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1、2008年10月重庆文理学院学报(自然科学版)Oct1,2008第27卷第5期JournalofChongqingUniversityofArtsandSciences(NaturalScienceEdition)Vol127No15基于局域网的虚拟实验室建设研究安建梅(重庆文理学院现代教育技术中心,重庆永川402160)[摘要]对虚拟实验室系统的实施方案进行研究,提出了基于局域网的虚拟实验室框架模型,进而研究了虚拟仪器程序的设计及其网络化技术.用户只需具备基本的计算机和网络条件,就可以随时随地访问虚拟实验室进行实验.
2、[关键词]虚拟仪器;labview;频谱显示仪[中图分类号]TP39[文献标识码]A[文章编号]1673-8012(2008)05-0043-04随着计算机网络技术的快速发展,网络已完全融入人们的学习和生活方式.与此同时,随着高校的不断扩招,教学实验存在很多不足,尤其是实验设备的数量和质量不足.对此,国家提出了积极开展网络实验室的建议,鼓励各高等院校搭建网络实验室,实现资源的共享和互补,缓和日益增长的学生数量和贵重的实验设备不足之间的矛盾.将实验网络化,开发虚拟仪器是目前网络教学的一个趋势.所以,改变目前虚拟教学软件数
3、量少、通用性差、仿真度低的缺点,真正实现“仪器—电脑终端—互联网—使用者”之间的通信,让使用者可以通过网络操作仪器是一个亟待解决的问题.1虚拟实验室建设现状及未来发展1.1硬件功能软件化随着微电子技术的发展,微处理器的速度越来越快,价格越来越低,已被广泛应用于仪器仪表中,使得一些实时性要求很高、原本由硬件完成的功能,可以通过软件来实现.许多原来用硬件电路难以解决或根本无法解决的问题,采用软件技术可以很好地加以解决.数字信号处理技术的发展和高速数字信号处理器的广泛采用,极大增强了仪器的信号处理能力.1.1.1集成化、模块
4、化大规模集成电路LSI技术发展到今天,集成电路的密度越来越高,体积越来越小,内部结构越来越复杂,功能也越来越强大,从而大大提高了每个模块进而整个仪器系统的集成度.模块化功能硬件是现代仪器仪表的一个强有力的支持,它使仪器更加灵活,仪器的硬件组成更加简洁.比如,在需要增加某种测试功能时,只需增加少量的模块化功能硬件,再调用相应的软件来使用此硬件即可.1.1.2参数整定与修改实时化随着各种现场可编程器件和在线编程技术的发展,仪器仪表的参数甚至结构不必在设计时就确定,而是可以在仪器使用的现场实时置入和动态修改.1.1.3硬件平
5、台通用化现代仪器仪表强调软件的作用,选配一个或几个带共性的基本仪器硬件来组成一个通用硬件平[1]台,通过调用不同的软件来扩展或组成各种功能的仪器或系统.一台仪器大致可分解为3个部分:数据的采集,数据的分析与处理,存储、显示或输出.传统的仪器是由厂家将上述3类功能部件根据仪器功能按固定的方式组建,一般一种仪器只有一种或数种功能;而现代仪器则是将具有上述一种或多种功能的通用硬件模块组合起来,通过编制不同的软件来构成任何一种仪器.3[收稿日期]2008-08-31[作者简介]安建梅(1981-),女,山西五台人,助理实验师,
6、硕士.431.2仪器设备虚拟化为了适应仪器仪表发展的新特点,各种新型的设计工具和设计方法不断出现.具有代表性的是仪器仪表的虚拟化设计与LabVIEW图形化开发工具.1.2.1虚拟实验仪器虚拟仪器利用个人计算机强大的图形环境和在线帮助功能,建立虚拟仪器面板,完成对仪器的控制,实现数据分析与显示,代替传统仪器,从而改变传统仪器的使用方式,提高仪器的功能和使用效率.虚拟仪器(VirtualInstrument,简称VI)中的数据分析与处理、输出与显示等功能是利用通用计算机系统加软件的方式实现的,并尽可能多地将原来由硬件电路完
7、成的信号调制、处理等功能用计算机程序来完成.虚拟仪器以其高效、易用、开放、灵活、更新快、功能强大、性价比高等诸多优势已为众多的高等院校实验室接受,它可以提高实验效率,降低实验成本,增强学生学习的积极性.同时,虚拟仪器以通用计算机为主机,可以充分利用计算机的网络能力,易于实现网络远程测量.1.2.2虚拟实验室集成环境虚拟仪器的实现可以采用通用语言编程或者使用虚拟仪器开发平台进行二次开发的方式.LabVIEW是实验室虚拟仪器集成环境(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkben
8、ch)的简称,是NI公司的软件产品,也是目前在数据集、仪器控制、过程监控和自动测试领域中应用最广的软件工具.LabVIEW是一种高效的可视化开发环境,完全使用图形化的编程环境,开发效率高,而且提供了极[2]其丰富的数学运算工具,具有强大的数据处理能力,非常适合用作实验仪器的开发平台.在LabVIEW的开发环境中,有多种方式实现远程
