虚拟仪器在“电子测量技术”教学中的改革与应用

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1、虚拟仪器在“电子测量技术”教学中的改革与应用：LabVIEW是开发虚拟仪器应用软件的工具之一，利用其软件功能可模拟传统仪器的硬件功能。结合软件操作方便、界面友好、功能强大的优点，采用虚拟的均值电压表、峰值电压表和有效值电压表来分别测量不同波形，以图形和数字等形象的形式表达了各种电压表测量结果，使“电子测量技术”课程的教学效果要优于传统的教学。　　关键词：虚拟仪器；LabVIEW；电子测量技术；课程教学　　简介：王槐生（1979-），男，安徽巢湖人，南京铁道职业技术学院苏州校区电子信息系，讲师；李娟娟（1979-），女，江苏苏州人，南京铁道职

2、业技术学院苏州校区电子信息系，讲师。（江苏 苏州 215137）　　基金项目：本文系南京铁道职业技术学院青年基金项目（项目编号：YQ1006）的研究成果。　　：G642.3     ：A     ：1007-0079（2011）11-0107-02　　　　一、课程教学与虚拟仪器的相互引入　　“电子测量技术”是应用电子技术、测控技术类电子信息工程技术专业的主干课程，课程教学目标是通过本课程的学习，使学

3、生具有电子测量技术与仪器方面的基础知识和实际应用能力，熟练使用常用电子测量仪器进行一般的电子产品的调试和检验。其教学环节更强调理论联系实际，尤其要求其教学内容与生产实际密切联系。因此，教学中常采取理论与实践紧密结合的方法。比如，有些实验包含的实验原理直接在实验室讲解，学生在理解实验原理的基础上进行实验，可起到事半功倍的效果。但是，兴建一个功能齐备的测量实验室需要相当大的投资，建设时间也相对较长。显然，这种状况阻碍了学生的进一步学习和动手能力的提高，也无形中降低了其学习兴趣。　　一个实用又便捷的解决方法是将测量仪器的功能移入计算机系统，模拟出

4、各种测量仪器的使用，即虚拟仪器。[1]虚拟仪器的出现将计算机技术与现代仪器技术相结合，可以开发出更多全新概念的测量仪器。若应用虚拟仪器技术于教学中，可对各种实际典型电路进行分析并很容易对实际参数进行测量，学生在计算机上就可以学习和掌握仪器原理、功能操作，并通过仪器与仪器、仪器与电路的相互配合，完成实际测试过程，达到与实际仪器教学相同的效果，能培养和提高学生设计电路系统和实际操作的能力。这种思想对从根本上改变传统的教学方法，降低实验室建设与管理成本具有重要的参考价值。这也是时代发展及现代教育技术发展的必然。　　LabVIEW正是适应了这一发展

5、形势而应运而生的虚拟仪器之一，它是一套基于图形化的编程语言。LabVIEW开发环境包括三部分：前面板、框图程序和图标/接口。前面板主要通过图形化用户界面，提供与虚拟示波器配套的接口，模拟传统仪器操作，实现对虚拟仪器的控制，显示处理结果用于输入量的设置和输出量的显示。它模拟了真实仪表的面板，使用者可自行设计出清晰直观、易于操作的前面板。框图程序用图形编程语言编写，可以把它理解成传统程序的源代码，通过图标/接口可以在其他程序中把它作为子程序调用，用户也可以把创建的程序当做子程序调用，用以创建更复杂的程序，使创建的程序结构模块化，易于调试、理解和

6、维护。虚拟仪器的飞速发展，使新的电子测量技术的实验与教学方法层出不穷，在此背景下，利用虚拟仪器技术来开展教学成为改革传统的教学方式的方向之一。[2]　　二、基于LabVIEW的虚拟仪器开发　　“电子测量技术”教学和实验内容非常丰富，如基本电参数（电压、频率、时间、RLC等）的测量；常用电子仪器（示波器、电压表、信号源、电子计数器等）的工作原理及使用操作，高档电子仪器（频谱仪、X络分析仪、逻辑分析仪等）的原理及应用，内容涉及时域、频域、数据域三大测试技术。本文以“电子测量技术”课程内容中电压测量技术为例，简述如何利用虚拟仪器进行理论和实践教学

7、。　　常用电压测量包含均值电压表、峰值电压表和有效值电压表，这三种电压表的原理及使用是“电子测量技术”课程教学中的一个重要环节，现通过下述例子介绍LabVIEW在“电子测量技术”课程教学中的应用。　　教学内容：在虚拟仪器环境下，用制作的三种虚拟电压表直接观察输入不同电压波形所引起的结果差异，以波形、指示表、数值等多种形式显示测量结果，并说明均值系数和波峰系数的概念。　　软件开发：软件采用LabVIEW编写。如前所述，编写内容主要含三部分：可使用由系统提供的各种控件图标，如旋钮、开关、按钮、图表、图形等，设计出清晰直观、易于操作的前面板，用于

8、设置输入数值和输出量。模拟出真实仪器的操作显示面板，根据仪器的功能，在虚拟示波器前面板上设置实时波形显示窗口、数据采集等控制窗口。只须选择任一待测波形种类，通过调整电压幅度，就可