虚拟实验技术的应用研究

论文摘要

实验是教学活动中一个必不可少的环节,尤其是电工电子等实践性很强的专业,实验教学更是至关重要。然而,实验可能是最为昂贵的教学活动,构建一个实验室需要投入大量的资金来购置仪器并承担着高昂的维护费用;其次,随着科学技术的不断发展,原有的实验设备由于陈旧老化等原因,难以满足实验教学的要求;再者,网络教学已被认为是现代教育的一种新模式,但如何解决网上实验也是亟待解决的问题。本文介绍了一种如何创建基于Internet的网络虚拟实验系统的新方法。系统的体系结构采用浏览器/服务器模式实现,实验者通过IE浏览器就可远程访问服务器。采用LabVIEW 7.1虚拟仪器开发环境设计出友好的人机交互界面,通过NI公司PCI-6220多功能采集卡的数字I/O口实现测试点、实验项的切换,由模拟I/O口完成被测量的采集。选取较有代表性的实验并进行归类组合,实现智能化的实验课件电路板设计。采用远程面板技术实现系统的远程通信。设计本实验系统主要包含以下几方面的工作:硬件设计、软件设计和远程通信。实验系统的硬件设计包括:工作原理、硬件构成和主要硬件电路介绍,主要阐述了实验课件电路板的设计特色;实验系统的软件设计包括:LabVIEW开发环境的特点、体系结构、设计流程图,重点阐述了“单级放大电路”的前面板及框图程序设计;在实验系统的远程通信中阐述了基于远程面板技术的网络化通信过程,同时给出了“单级放大电路”和“负反馈放大电路”的测试结果。目前,本实验系统可以实现模拟电子电路的部分实验,实验结果证明了本设计方法具有良好的实用性。它将实际硬件操作与仿真设计、虚拟仪器与网络技术相结合,打破了传统实验受时间、地点的限制,同时也避免了软件仿真的结果过于理想。随着课题的继续深入,将进一步充实网络虚拟实验室系统,更好的为实验教学服务。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 虚拟实验室的概念和分类
• 1.2.1 虚拟实验室的概念
• 1.2.2 虚拟实验室的分类
• 1.3 国内外的研究现状
• 1.3.1 国外研究情况
• 1.3.2 国内研究情况
• 1.3.3 研究现状总结
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第二章 虚拟实验系统的硬件设计
• 2.1 概述
• 2.2 系统的工作原理
• 2.3 系统的硬件构成
• 2.4 主要硬件电路介绍
• 2.4.1 数据采集卡
• 2.4.2 模拟开关
• 2.4.3 单级放大电路
• 2.4.4 负反馈放大电路
• 2.4.5 比例求和运算电路
• 2.4.6 通用接口定义
• 2.5 本章小结
• 第三章 虚拟实验系统的软件设计
• 3.1 LabVlEW 软件介绍
• 3.2 实验系统的体系结构
• 3.3 实验系统的设计流程
• 3.4 实验系统的主框图
• 3.5 自制仪器控件
• 3.6 单级放大电路的软件设计
• 3.6.1 实验参数设置面板
• 3.6.2 静态工作点分析面板
• 3.6.3 交流放大分析面板
• 3.6.4 频率特性分析面板
• 3.6.5 输入输出电阻分析面板
• 3.6.6 实验结果显示面板
• 3.7 本章小结
• 第四章 虚拟实验系统的远程通信
• 4.1 远程面板技术概述
• 4.2 配置 LabVIEW Web Server
• 4.3 在 LabVIEW 环境中操作 Remote Panel
• 4.4 在网页中操作 Remote Panel
• 4.5 本章小结
• 第五章 虚拟实验系统的实现
• 5.1 实验系统主面板
• 5.2 单级放大电路测试结果
• 5.3 负反馈放大电路测试结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 附录
• 致谢