設思路和要點

建設思路 用于輔助教學的虛擬儀器分析實驗平臺的建設，目前主要有以下三種建設思路：第一，引進市場產品。購買成熟的虛擬儀器分析實驗平臺，是最便捷的解決方案，具有流程簡單、部署方便、實現容易、后期維護有保障等優點，缺點在于需要一定的經費支持，尤其是一些國外的虛擬軟件，價格十分昂貴。此外，直接引進的產品還存在不一定能完全滿足當前實驗教學需求、定制相對困難等問題。第二，引進其他高校開發的系統。國內許多高校都開展了虛擬儀器分析實驗教學研究，并出現了不少優秀成果。例如，中國藥科大學開發的儀器分析實驗仿真教學實習系統，可以進行試劑的仿真配置，完成氣相色譜系統和液相色譜系統的仿真操作，自動記錄學生的操作過程，進行仿真實驗考核等功能。引進其他高校開發的系統，優點在于能夠在較大程度上滿足當前實驗教學的需求，同時所需經費也不是很高，缺點是后續的服務可能會不到位、系統無法更新等。第三，自行開發或委托開發。自行開發或委托第三方公司開發虛擬儀器分析實驗教學系統，能完全根據自己的實際實驗教學需求進行功能的規劃和系統的設計，具有較強的靈活性和兼容性，前提是必須擁有具有系統分析能力的工作人員。自行開發可以結合學校信息化教學建設工作及相關科研項目展開，是當前許多學校選擇的建設思路。

建設要點 在虛擬儀器分析實驗平臺的建設中，有許多值得注意的地方。筆者認為，一個先進的虛擬儀器分析實驗平臺必須具備以下三個特點。第一，用戶界面逼真。用戶界面逼真是虛擬儀器分析實驗平臺必須具備的第一個特點。因為虛擬儀器分析實驗平臺是用于仿真實驗的，要達到用戶在虛擬實驗平臺上學習、操作后，在真實儀器上能夠無需再次學習、非常熟練地使用。所以，用戶界面必須逼真，儀器的形狀、顏色，相關提示燈和提示信息的顯示、操作過程和操作結果的模擬，都要和真實儀器相差無幾，才能達到實驗的效果。因此，最新的3D技術、虛擬現實技術必須在實驗平臺中應用。第二，富于交互。儀器分析實驗過程本質上就是人機交互過程。如果虛擬儀器分析實驗平臺不具備較強的交互性，就只能算是一個儀器分析實驗演示軟件，而無法起到實驗的作用。一個先進的虛擬儀器分析實驗平臺，應該是富于交互的，各類按鈕的功能和支持的動作，要和真實儀器一致，同時，各種交互操作應該是簡潔明了的。多點觸控技術應該在實驗平臺中得到應用。第三，充分設定各種應用情景。虛擬實驗的最大好處在于可以模擬任意特殊的情況而不會產生任何危險。因此，應充分設定各種應用情景，讓受訓者在虛擬實驗過程中可以任意操作，認識各種特殊乃至危險的后果，從而讓受訓者更為徹底地掌握儀器的特性和使用方法，加深對儀器的認識和對安全操作的理解。

虛擬儀器分析實驗平臺的教學效果

虛擬儀器分析實驗平臺具有運轉快速、界面簡潔、覆蓋面廣、利用方便等特點，能比較真實地模擬相關實驗的過程，讓學生提前熟悉儀器及掌握儀器的操作，認識實驗項目的操作步驟和要點，有利于學生對真實儀器的操作，節省真實實驗的材料和時間。通過虛擬實驗，可以讓學生多次重復實驗而無時空限制、安全及污染等問題；可以讓學生規避真實實驗的諸多忌諱，甚至違規操作，以進一步掌握儀器的使用辦法；可以通過各種設定好的特殊情況，感受儀器操作過程中可能出現的問題，以全面地鍛煉學生分析問題和解決問題的能力。

北京中醫藥大學在2006級中藥學、中藥分析、中藥制藥班應用“高效液相色譜法定性和定量分析實驗”虛擬教學后進行教學效果問卷調查得知，有81.2%的學生愿意進行虛擬實驗學習，有84.8%的學生通過虛擬學習清楚地知道了如何操作儀器。2007年底，清華大學在將儀器分析實驗多媒體網絡教學平臺應用于化學系、化工系、環境系及核物理學院等院系的儀器分析實驗教學中，經過連續5個學期的教學數據對比分析，發現接受了虛擬實驗教學的學生個人得分同比超過其他院系的學生，儀器分析實驗教學質量得到了明顯提高。第二軍醫大學應用了虛擬實驗平臺后，82%的學生認為虛擬教學系統的交互性有利于知識傳授，76%的學生認為運用虛擬教學系統有助于提高相關教學內容的教學效果和教學效率，73%的學生認為虛擬教學系統更適合于輔助教學。

當然，虛擬實驗替代不了真實實驗。由于其缺少實物感，操作正確的情況下結果唯一，無法反映現實中操作正確也有可能出現不良后果的情況，虛擬儀器分析實驗主要用于輔助教學，結合真實實驗教學，以取得更好的教學效果。

綜上所述，在藥學教育工作中，虛擬儀器分析實驗平臺具有廣泛的應用前景。科學地運用虛擬實驗手段，拓展教學空間，能有效解決很多用常規方法無法解決的教學問題。建設一個界面逼真、富于交互、充分設定各種應用情景的虛擬儀器分析實驗平臺，用于輔助教學，將有效緩解當前儀器分析教學中面臨的主要問題，可以成為實驗教學的有益補充，豐富和完善儀器分析實驗教學的教學形式，降低教學成本，增強教學效果，從而提高儀器分析實驗教學的質量和水平。

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關鍵詞：LabVIEW SQL；Server2008；LabSQL心電數據庫

中圖分類號：R318 文獻標識碼：A

1引言

傳統的心電圖診斷系統主要由三大功能模塊組成：心電信號的記錄、分析和診斷結果表述。在以往的臨床經驗中，這三大功能通常由手工完成，并完全依靠醫生的臨床經驗[1]。隨著虛擬儀器技術的發展，人們可以通過虛擬儀器來實現心電圖的信號處理、結果表達，從而解決傳統心電圖診斷方法中數據處理、表達、傳輸、存儲等方面的問題。LabVIEW作為虛擬儀器技術常用的應用開發軟件，能夠充分利用計算機的軟硬件資源，具有編程簡單、結果直觀等特點，與數據采集卡結合可以建立良好的數據采集系統[2，3]。隨著心電采集技術的發展，很多對采集系統的拓展工作已經可以實現心電數據的處理和應用，包括診斷系統的開發以及通過與網絡技術結合實現遠程心電監護等方面[4-6]。但是，這些拓展應用中，主要側重于心電數據的采集、處理、網絡傳輸等，較少關注心電數據的存儲技術與管理。

數據的存儲與管理、維護是信號采集系統的重要組成部分，數據庫技術與LabVIEW虛擬儀器的結合，一方面可以利用數據庫強大的數據管理能力，另一方面可以發揮LabVIEW在信號采集上的優勢，從而實現大規模心電數據的有效管理和維護。目前，四大權威心電數據庫[7]均為歐美國家建立，國內在基于大規模人群的心血管流行病學調查分析方面同樣開展了相關研究工作，致力于構建國人自己的心電數據庫[8-10]。大規模心電數據庫的建立離不開工程實現技術，在虛擬儀器技術與心電信號采集系統結合的趨勢下，基于虛擬儀器技術平臺設計心電數據庫在工程實踐上有很重要的意義。

本文介紹基于LabVIEW心電信號采集平臺的心電數據庫設計。在LabVIEW環境下，搭建了基于LabSQL與SQL Server的心電數據庫系統，一方面利用LabSQL建立LabVIEW和SQL Server數據庫管理系統之間的連接，實現LabVIEW與SQL Server之間的心電數據傳輸，方便心電數據的存儲，另一方面設計了心電數據庫基礎表及數據表間關系，為心電數據的管理提供了便利。該系統已成功用在基于LabVIEW的心電數據采集系統研發中。基于LabSQL和SQL Server的數據庫設計方法具有通用性，可方便地推廣到與LabVIEW結合的數據采集和管理系統中，具有良好的工程應用價值。

2基于LabSQL的數據庫連接

2.1基于LabVIEW的心電采集系統簡介

速度快、性價比高等優點[13]。SQL Server在電子商務、數據倉庫和數據庫解決方案等應用中起著重要的作用，能針對數據庫中的數據提供有效的管理，并有效地保證數據的完整性和安全性。

3.1數據庫設計

臨床實踐中，心電圖可以作為診斷心臟類疾病檢測的主要手段。心臟類疾病的發生與病人的年齡、性別、個人史、其他疾病等有關[10]。因此，病人的基本情況是心電數據庫中重要的一部分。作為基于LabVIEW心電采集系統的一部分，心電數據庫主要數據表的設計需要滿足采集系統需求。同時，數據表的設計還需要參考標準心電數據庫PTB（PhysikalischTechnische Bundesanstalt）中病歷的臨床摘要。PTB數據庫是心電研究中常用的標準心電數據庫，具有十分重要的參考價值。

基于上述分析，心電數據庫可以劃分為三個表。

1）病人基本信息表（Patient）

病人基本信息表如表1，主要用于記錄病人的各項基本信息。其主要數據結構和數據項如下：病人的病歷號、性別、年齡、檢查原因等，其中病人病歷號碼具有唯一標識性，被選作該表的主鍵。主鍵是指在數據表中能唯一標識表中每個數據行的一列或者多列。一個數據表只能有一個主鍵，并且主鍵列不允許取空值。SQL Server 會自動為主鍵創建索引。在使用主鍵時，該索引可以加快訪問速度并有助于實現數據的唯一性。

4結束語

在LabVIEW環境下，利用LabSQL工具包的相關子VI模塊，實現了與SQL Server 數據庫的連接，并將數據存儲在專門設計的心電數據庫中，搭建了完整的心電數據采集和管理系統。該系統包含病人的基本信息和心電數據記錄，有效地實現了大規模心電數據輸入和管理的自動化。該心電采集系統及心電數據庫的建立，為心電數據的臨床分析和集中研究提供便利。

參考文獻

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篇4

關鍵詞：步進電機；虛擬；儀器；檢測系統

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;

中圖分類號：TM3文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

一、虛擬儀器硬件的構成

虛擬儀器的硬件采用基于PCI總線技術的DAQ數據采集系統，選用的PCI-6071E數據采集卡可實現對32個步進電機及其驅動電路和脈沖控制器的多路并行檢測。

檢測系統主要由信號接口及虛擬儀器兩部分構成(圖1)。待測信號由控制機柜上的接口引出，通過信號選擇、調理之后送入工控機，由數據采集卡進行數據采集，并最終由數據處理軟件進行分析、顯示、存儲等。步進電機系統由脈沖控制器、驅動電路和步進電機等幾部分構成，根據不同的檢測要求如常規檢測、實時監控和故障診斷等，需要對脈沖控制器的輸出、驅動電路的輸出以及電機繞組的信號分別進行檢測。為更有效的利用采集卡的硬件資源以及計算機的數據處理能力，在接口部分設置了信號選擇電路，負責把需要檢測的信號送入后續系統。接口電路結構如圖2所示，通過兩個選擇開關的不同組合，分別實現從驅動板輸入級引出脈沖控制器信號、從驅動板輸出級引出驅動電路信號、從電機回路引出步進電機繞組電流信號。

信號調理電路采用運算放大器對取樣電阻兩端的信號進行差分運算，得到電壓、電流信號并以單端方式輸出至數據采集卡。步進電機常采用方波電壓驅動，從其頻譜構成來看包含一定的高頻成分，屬于有突變的大幅值信號，故選用LM318高速寬帶運算放大器，其增益帶寬為15MHz，轉換速率為70V/μs。為進一步提高待測信號的信噪比，減小軟件數據處理的難度以及減少運算量，在LM318的電源部分加入了2個1000μF的電解電容退耦合，在其輸出端加入了0.2μF的瓷片電容以濾除高頻噪聲。

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2軟件設計

根據模塊化的編程思想，檢測程序(圖3)的結構自上而下分為主程序層、邏輯層、驅動層。主程序層由用戶界面和測試執行部分構成，邏輯層負責邏輯關系的驗證以及相關決策的制定，驅動層負責與儀器、被測設備以及其他應用程序之間的通信。軟件的開發平臺為NI公司的LabVIEW。檢測程序的主要任務為多通道的數據采集、分析和存儲，因此程序的優化及運行效率問題都顯得較為重要，在軟件的開發中運用了LabVIEW所支持的多項先進編程技術，如數據流、多線程、定時循環、狀態機等。

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3信號處理

在線數據處理主要包括運算量較小的電流、電壓以及脈沖的時域分析。對于系統的運轉狀態通過對對應信號的計數得到電機運轉的步數、驅動板提供的電壓周期數、脈沖控制器發出的脈沖數；對于電機的運轉參數通過測量電流的頻率得到電機的速度曲線，對此進行微分得到電機的加速度曲線，通過對電流進行數值積分得到電機的功率曲線。

另一方面對電流信號進行較為詳細的時域分析以提供系統分析的時域特征值。使用Peak Detector進行信號的波峰檢測得到每個周期內最高點的數值、位置等數據，以此為基礎作出電機的特征曲線。電機正常運轉時特征曲線近似為一條水平直線，運轉異常時則會產生平移和起伏，其均值和方差都有較為顯著的變化。使用Pulse Parameters進行信號的參數檢測，得到信號的超調量、上升時間等參數，這些參數描述了電流波形的細節信息。因此選取了電流信號的超調量和幅值之比、上升時間和頻率之比以及特征曲線的均值和方差作為系統狀態分析的3組時域特征值。

事后數據處理主要包括電流、電壓的頻域分析。對于步進電機系統的檢測，一個較為重要的應用是識別出正常信號中夾帶的短暫反常現象并展示其成分，為了克服傅里葉變換沒有時間分辨率的缺陷，采用了對異常信號段進行短時傅里葉變換的分析方法。電機系統發生異常時的電流、電壓信號除正常的基頻及倍頻成分外，出現了額外的低頻成分或直流分量，其倍頻和基頻的幅值之比也有明顯的變化，因此選取了信號的3倍頻和基頻的幅值比作為系統狀態分析的頻域特征值。算法實現短時傅里葉分析得到信號的幅值譜，表明了在短時間段上繞組電流、驅動電壓的能量分布。

對于在線檢測及故障診斷系統來說，除了選取適當的信號處理算法提取有效的特征值之外，更為重要的一點是對被測系統的歷史數據的歸納和分類，給出各特征值的典型值作為系統狀態的判別條件。以下是在瑞士ARSAPE公司的微型兩相永磁式步進電機1020上測得的典型值，其驅動方式為采用A3966SLB驅動模塊的兩相單四拍驅動。基于虛擬儀器技術開發的步進電機檢測系統，在發生故障時針對故障單元進行的診斷提高了系統的維護效率，大大縮短了故障恢復時間。

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引言

紫外可見分光光度計是一種很重要的分析儀器，它經過長期的研究和不斷改進，在物理學、化學、生物學、醫學、材料學、環境科學等科學研究領域都有廣泛而重要的應用。[1]在實驗教學中，分光光度計占有重要地位。但是在實際的分光光度計的教學中，往往存在以下三個問題：第一，對于需要使用分光光度計這樣操作復雜的實驗儀器，學生僅看實驗講義文字的內容很難清晰地了解其操作過程。第二，在傳統的植物生理學實驗課堂上，往往都是一個教師輔導全班的幾十個學生做實驗，在課堂上演示分光光度計的使用受到空間的限制，教師可能需要重復講解多次，這樣大大增加了教師的勞動強度，也降低了課堂教學的效果以及學生的學習效率。第三，實驗教學所采用的方法比較單一，學生在實驗課中面對著分光光度計，不知從何下手，往往很被動，教師怎么說就怎么做。操作儀器就停留在不動腦的機械勞動階段，達不到提高學生動手操作能力的目的。

這些問題嚴重制約了植物生理學實驗教學正常進行。而采用虛擬技術改進教學和實驗方法，　可以較好地解決這些問題，　提高教學質量。因此，根據現有技術條件和手段，引入Flash對分光光度計虛擬開發，以重現實驗內容，形成虛擬教學方式。利用虛擬技術創造虛擬儀器，教學的視野將拓寬，教學空間從某一特定的物理空間延伸到虛擬的賽伯空間，教學資源的界限從少量有限伸展到大量無限，最終可以提高實驗教學的效果，豐富教學手段和教學表現力。[2]

一、虛擬分光光度計的構成

虛擬分光光度計是利用計算機軟件技術將實驗的內容及過程在計算機屏幕上模擬出來，學生或者教師可利用網絡平臺或個人計算機隨時隨地虛擬儀器操作的全過程。所以它的基本構成包括計算機和虛擬儀器軟件，而多媒體計算機是基礎，虛擬軟件是核心。因此虛擬分光光度計主要用Flash軟件設計和制作，并利用Corledit、Photoshop等軟件進行優化。Flash強大的交互功能和虛擬軟件友好的人機界面，有利于發揮學生個人特長和培養學生共同解決問題的能力，增強學生對分光光度計的興趣，降低了實驗成本。而將開發的分光光度計軟件放在學院網站上，學生憑學號登錄學習，實現實驗資源的共享以及有利于學生的交流探索。

根據植物生理學的實際，儀器虛擬的是VIS-723N型分光光度計，例如虛擬波長掃描和光度測量可用于葉綠體色素含量測定，虛擬定量分析可用于植物組織中可溶性糖含量的測定，虛擬時間掃描可用于愈創木酚法測定過氧化物酶活性等。

二、虛擬分光光度計的應用

1.學生課前預習的應用

對于植物生理學的實驗課，實驗課程比較緊湊，所以實驗預習對于提高課堂效率是十分必要的。通過預習，學生可以對所要學習的實驗有一個整體的感知，能理解簡單的知識。但是分光光度計的操作要求高、功能多、儀器調試過程復雜，學生很難僅憑閱讀實驗講義就能弄清儀器的操作方法和步驟。而讓學生在實驗前進入實驗室了解實驗儀器又受到實驗經費、實驗室開放時間的限制。所以在進行真實實驗前，讓學生在虛擬實驗中進行演練，可以增大預習效果。對實驗目的、操作步驟、實驗過程及結果有了一定的了解后，再進行實際操作，學生可做到心中有數，實驗的目的性更明確，對一些關鍵的細節和易出現的問題，已經有所準備，也有利于在實驗課上騰出更多的時間進行創新嘗試。例如在進行波長掃描葉綠體時，學生可根據不同濃度的葉綠體進行掃描，找出最合適的濃度。如果學生操作錯誤，虛擬儀器除了能像真實儀器發出錯誤警告外，還能列出相應的提示反饋，方便學生的操作。

2.實驗課演示的應用

植物生理學實驗課程教學，重點是培養學生的動手操作能力，所以在每個實驗前先由實驗教師對實驗原理和步驟進行詳細的講解，然后學生按照教師講解的實驗步驟完成一些驗證性的實驗操作。而對于需要用到分光光度計的實驗，教師講解清楚有一定的難度，這時可以利用虛擬分光光度計來進行演示。演示示范具有直觀性和過程性的特點，通過動態的演示，學生能一目了然知道實驗的操作步驟，掌握相應的技能，并且得到理論結果。演示分光光度計的過程由教師進行操作，教師按照一定的程序演示，有助于學生對儀器的使用原理、操作規則、操作步驟的記憶。教師還可以針對在現實實驗中比較容易出錯的操作、操作儀器的注意事項或者對實驗結果有幫助的細節在演示的過程中給予說明。通過演示儀器，培養學生觀察、分析和解決問題的能力。

3.個別指導的應用

有些學生對實驗課上部分內容還沒完全理解或者因為操作錯誤而導致實驗失敗，但由于分光光度計價格昂貴，很多學校都沒有給學生提供開放的實驗室，這樣學生的學習就不能得到較好的反饋。因此在書寫實驗報告時往往就會抄襲他人的實驗結果，學生就沒有真正掌握實驗的操作要領。利用學院網站虛擬分光光度計軟件，學生可以觀察實驗現象、理解實驗原理和實驗結果，熟記實驗的操作步驟，甚至能在網站留言，方便同學之間交流和教師的指導，從而培養學生發現問題、解決問題的能力，也有利于教師對自己的教學進行反思以及分析。虛擬儀器軟件配套相應的練習，學生可以根據自己所掌握知識的薄弱環節進行操作鞏固。這樣針對不同的學生的學習特點和情況，具體問題具體分析，實現因材施教，使其能達到最佳的學習效果。

4.綜合實驗的應用

畢業論文、課外科研、設計性綜合實驗在實驗進行過程或結果的測定方面都有可能用到分光光度計。但學生如果沒有經常使用，很快就忘了如何操作，使實驗無法進行。因此，學生可先利用虛擬儀器復習操作過程，再進行真實實驗。虛擬儀器是按照真實的操作步驟進行設置的，操作簡便，不用擔心會損壞儀器，能幫助學生快速掌握正確的儀器操作程序。由于綜合實驗大多是探究性實驗，所以在虛擬實驗中，學生可以通過各種嘗試，了解各種錯誤的實驗操作，分析錯誤的原因，在真實的實驗中避免錯誤操作的發生。并且能夠結合虛擬實驗自主探究，在真實實驗中實現更好的探索。

三、虛擬分光光度計的應用價值

1.豐富教學手段

虛擬分光光度計儀器改變了傳統單一的教學方法，通過虛擬實驗教學，教師可以隨時進行實驗演示和分析，將有關 理論教學和實驗教學有機地結合起來，改變了以往“紙上談兵”的教學模式。而學生也可以改變學習方式，學習不再受實驗室的限制，自主地選擇自己所需的操作內容，實現了學生為主體的學習方式。

2.節約實驗成本

分光光度計價格昂貴，維修成本大，學生的不規范操作容易導致機器的損壞。用虛擬技術，不用擔心會損壞機器，能對學生進行規范操作訓練，減少機器的損傷程度，也沒有原材料的消耗，大大節約了植物生理學實驗的成本。

3.激發學生學習興趣

高校實驗室的開放程度還不夠，學生對分光光度計儀器設備、實驗內容等不是很清楚，因此興趣不是很大。利用虛擬分光光度計可以激發學習動機，增強學習興趣。多媒體技術將文本、圖形、圖像、動畫、音效等呈現在學生面前，　能激起學生更大的學習興趣。而學生在虛擬儀器上多次練習進行操作訓練，可大大提高實際操作效果。

結束語

利用虛擬現實技術有效輔助實驗教學，通過虛擬訓練，加強了學生的基本實驗技能，通過真實實驗又進一步培養了實際動手能力。一方面減輕了實驗室管理的負擔以及教師上課的勞動強度；另一方面，也給學生提供了更廣闊的空間，激發了學生的學習興趣，提高了學生解決實際問題的能力，取得了令人滿意的效果。雖然虛擬實驗儀器在實驗教學中扮演著重要的角色，但是虛與實畢竟是兩種不同的形態。無論虛擬實驗多么“真實”，它都不取代不了真實實驗。對于生物科學的學生，實驗技能也非常重要，因此實踐動手能力的培養是教師教學的重要任務之一，而動手能力單靠仿真模擬實驗是練不出來的。[3]　模擬操作只是一個輔助的工具，認知過程必須有一個從模擬到實物的過程，否則將永遠停留在一個虛構的過程中，不能真正地認識事物的本質。虛擬實驗儀器的最終目標不是讓學生掌握虛擬狀態的實驗技能，而是更好地掌握真實情境下的實驗技能。所以掌握實際實驗技能才是根本之所在。真實實驗和虛擬實驗都是實驗中的重要組成部分，二者相互結合、相互促進。利用并發揮兩者的優勢，才能更好地為實驗服務。

參考文獻：

[1]尹揚嵐.新型紫外可見分光光度計光源光學系統的研究與設計[D].廈門：廈門大學，2008.

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【關鍵詞】虛擬實驗室、B/S體系、WEB

【中圖分類號】G420【文獻標識碼】B 【論文編號】1009―8097(2010)05―0133―03

一 概述

實驗教學作為高校教學工作的重要組成部分,對培養學生的動手能力、分析解決問題的能力、正確的思維方法及嚴謹的工作作風等起著不可替代的作用。然而,隨著高校學生人數的不斷增加,傳統的實驗教學手段由于受到教師資源、場地、儀器和設備的限制已經不能完全滿足教學需要或者影響到了實驗教學的質量。近年來國內外許多高等院校及科研機構紛紛提出了虛擬實驗室的概念。虛擬實驗就是利用鼠標的點擊、拖動,將計算機上虛擬的各種儀器和設備,按照實驗要求、過程組裝成一個完整的實驗系統,同時在這個系統上完成整個實驗,包括實驗條件的改變、數據采集以及實驗結果的模擬、分析。它突出了“軟件即儀器”的新概念[1]。虛擬實驗室就是虛擬實驗運行的載體,使用虛擬實驗的運行環境,將虛擬實驗室推向網絡應用,建立基于網絡虛擬實驗室可以大幅度降低實驗室的建設和改造費用,并且可以提高教學質量和教學水平。目前隨著虛擬儀器技術、計算機網絡技術等信息技術的不斷發展,以及校園網絡化、信息化建設不斷深入。建立基于校園網絡的虛擬實驗室是完全可行的,是測試技術教學實驗的發展方向和國內外虛擬儀器領域研究的熱點之一[2]。越來越多的人意識到虛擬實驗室在教育領域的重要性,它除了可以輔助高校的科研工作,在實驗教學方面也有顯著的作用。

二 網絡虛擬實驗室的功能和特點

基于校園網絡虛擬實驗室是指在軟、硬件結合的前提下,用戶通過校園網絡訪問虛擬系統,在各種虛擬實驗環境下,運用各種虛擬實驗儀器、儀表等設備,對建立起來的實驗室模型進行實時仿真,構成十分逼真的虛擬教學環境[3]。基于校園網的虛擬實驗室具有以下特點:(l)系統具有全交互特性,對用戶的任何操作都能立即給出反饋。(2)系統具有資源共享特性,連接到Internet的每臺機器,只要獲得訪問權限,都可以使用虛擬實驗室提供的各種資源,進行實驗操作,用戶將不再受實際實驗中的時空限制,可根據個人情況選擇具體實驗類型。(3)系統具有安全性,安全性是開放的、透明的、資源共享的虛擬實驗環境所必需的保障條件。這個安全性不僅指保證訪問虛擬實驗室的用戶機器、數據的安全,也指虛擬實驗室能夠禁止非法用戶的訪問。(4)用戶自主性:用戶可以制定自己使用的虛擬儀器的方式,允許用戶采取必要的措施保護自己的數據、資料,用戶具有充分的自主性。(5)擴展性:在當今的信息時代里,技術更新速度十分迅速,新型的、性能更優的儀器設備和技術更新周期越來越短。因此,虛擬實驗室的硬件必須隨時更新,軟件也要隨時升級,服務功能也要隨時增加,基于校園網的虛擬實驗室必須具備性能升級服務功能增加的特性。

三 基于校園網的虛擬實驗室的設計

基于校園網的虛擬實驗室系統的總體目標是設計實現一個在校園網上的虛擬實驗室環境,利用校園網絡和設備,將所提供的虛擬儀器、實驗項目及內容放入建立的網站上。遠程用戶只需通過網絡瀏覽器,而不需要其它的特殊軟件,就可以登錄到虛擬實驗室的教學服務器上。事先在主頁上列出所有可提供的實驗項目,在相應的項目中顯示該實驗的有關內容,并同時提供具體的儀器列表和儀器設置功能。當用戶選擇了某個具體實驗后,首先可利用所提供的實驗內容進行實驗預習并了解實驗過程和此實驗目的以及實驗需要使用的儀器和儀器使用說明,然后開始實驗的具體操作,用戶可以根據具體實驗的要求來設置儀器。從涉及的對象來看,基于校園網的虛擬實驗室系統要解決虛擬儀器實驗、實驗報告以及網上實驗室管理三大主要問題。學生是網絡虛擬實驗室的最終用戶,每個用戶在系統中都有唯一的ID號,作為其出入虛擬實驗室的通行證,學生可以為自己的ID號設置密碼,訪問系統的登陸頁面,輸入各自的ID號和密碼,即可成功登陸虛擬實驗室系統,進行遠程實驗的相關操作。學生的每一步操作,都可以立即觀察到其實驗結果,當實驗完成之后,學生可以保存其實驗結果,并通過網絡將實驗報告提交給教師。教師作為虛擬實驗室系統的特權用戶,其主要任務是管理學生、實驗內容、批改學生提交的實驗報告、對實驗報告進行打分和綜合評價并指出其優點或不足之處,使學生從評語中對實驗學習有更加深刻的認識。虛擬實驗室的管理是網絡實驗教學得以實現的根本保證,網絡教學與常規教學相比,具有分散性大、同步與非同步并存、交互與非交互都需要等特點。網絡虛擬實驗室系統中管理的信息,不僅包含常規教學系統中涉及到的教師、學生的各類管理信息,還包括各種實驗教學資源和實驗數據的管理,因此在網絡虛擬實驗室系統中,為了完成教學,需要研究和解決許多與管理相關的技術問題,例如:如何進行用戶的身份驗證;如何使學生通過瀏覽器訪問到虛擬實驗室并保證學生上網機器的安全性;如何接收學生提交的實驗報告;并將其轉換成靜態網進行WEB。

基于WEB的瀏覽器/服務器(B/S)網絡模式是實現網上虛擬實驗系統的一種基本模式[5],虛擬實驗室軟件平臺結構設計在B/S模式下,客戶端用戶只需要安裝瀏覽器,其他的工作都在服務器端完成。采集系統仍是在主機上進行,用戶可通過WEB瀏覽器與它相連,且能在本地看到與主機端一樣的前面板,并獲得完全的控制權。其他的使用者也能登錄相同的網址監視整個實驗室現場操作過程。為了減少沖突,保證客戶能在操作時間內很好地進行實驗,在一段時間內物理實驗平臺只能有一個用戶獲得控制權。B/S三層模式中,由客戶端通過HTTP向WEB服務器發送WEB請求,WEB服務器能夠自動地協調和處理來自多個客戶端的請求,應用層的應用服務器負責處理業務邏輯和數據庫訪問,應用服務器定義并實現了和數據庫的交互以及系統中的應用邏輯。

基于校園網的虛擬實驗室需要軟、硬件結合,最終達到整個真實實驗所有功能的實現,而在硬件平臺的基礎上,軟件平臺是重要部分。而軟件設計的難點和重點在于對虛擬實驗室的數據庫設計以及多媒體技術的使用。由于軟件技術的進展,越來越多的軟件功能變得越來越強大,從而減輕對技術人員的負擔。虛擬實驗室軟件平臺是整個虛擬實驗室的基礎,它是基于B/S網絡結構的。基于校園網虛擬實驗室有三種人員角色;實驗室管理員、實驗指導老師和學生。他們分別具有不同的權限。其中學生可以通過虛擬實驗室進行實驗學習、提交實驗報告、提問及查看實驗成績等功能。實驗指導老師可以通過虛擬實驗室進行實驗指導、批改實驗報告、布置實驗內容等功能。實驗超級管理員作為實驗室管理人員,具有最高權限。其主要功能為準備實驗設備、安排實驗時間和內容、實驗內容和報告等等。

四 結論

基于校園網的虛擬實驗室增強并擴展了實驗教學的功能,以前所未有的方式將學生和實驗設備聯系起來,為學生提供了一種嶄新的實驗方式。但是在此需要著重指出的是,虛擬實驗只是實驗教學的輔助手段,并不能完全取代實驗的實際操作過程。開展虛擬實驗教學一是起到管理者的作用,為靈活安排實驗提供很好的支持;二是起到輔助教師的作用,通過校園網絡和多種媒體形式的交互式虛擬實驗手段達到形象、生動的實驗教學目的。基于校園網的虛擬實驗室的研究解決了很多實驗條件限制的實驗教學問題,為實驗教學注入了新的活力,讓實驗教學延伸到了一個更廣泛的空間,對遠程開放實驗教學的研究具有指導和借鑒意義。

參考文獻

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[4] 劉瑩.基于Web的虛擬實驗室系統的研究與實現[D].成都:電子科技大學,2006.

[5] 王惠蘭.基于B/S模式的網絡虛擬實驗室設計方法及實例研究[D].吉林:吉林大學,2005.

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一、網絡虛擬實驗室的建立

1.虛擬現實技術

虛擬現實VR(VirtualReality)是近幾年來信息技術迅速發展的產物,寫作畢業論文是一門在計算機圖形學、計算機仿真技術、人機接口技術、多媒體技術和傳感技術的基礎上發展起來的交叉學科。其基本方法和目標是集成并利用高性能的計算機軟硬件及各類傳感器創建一個使參與者處于身臨其境的、具有完善的交互能力、能幫助和啟發構思的信息環境,即讓用戶在人工合成的環境里獲得角色的體驗。

虛擬現實具有三個基本特征。沉浸性,是指觀察者對虛擬世界的情感反映,這種感覺能使用戶全方位地投入這個虛擬世界,這是虛擬現實的首要特征。交互性,是指虛擬現實是一個開放的環境,能對用戶的輸入作出響應,并能通過監控裝置來影響用戶和被用戶影響。想象性,是指虛擬現實不僅是一個媒體、一個高級用戶界面,還是一個應用系統,它以生動形象的形式反映設計者的思想。虛擬現實的三個基本特征強調了人在這個系統中的主導作用。虛擬現實系統按其功能不同,可以分為三種類型:沉浸式虛擬現實系統、桌面式虛擬現實系統和分布式虛擬現實系統。其中,桌面式虛擬現實系統是運用軟件編程方法在顯示器上顯示三維場景,用戶通過鍵盤、鼠標等設備與虛擬場景交互,它的特點是結構簡單、成本較低,易于推廣。

2.網絡虛擬實驗室

所謂網絡虛擬實驗室,是指利用區域網或互聯網,由虛擬現實技術生成的一類適于進行虛擬實驗的實驗系統,包括相應的實驗室環境、有關的實驗儀器設備、實驗對象及實驗信息資源等。虛擬實驗室可以是某一現實實驗室的真實實現,也可以是虛擬構想的實驗室,虛擬實驗通過虛擬實驗室進行。在虛擬實驗中,實驗者有逼真的感覺,有身臨其境的感受,好像是真正在現實實驗室里近距離進行現場操作。在虛擬實驗中,沒有一個有形的實驗室,也沒有以實物形態存在的實驗工具與實驗對象,實驗過程主要是對虛擬物的操作。

3.計算機專業虛擬實驗室的創建

構建專業虛擬實驗室,其實就是搭建一個網絡平臺系統,包括硬件、軟件及管理三個方面。在硬件上,

目前各校都建立了校園網絡并接入了互聯網,這些基礎設施基本可以滿足需求,不需要太多的投入。在軟件方面,一個是實驗室平臺軟件系統的開發,它與網站建設相聯系;另一個是網站的內容(實驗內容)建設,這是實驗室建設的關鍵。虛擬實驗室應有可以做的實驗來支撐,不然軟件平臺就是一個空架子,形同虛設。同時,該平臺上還應有實驗管理的支持,對實驗儀器、實驗報告、實驗指導、實驗成績及網上答疑等進行有效管理,并對虛擬實驗室進行監控,計算機網絡虛擬實驗室系統各模塊的主要功能如下。

(1)實驗管理模塊,由學生管理、教師管理、儀器管理和學生成績管理等組成。寫作碩士論文在學生管理方面,學生通過瀏覽器進行注冊登錄,登陸成功后可瀏覽實驗項目,查看實驗的詳細資料,預約實驗項目及做實驗的時間,在線發送和接受消息,進行問題討論,進行實驗登記,實驗完成后可通過網絡寫實驗報告并提交報告。教師管理方面,可對實驗內容添加、修改、整理、刪除,對學生提交的實驗報告列表,批改實驗報告,填寫評語和成績,提交批改結果,與學生進行討論。儀器管理方面,對新設計開發的虛擬儀器上傳并進行分類整理,以便實驗使用。成績管理方面對學生的實驗情況(實驗次數、實驗報告及完成情況)給出成績,并進行統計分析及提供查詢等。

(2)儀器展示模塊,對虛擬實驗室可用虛擬元器件、虛擬儀器設備分門別類地進行管理,以圖形的方式直觀呈現出來,供學生在實驗時進行選擇。

(3)實驗指導模塊,包括實驗介紹、實驗方法、實驗項目的重點及難點、實驗目的、實驗原理、實驗準備、實驗任務、實驗過程、實驗報告的要求及實驗應注意的事項等。

(4)實驗報告模塊,主要對學生完成實驗后,提供相關的實驗報告模板,供學生下載,由學生填寫相關內容以及實驗的結果,完成后上傳電子版實驗報告,由教師進行批閱,并進行記載。

(5)實驗答疑模塊,由專業教師對學生實驗中出現的疑難問題進行及時解答,幫助學生順利通過實驗。同時了解學生對實驗的掌握程度,并及時反饋、調整教學。

(6)論壇交流模塊,教師和學生可以通過論壇進行充分的交流,學生可以將實驗中的收獲、經驗和體會及問題到論壇上,教師可以將一些典型的問題提出來,供大家探討。學生在這樣寬松的環境下發表自己的見解,教師從中可以得到及時的實驗教學反饋信息,以便整改7)虛擬實驗模塊,是虛擬實驗室建設的重要部分。學生通過該模塊進行虛擬實驗,寫作醫學論文以達到鞏固強化知識的目的。該模塊內容根據專業學習的具體情況及實驗建設條件,可不斷增加。計算機專業網絡虛擬實驗室系統的建設,可以引入其他學校的虛擬實驗室中。這種方式比較簡單,容易實現,見效較快。但需要投入較多的軟件購置費用,同時也需要結合本校的實際情況進行一些調整,有一個磨合期。另一種是因地制宜,自主開發。根據本校的實際教學和實驗情況,結合學生的實際水平,由任課教師或聘請部分專家組成開發小組,進行一系列的虛擬實驗項目的開發研究,并將研究的成果連接到虛擬實驗室中,逐漸擴充直至完善。這種方式比較靈活,能充分發揮教師的積極性,能有針對性地進行設計開發,適合學生的實際情況,學生容易接受,并且經費投入較少。缺點是開發周期較長,系統性不夠,水平有限。也可以將上述兩種方式結合起來,一是引入、購置部分自己不宜開發的實驗項目,二是結合自身的優勢和長處開發一些實驗項目,如非交互性的、演示性的虛擬實驗項目等。

二、加強網絡虛擬實驗室的管理

1.加強用戶管理,為每個學生分配賬號。對學生進入虛擬實驗室,使用實驗室做虛擬實驗等進行登記保存。鼓勵學生經常訪問虛擬實驗室,在上面提出問題、發表見解,做好實驗,努力提高虛擬實驗室的人氣。

2.全天候開放虛擬實驗室。學生可以隨時進入虛擬實驗實自己動手組織實驗,自己設計實驗方案,動手完成實驗,整理和總結實驗數據,寫作職稱論文提交實驗報告,培養學生的分析能力和創新能力,逐步向以“學生為中心”的自主個性發展模式轉變。

3.組織專業教師網上指導與答疑,參與論壇討論交流,及時批改實驗報告,為學生順利完成實驗提供服務。在虛擬實驗室中,教師應對學生提出的疑問盡快給出幫助和解答,并進行必要的指導。在實驗室論壇上發表觀點,提出問題讓學生思考,使師生在虛擬實驗室中有較強的互動性,教師應充當好學生實驗的合作者和知識的建構者的角色。

4.對學生在虛擬實驗室的表現及實驗效果進行

評價。針對學生每一門課程的虛擬實驗完成情況、實驗報告、網上提問、論壇發帖的情況,給學生一個成績和評價,反饋給學生,寫作英語論文并與該課程的正常實物實驗一起記入實驗總分。教師也要在對學生評價的同時,征求學生對虛擬實驗室的意見,對學生反饋的信息進行整改。

計算機網絡虛擬實驗室的建立,可以很好地解決目前硬件設備跟不上實驗的要求、學生實驗時間不夠用等問題,對于提高學生的動手能力、分析問題和解決實際問題的能力具有非常重要的意義。但在具體應用中還要注意處理好“虛擬實驗”和“實物實驗”的關系,不能一味地強調虛擬實驗,要“虛實”結合,既相互補充,又各有側重,這樣才能取得很好的實驗教學效果。同時,在虛擬實驗中要注意培養學生嚴謹的、一絲不茍的科學實驗作風。

參考文獻

[1]王嗣源.虛擬實驗室建設的初步探討.西安郵電學院學報,2005(4).

[2]蔣光明.基于互聯網的開放式虛擬實驗模型研究.西南師范大學學報(自然科學版),2002(3).

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關鍵詞：切削力；測量技術；現狀；發展趨勢

1 切削力測量技術現狀分析

切削力測量系統一般由三部分構成：由測力儀、數據采集系統和PC機三部分組成，如圖1所示。測力儀（測力傳感器）通常安裝在刀架（車削）或機床工作臺上（銑削），負責拾取切削力信號，將力信號轉換為弱電信號；數據采集系統對此弱電信號進行調理和采集，使其變為可用的數字信號；PC機通過一定的軟件平臺，將切削力信號顯示出來，并對其進行數據處理和分析。

1.1 切削測力儀

1.1.1 應變式測力儀

應變式測力儀由彈性元件、電阻應變片及相應的測量轉換電路組成，其工作原理如圖2所示。把電阻應變片貼在彈性元件表面，并連接成某種形式的電橋電路，當彈性元件受到力的作用而產生變形時，電阻應變片便隨之產生變形，從而引起其電阻阻值的變化ΔR，即

應變片電阻值的變化ΔR造成電橋不平衡，使電橋輸出發生變化ΔU，通過標定建立輸出電壓與力之間的關系。使用時根據輸出電壓反算切削力的大小。

應變式測力具有靈活性大、適應性廣、性能穩定等優點，而且配套儀表（如靜態應變儀、動態應變儀等已標準化，因而得到廣泛應用。但是其測量原理決定了測量精度和動態特性主要取決于彈性元件的結構，如何有效解決靈敏度和剛度之間的矛盾，是提高應變式測力儀測量精度和動態特性的關鍵。

1.1.2 壓電式測力儀

壓電式測力儀是以壓電晶體為力傳感元件的切削測力儀，當石英晶體在外力作用下發生變形時，在它的某些表面上出現異號極化電荷。這種沒有電場的作用、只是由于應變或應力在晶體內產生電極化的現象稱為壓電效應。通過測量產生電荷量即可以達到測量切削力的目的。

從動態測力的觀點出發，壓電式測力儀是一種比較理想的測力傳感器，具有靈敏度高、受力變形小等優點。然而壓電式測力傳感器仍然存在一系列缺點：如由于電荷泄漏而不能測試靜態力、固有頻率的提高受裝配接觸剛度的限制、維護極不方便、價格昂貴，因此在使用上受到很大的限制。

1.1.3 電流式測力儀

直接使用測力儀測量切削力有其局限性：①安裝測力儀時，工藝系統結構遭到破壞從而導致其剛度發生變化，采集不到精確的切削力力信號；②測力儀的安裝、調試技術復雜；③測試設備花費較高；④測力儀測試系統可靠性較低。

文獻［4］提供了一種間接測量切削力的方法，即電流式測力儀，其測量原理是：切削力的變化會引起主軸電機電流的變化，通過測量主軸電機電流來估計切削力的大小。因機床主軸電機電流的測量比較容易和簡單，所以這是一種經濟而又簡便的方法。

電流式測力儀的局限性體現在兩個方面：①把主傳動系統的運動學模型看作是一個線性模型，所以加工過程中的非線性因素會在一定程度上降低測量精度；②當切削力發生變化時，相應的主軸電流信號有一定的滯后現象，無法滿足對切削力進行實時監測的較高要求。

1.2 數據采集系統

如圖3所示，數據采集系統通過一定的電子線路，對測力儀的輸出信號進行放大、濾波等處理后，將其進行A/D轉換，變為計算機的可用信號，再通過接口電路與PC機進行數據傳輸。

目前大多數切削力數據采集系統由放大器、濾波器、數據采集卡等分立元器件組成，體積較大，系統穩定性不高，測量精度和實時性也漸漸滿足不了現代測力系統的要求。

1.3 數據顯示和分析處理

早期的數據顯示和分析處理單元由指示儀表、示波器和記錄儀等組成，其數據顯示和分析處理功能都是很有限的。隨著計算機技術的快速發展，目前數據顯示和分析處理單元基本上被計算機終端所代替，顯示功能更加豐富和強大，但軟件的功能僅局限于數據擬合、圖表顯示和輸出等，對測力儀各向力之間的耦合沒有進行有效的處理，從一定程度上影響了測力精度。

2 切削力測量技術的發展趨勢

現代切削加工正在向高速強力切削、精密超精密加工方向發展，機床的振動頻率也會遠遠高于系統的固有頻率，這對切削力測量系統提出了新的要求：①測量范圍大、高精度和高分辨率；②實時性好，能夠在線實時測量；③數據處理和分析能力強，能夠對復雜多變的切削力信號進行各種處理和分析。

針對這些方面的要求，切削力測量技術將朝著以下幾方面發展：

（1）開發新型彈性元件，優化彈性元件結構及應變片布片方案，提高應變式測力儀固有頻率，有效解決應變式測力儀剛度和靈敏度之間的矛盾問題，降低各向力之間的耦合程度；

（2）應用集成電路和微電子技術，使數據采集系統集成化，提高數據采集的速度與精度；

（3）完善數據處理分析軟件的功能，例如通過解耦運算進一步減小測力儀各向力之間的耦合程度，以提高測量精度；將虛擬儀器技術引入切削力測試系統，以便對測量數據進行多種操作和數據庫管理；建立專家系統，通過對測試數據的分析處理，對刀具磨損、切削顫振等情況做出預報并提出相應的治理措施。

參考文獻

［1］羅學科. 動態多維力傳感器的理論研究與實踐［D］.北京航空航天大學博士論文,1995.1.

［2］姜術君. 采用虛擬儀器技術構建測力系統的研究［D］.北京航空航天大學碩士學位論文,2004.3.

［3］楊兆建，王勤賢. 測力傳感器研究發展綜述［J］.山西機械，2003，（1）.

［4］周林，殷俠. 數據采集與分析技術［M］.西安：西安電子科技大學出版社，2005.

篇9

論文摘要:實踐教學體現了高職教育的特色，以“教“為中心的傳統實踐教學模式在一定程度上影響了高職教育質量，現代教育技術的發展為高職實踐教學提供了有益的啟示和幫助。通過分析現代教育技術的內涵和優勢，提出了高職實踐教學的改革策略，并對高職實踐教學進行了理性思考。研究結果表明，把現代教育技術應用于實踐教學中是當今高職教育改革的必經之路，也是提高高職實踐教學質童的重要保證。

1引言

    隨著全球一體化進程的加劇和現代教育技術的進步給教育領域帶來了沖擊，社會對教育特別是高職教育所培養的人才必須在創新精神和實踐能力上提出了更新、更高的要求。高職教育承擔著為經濟社會發展培養高素質應用型人才的職責，實踐教學是高職院校實現培養人才目標的重要環節，在高職教學體系中占有重要地位。然而長期以來，人們對高職實踐教學的研究和探索相對薄弱，學生實踐能力不強制約了高職教育的發展。因此，怎樣突破這一瓶頸，將現代教育技術與高職實踐教學有機融合，充分發揮現代教育技術的優勢，使實踐教學的質量和效果上升到一個新的高度，已成為高職教育改革面臨的新課題。

2現代教育技術與高職實踐教學的內涵

    現代教育技術就是運用現代教育理論和現代信息技術，通過對教與學過程和教與學資源的設計、開發、利用、評價和管理，以實現教學優化的理論和實踐。現代教育技術包括幾方面核心內容:以現代教育、教學理念為指導;以現代信息技術在教育、教學中的應用研究為核心;以一切學習資源(包括傳統教育技術和現代信息技術)為研究對象;以追求和實現教育、教學效果的最優化為宗旨。

    高職實踐教學是一種以培養學生綜合職業能力為主要目標的教學方式，它在高職教育教學過程中是相對于理論教學而獨立存在的，但又與之相輔相成。它主要是有計劃地組織學生通過觀察、實驗、操作、實訓、實習等教學環節鞏固和深化與專業培養目標相關的理論知識和專業技能，掌握從事本專業領域實際工作的基本知識和基礎技能，一般由校內實驗室的教學實驗、實訓中心的仿真和模擬訓練、生產企業的現場實習、頂崗實踐和社會實踐、學生課外科技活動等環節組成，具有實踐性、開放性、多極互動性和產學結合等特點。

3現代教育技術的優勢

3. 1改變教學模式

    傳統教學模式注重教師的“講”，忽視了學生主動的“學”，這對學生的個性發展、動手能力的培養，帶來不利的影響。現代教育技術實現了“以學生為主體、以教師為主導”教學過程的根本性轉變，學生可以不受時間和空間限制進行學習，對學習內容、課程資源、學習方式進行多樣化的選擇，自由施展才華，全方位、立體式提高專業技能水平。

3. 2豐富教學內容

    從現代教育科學角度來看，現代教育系統針對生不再是一味灌輸大量的陳舊知識，而在于不斷傳授新鮮知識和構建學生精選高質量、高水平的知識系統，并有效地加工和組織，最后達到“授人以漁”的目的。學生想要學習的不僅僅是課本里面的知識，求知欲隨著時代的發展在不斷擴大，聲音、圖像、視頻等多元化的信息將作為現代教育技術的教學內容被引人課堂，強大的網絡系統更加會為教學豐富資源，這樣有利于學生知識視野的拓寬，使學生的知識具有整體性和連貫性。

3. 3創新教學手段

    傳統呆板的、枯燥的教學手段不利于實踐教學的開展和學生的學習，現代教育技術運用形象生動、圖文并茂的教學手段，提供聲音、圖像、文字、動畫等立體化信息形成多種感官刺激，使學生身臨其境，親歷其中，實現了抽象概念具體化、微觀概念宏觀化的良好效果，激發學生對職業教育的“必需”“夠用”的理論知識的學習興趣與熱情，在完成實踐性環節的技能方面更能激發學生巨大的時間欲和創造欲。

4高職實踐教學的改革策略

4. 1轉變實踐教學理念

    不斷吸收和消化現代教學思想，如前蘇聯教育學家巴班斯基的教學最優化思想，調動各方面的積極因素，達到實踐教學的最優化;將現代教學理論移植到高職實踐教學中，如流行的建構主義學習理論，主動建構學習知識，充分發揮學習者為中心的思想，激發學習者的主觀能動性;利用現代教學方法，如相應的軟件、教學設計方法和評價方法對學習過程和學習資源進行設計、開發、利用、管理和應用，注重實踐過程的設計、組織、實施和評價。

4. 2加強多媒體演示教學

      通過多種教學媒體(如多媒體計算機、投影儀、幻燈、電視、音響、實物、模型、掛圖等)組合起來進行教學，教師利用傳統與現代教學媒體可以形象直觀地呈現難以表述的教學內容(如電氣控制設備、機械設備工作過程等)，從而激發學生學習的興趣和積極性，加深學生對知識的理解、掌握和記憶。這種模式是教師與學生面對面進行知識傳遞，師生之間有情感溝通，教師可以即時獲得學生的反饋信息，從而及時地調整教學方法和教學進度。

4. 3開展網絡交互式教學

    利用多媒體技術的交互性，教師與學生可以通過攝像頭、話筒等工具直接進行雙向交流。教師只是充當一個組織者和幫助者，主要進行實踐教學設計，組織和引導學生的實踐活動，如教師將信息傳遞給學生，向學生提出問題，對學生的疑難問題提供幫助;學生可以通過網絡向教師反饋信息，同時，學生之間可以進行會話交流、協商討論，從而達到協作學習和掌握知識的目的。這種學習模式能促進學生主動地進行探索式的學習，通過自己思考或者在網上尋找信息和答案，徹底改變了學生被動接受的狀態，有效地激發學生的學習興趣和創造性，提高他們的思維和創造能力。

4. 4進行虛擬儀器技術教學

    在實驗教學中需要使用大量的測量分析儀器，但傳統的電子測量儀器功能單一、成本高、因此嚴重影響實驗教學、科研的質量與效率。如果在實驗教學中運用虛擬儀器系統，可以由用戶自己定義、自己設計儀器，以滿足不同的要求，一臺虛擬儀器可以完成數臺甚至成套儀器所能完成的全部功能，加之通用性好、易于升級與擴展、成本低，對實驗數據的分析處理更加方便快捷，而且便于與其他數據分析、文字處理和報表制作等工具軟件進行數據交換。

4. 5虛擬現實技術構建仿真實驗情景

      環境對于學習的意義是至關重要的，由于客觀條件的限制，高職學生學習絕大多數不可能在現實情境中進行，因此利用計算機化的情景模擬，可以克服時間和空間的限制，模擬現實情況下難以完成的任務，使學生如臨其境，更加符合高職教育的“現場感強”的要求。

      較低水平的仿真實驗情景可以利用多媒體教學軟件來平面化實現，如電子電工虛擬實驗系統，學生可以自主選擇做什么實驗，利用計算機提供的實驗器件等連接線路、檢查故障等，并能及時給予提示、糾錯，激勵學生向廣度、深度發展。較高水平的仿真試驗情景則通過運用虛擬現實技術在計算機上建立虛擬實驗室來模擬現實情境，利用二維、三維圖像模擬出實際教學內容，將抽象、微觀、不可見或難以解釋的部分逐步深入講解，使之形象化和直觀化，如機械部件、模型等。很多代價高、危險性大或難以實物操作的實訓實習環節，如高壓操作過程，可以通過虛擬技術來模擬實現。

4. 6開發遠程教育教學

    利用internet和通信衛星等來傳送教育信息，學生通過上網調用網絡資源進行學習。教師作為信息的提供者，參與編寫教學課件，并在網上學習信息，學生可以通過internet提供的遠程登錄服務、文件傳送服務、e-mail, bbs以及’www等獲取遠地教學資源進行學習。教師與學生、學生與學生之間也可以通過internet提供的服務(電子郵件或者在線交談等)進行問題交流與探討。

    遠程教育模式可以使學生超越時空限制，通過瀏覽器以主動探索的方式學習，從而在與外界交互的活動中獲得新知識。人們在外地可以通過inter-net進人先進實驗室進行遠程實踐操作，這比虛擬實驗更直觀，效果更好。

5關于高職實踐教學的思考

5. 1處理好現代與傳統的關系

    現代教育技術同傳統教學手段是相輔相成、拾遺補缺、協調發展的。在實踐教學中，應立足高職學生能力培養的需要，選擇合適的教學媒體并將相關教學媒介進行有機組合，實行以傳統教學手段為主、現代教育技術為輔的形式，使現代教育技術對傳統教學手段起補充和輔助作用，不要被多媒體豐富多彩的內容、令人炫目的界面所迷惑。

5. 2建立有效的激勵機制

    運用現代教育技術搶占當代教育改革的制高點，關鍵因素是教師素質。各級教育主管部門要重視專業師資隊伍的現代教育技術應用培訓，建立一種長效的培訓體系。開展現代教育技術培訓，形成一支具有現代教育意識，掌握現代教育技術的實踐教師隊伍;建立現代教育技術的使用制度，鼓勵教師運用現代教學手段和教學方法開展實踐教學，通過教學考評、職稱評聘、獎先評優等行之有效的激勵機制，促進現代教育技術的應用。

5. 3營造良好的實踐教學環境

    大力營造良好的實踐教學環境，以適應實踐教學的需求。高校應加大對硬件設備的投資力度，建設具備產學研一體化性質、學生實踐技能培訓中心式的校內實踐基地;高校之間建立資源共享平臺，組建高校實驗中心，緩解各自的經費壓力;和企業合作，共建校外實踐基地，讓學生頂崗實訓實習，提高學生就業競爭能力;同時注重軟件建設，如各種實踐課件的開發與利用、網頁的制作、網絡教學資源的維護與更新等。

5. 4優化產學研合作教育模式

    校企結合與產學研協調發展是使高職教育教學更加貼近社會，更加適應經濟發展的需要，也是培養高技術應用型人才目標的重要途徑。學生在項目學習操作實踐中與企業結合，培養愛崗敬業、吃苦奉獻、團隊協作的精神，以及質量意識，效益意識和競爭意識。這樣，有利于社會的需要確定學生的培養模式，又有利于把高職院校各專業的優勢和教師的科研實力推向社會，實現社會效益和經濟效益共贏的目標。

篇10

關鍵詞:LabVIEW;數據采集;可視化

中圖分類號:TP31文獻標識碼:A文章編號:16723198(2010)01029802

1 可視化數據采集處理系統的實現

本數據采集處理系統是一個虛擬儀器系統,它的任務是實現在激光多光路混頻實驗中對多路光強度、波長、相位信號的采集和處理。由于處理三種信號來自不同的傳感器或設備反饋,不僅需要進行多種設備的控制,而且要對三種信號之間的時序進行協調,使其實現同步顯示。本系統的光源選用美國continuum公司生產的ND6000可調諧染料激光器,光的相位移動采用自制擁有專利技術的微位移爬行器實現,數據采集卡選擇北京阿爾泰科技發展公司USB2815,軟件開發平臺用LabVIEW。

1.1 LabVIEW軟件開發平臺簡介

LabVIEW是一種實現虛擬儀器技術的圖形化語言,具有系統實現簡單、構建靈活、層次體系明晰等特點。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器,其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動有趣。使用圖形化語言編程時,不用寫程序代碼,取而代之的是流程圖。采用LabVIEW進行數據采集處理系統的開發,可產生獨立運行的可執行文件,具有編程快速、可讀性強,修改方便等功能,而且該軟件通過兩種方式可以實現外部程序調用。用“代碼接口節點”功能實現對LabVIEW程序的調用;用“調用庫函數節點”節點功能,實現對動態鏈接庫函數“.DLL”后綴文件的調用。使用LabVIEW進行原理研究、設計、測試時,可以大大提高工作效率。

1.2 數據采集卡USB2815簡介

本文中應用的數據采集卡為北京阿爾泰科技發展公司的USB2815。本卡基于USB總線,其主要性能參數如下:

250KS/s 16位16路 模擬量輸入;

帶DA、DIO等功能;

16位AD精度 250KS/s采樣頻率;

AD緩存:8K字FIFO存儲器;

數字量輸入/輸出各8路;

該數據采集卡提供了采用C、C++、LabVIEW等多種編程語言編寫的庫函數,方便使用者編程時調用。

1.3 染料激光器和微位移爬行器簡介

1.3.1 染料激光器

ND6000染料激光器用來產生實驗需要的波長連續可調的激光。在實驗過程中,通過計算機對激光器進行控制,激光器反饋給計算機波長數據。染料激光器硬件部分主要分三部分:光學系統、計算機控制系統和輸入輸出系統。

光學系統主要由步進電機及其驅動系統、保護開關、正弦驅動絲桿及回位飛輪三部分組成。其中步進電機負責精確改變光學腔的長度來改變激光器的波長,保護開關負責保證步進電機不要移動超出界限,當其超出時會觸動保護開關切斷步進電機的電源,正弦驅動絲桿及回位飛輪負責配合步進電機的移動并保證精確性。

在激光器中有自帶的控制模塊并支持串口通信,因此可以實現可編程操作,不僅可以用自帶的控制軟件控制激光器工作,也可自編程序實現相應的控制。

輸入輸出系統是指電腦鍵盤、鼠標、顯示器和染料激光器上的工作觸發口。

1.3.2 微位移爬行器

微位移器的運動是由三個PZT模塊一系列順序的動作生成。如圖1所示為微位移爬行器移動一步的過程。最外面的兩個PZT模塊(圖1中1和3)扮演著夾具的角色。中間的PZT模塊(圖1中2)在電壓的作用下沿著電機的軸做伸縮運動。盡管三個PZT模塊是獨立工作的,但是卻是連為一體的整體。

當對PZT模塊1加電壓,它夾緊軸。然后對PZT模塊2加一變化速率一定的階梯狀電壓,引起其產生不連續的納米量級形變。模塊2完成形變后,對PZT模塊3加一電壓,使其夾緊軸。然后去掉PZT模塊1上的電壓,使其釋放軸。梯狀電壓開始向下直到達到它的最低值,使模塊2恢復形變前狀態,完成一個循環,即一步,如圖1顯示過程。

1.4 系統的設計與實現

Labview可以將大程序分解為多個子程序,稱為子VI。每個子VI實現一個小功能,最后用一個主程序實現對每個子VI的調用,形成最后的控制程序。

各控制部分如圖2所示,單獨進行自控制程序編寫,通過主控制程序進行調用,實現整個系統的控制。

1.4.1 激光器控制和反饋信號采集

激光器采用固定格式的命令進行控制和參數設定,并對掃描開始和結束動作進行反饋。對激光器寫入字母和數字混合的字符串,激光器的掃描開始和結束動作以脈沖的形式進行反饋。為了實現對激光器的控制,我們采用了軟件自帶Basic Serial Write and read.VI子程序并對其進行簡單修改,就可實現對激光器命令的寫入。

1.4.2 微位移爬行器控制的實現

我們通過在常溫(25°)下反復測量爬行器一萬步前進和后退位移距離,精確計算出爬行器前進和后退的步進距離。通過將圖1所以得循環過程程序化,編寫微位移爬行器控制子VI,實現對微位移爬行器的控制。

1.4.3 數據采集實現

我們通過Labview的調用動態鏈接庫方式(DLF),調用數據采集卡的動態鏈接庫,編寫數據采集卡初始化子VI,實現對數據采集卡采樣頻率、增益等參數的設置;編寫數據采集卡寫入命令子VI,實現對數據采集卡連接的激光器和信號采集傳感控制命令寫入和參數設定;編寫數據采集卡讀取數據子VI,實現對激光器和傳感器反饋信號的實時讀取和判斷。

利用激光器產生波長連續可調的特點,用波長信號作為參照,將通過數據采集卡得到的波長、相位和光強三者信號進行同步,得到波長―光強圖,或者相位―光強圖,方便實驗分析。也可以建立矩陣數組,顯示為三維曲面圖。

2 結論

通過對Labview軟件在激光器控制、數據采集和數據顯示方面的應用研究可見, Labview是一款非常好的圖形編程軟件和虛擬實驗平臺軟件,能夠快速實現可視化數據采集系統的創建,相信隨著學習的深入,會對今后的研究工作帶來更大的幫助。

參考文獻

[1]白煒.基于LabVIEW的激光器實驗控制系統開發以及實時顯示與3D顯示[D].西安交通大學學士學位論文,2009.