虚拟仪器教学实验系统
    虚拟仪器教学实验系统就是一个“虚拟仪器实验室”,将部分地取代传统实验室,服务于高等院校的教学和科研。虚拟仪器教学实验系统充分利用计算机技术实现和扩展传统仪器的功能。用计算机屏幕形象、方便地模拟各种仪器控制面板及各种形式的输出检测结果。计算机软件实现各种各样的信号分析、处理,完成多种多样的测试功能。大大突破传统仪器在数据处理、表达、传送、存储等方面的限制,达到传统仪器无可比拟的效果。由于虚拟仪器教学实验系统标准化、通用化、系列化、模块化以及开放式的体系结构,已在许多的高等院校用以建立教学实验系统。而不必购买昂贵的仪器设备,不仅大大节省开支,而且由于虚拟仪器系统具有灵活、可重用性强等优点,使得教学方法也更加灵活。学生们不仅可以学习典型仪器的基本原理和操作过程,而且可在计算机屏幕菜单上选择自己想学习的选项,自行设计所需要的仪器或演示学生们想了解的仪器性能和特点。为了使学生们能熟练操作仪器,系统还创建了“解决问题”子系统,给学生们提出问题,为学生们提供一个重复学习的环境。同时,虚拟仪器组建和更新方便,可以适应不同水平教学的要求。
高等院校学生实验技能的高低是衡量学校教学质量的一个重要标准。一个传统的实验要使用多种昂贵仪器,而且不同实验所用的仪器也不尽相同,如果开设综合性实验所需仪器更多。如此多的仪器不仅价值昂贵,体积大,占用空间多,而且相互连接也十分麻烦。如何更合理地配置教育资源,解决好资金投入与人才培养之间的矛盾,是学校开展实验教育经常需要考虑而又最伤脑筋的问题。
    纵横公司推出的一个面向大学测试/控制/仪器类实验室的虚拟仪器教学试验网络系统JV5709x提供了一个完美的解决方案。该系统集计算机技术、网络技术、现代测试技术、电子仪器技术于一体,采用先进的总线技术,使系统稳定可靠。其数据采集模块具有程控放大、滤波、ADC、高速缓存、触发、定时、DSP处理控制、自动调零、自动标定等功能。通过网上共享仪器资源,使得多组学生通过各网络终端可以同时进行仪器操作与软件学习、开发。
    该系统具有函数发生器、示波器、万用表等功能,可以代替常规的仪器。学生在实验中采用虚拟仪器,实现信号发生及波形记录,可取得较好的效果。用计算机虚拟的函数发生器产生实验所需的激励信号,其波形、频率、幅值等完全能代替常规的仪器使用。而用计算机虚拟的示波器,不仅具有常规示波器的功能(如测量实验电路对激励信号的响应),还可同时处理、显示、记录、存储和打印多通道输入的波形。对存储的波形曲线可通过“回放”功能显示在屏幕上,“回放”速度可调,“回放”过程可暂停波形扫描,以便能更清楚地观察波形的变化。存储的波形曲线可以在任何时间打印输出,学生可以及时进行观察和分析实验结果,提高学生的实验兴趣、实验效果和效率。两种仪器通过窗口进行切换。函数发生器发生的波形、频率、占空比、幅值、偏置等或示波器的测量通道、标尺比例、时基、极性、触发信号(沿口、电平、类型)等都可用鼠标器或按键进行设置,如同常规仪器一样使用。虚拟仪器具有更强的分析处理能力,学生重新定义后,可变成数字万用表、温度计或频谱分析仪等不同的仪器仪表。
功能特点如下:
  • 既可以单机使用,又可以在网络环境下使用;
  • 实验室系统的规模是可以平滑伸缩的;
  • 系统硬件是计算机与计算机网络、仪器模块(信号源、数据采集、数据输出、开关量输入/输出)等,所有仪器都可程控;
  • 仪器支持ISA、PCI、CompactPCI、VXI、PXI等总线仪器;
  • 系统软件有虚拟测试与控制软件、教学/培训软件、数据/信号处理软件等;
  • 学生在该系统下可以自主地选择实验题目、问题、项目等;
  • 学生可以在该系统下开发实用的软件/硬件;
  • 系统可根据需要配置WINDOWS NT/2000、LabView、CVI、C++Builder、VB、组态软件等;
  • 学生可以通过网络视频系统看到实际的测试与控制现场;
  • 软件采用图形化、可交互式界面,支持语音/遥控等多媒体,可与远程教学系统配套使用。

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