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近年来各高校纷纷扩招,学生人数急剧增加,实验室的设备和规模大多难以满足需要,实验室常规设备有的已经老化或技术上落后,如果大量增加常规仪器、仪表的配置,学校财力难以支付。又因为基础实验室是面向所有的工科专业,任务异常繁重,实验室常常只能应付学生按教学大纲要求做一些最简单的验证实验,学生很少有机会去反复熟悉常用仪器仪表的使用,更很少有机会做设计性实验,这对调动学生积极性,培养创新精神,加强实际动手能力都十分不利。
虚拟仪器的出现很好的解决了这个问题。随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高度发展及其在电子测量技术与仪器上的应用,电子测量仪器的功能和作用已经发生了质的变化。虚拟仪器这种计算机操纵的模块化仪器系统,因其强大的数据处理能力和方便的用户自定义功能,在世界范围内得到了广泛的认同和应用,虚拟仪器的产生也给测控领域带来一次革命性变化。
虚拟仪器系统的设计包含两个部分内容,硬件设计和软件的设计。硬件的主要功能是获取现实环境中的被测信号,实现数据采集。软件定义了仪器的功能。
本文首先介绍虚拟仪器的基本概念和原理,以及其与传统仪器仪表的区别对比。其次介绍虚拟仪器的结构特点以及软件、硬件的实现方法,重点研究了虚拟仪器的软件设计,以图形化编程语言LabVIEW为开发平台,开发设计出适合于电子技术实验室使用的虚拟示波器、虚拟函数信号发生器等电子设备,突出虚拟仪器硬件设备软件化、单一设备多功能化等特点。同时,设计实现的水位测试显示仪进一步显示出LabVIEW设计的简单易行、强大的数据处理能力、方便的数据分析能力和直观的显示能力。
虚拟仪器在解决学校仪器设备缺乏或过时陈旧严重影响教学效果,实验设备的高利用率又容易造成仪器损坏等方面有重大意义。