工程測(cè)試技術(shù)虛擬儀器實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)
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- 摘 要
實(shí)驗(yàn)在普通高等教育中占有非常重要的地位，它是對(duì)學(xué)生進(jìn)行素質(zhì)教育的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展，虛擬實(shí)驗(yàn)室應(yīng)運(yùn)而生。虛擬實(shí)驗(yàn)作為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)必要的有益補(bǔ)充，既能節(jié)約大量的教育經(jīng)費(fèi)，也使實(shí)驗(yàn)在時(shí)間和空間上得到有效的延伸。它在教育、科研等領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)新的發(fā)展方向，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)課題之一。因此，虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
本論文分別從基礎(chǔ)理論、技術(shù)方法和應(yīng)用開(kāi)發(fā)三個(gè)層面對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建做了比較全面的研究，著重研究了虛擬實(shí)驗(yàn)室的理論架構(gòu)、建模方法以及關(guān)鍵技術(shù)。
本文主要研究工作包括以下三個(gè)方面：
(1)對(duì)國(guó)內(nèi)外虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究狀況作了回顧，同時(shí)介紹了網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)發(fā)背景和意義，以及遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)發(fā)環(huán)境，即虛擬儀器技術(shù)和LabVIEW軟件，就它們編程的一些優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)給出說(shuō)明。還有對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，虛擬實(shí)驗(yàn)室的基本概念、框架結(jié)構(gòu)也作了說(shuō)明。
(2)構(gòu)建了基于LabVIEW的音頻信號(hào)采集分析虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。基于LabVIEW平臺(tái)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了音頻信號(hào)采集分析系統(tǒng)，具有信號(hào)采集、分析、波形顯示、存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)文件再調(diào)用分析等功能。
（3）完成了振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括硬件實(shí)現(xiàn)和軟件構(gòu)成。
關(guān)鍵詞：虛擬實(shí)驗(yàn)室；LabVIEW；數(shù)據(jù)采集；信號(hào)分析
目 錄
第1章 緒論 1
1. 1虛擬實(shí)驗(yàn)和虛擬實(shí)驗(yàn)室 1
1. 2虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究現(xiàn)狀 1
1. 3實(shí)驗(yàn)教學(xué)中虛擬儀器的應(yīng)用優(yōu)勢(shì) 4
1. 3. 2基于LabVIEW的虛擬實(shí)驗(yàn)室類(lèi)型 7
1. 4課題的背景和意義 7
1. 5論文的主要內(nèi)容 8
第2章 虛擬實(shí)驗(yàn)室的架構(gòu)理論 9
2 . 1虛擬實(shí)驗(yàn)室的架構(gòu)理論 9
2.2虛擬實(shí)驗(yàn)室的仿真建模方法 10
2.2.1建模與仿真 11
2.2.2虛擬實(shí)驗(yàn)室的仿真建模方法 11
2.3虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建技術(shù) 14
第3章 虛擬實(shí)驗(yàn)VI的設(shè)計(jì) 16
3. 1圖形化編程語(yǔ)言L(fǎng)abVIEW 16
3. 1. 1 LabVIEW簡(jiǎn)介 16
3. 1. 2 LabVIEW的分析軟件庫(kù) 17
3. 1. 3 LabVIEW編程的特點(diǎn) 19
3. 2 虛擬實(shí)驗(yàn)VI設(shè)計(jì) 22
第4章 外部非Nl采集設(shè)備的調(diào)用實(shí)現(xiàn) 30
第5章 聲音信號(hào)采集分析系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35
5. 1虛擬儀器創(chuàng)建過(guò)程 35
5. 2 聲卡工作原理 35
5. 3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 35
5. 3. 1硬件實(shí)現(xiàn) 35
5. 3. 2系統(tǒng)設(shè)計(jì) 36
第6章 振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì) 42
6. 1 硬件結(jié)構(gòu) 42
6. 2 軟件模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 44
6. 2. 1系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 44
6. 2. 2 程序設(shè)計(jì) 45
結(jié)論 49
致謝 51
參考文獻(xiàn) 52
第1章 緒論
1. 1虛擬實(shí)驗(yàn)和虛擬實(shí)驗(yàn)室
虛擬實(shí)驗(yàn)(Virtual Experiment)，就是在虛擬環(huán)境中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)是相對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)(Real Experiment)來(lái)講的，后者在實(shí)驗(yàn)中所采用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)對(duì)象、實(shí)驗(yàn)環(huán)境都是以實(shí)物形態(tài)出現(xiàn)的，而在虛擬實(shí)驗(yàn)中，這些實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)對(duì)象不是以實(shí)物形態(tài)存在的，而是以虛擬形態(tài)存在。虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程主要是對(duì)虛擬物的操作，可以由實(shí)驗(yàn)者部分或完全控制，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以被存儲(chǔ)、處理、再現(xiàn)，因此，虛擬實(shí)驗(yàn)可以不斷重復(fù)進(jìn)行。通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)，可以使實(shí)驗(yàn)者在進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)之前對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行熟悉，從而提高實(shí)驗(yàn)效率和減少不必要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備損失。
虛擬實(shí)驗(yàn)存在于虛擬實(shí)驗(yàn)室中，實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)對(duì)象和實(shí)驗(yàn)設(shè)備是由虛擬實(shí)驗(yàn)室提供的。虛擬實(shí)驗(yàn)室(Virtual Laboratory)是以計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)為支撐，使用軟件開(kāi)發(fā)工具實(shí)現(xiàn)的一種虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，通過(guò)開(kāi)發(fā)一系列虛擬實(shí)驗(yàn)組件來(lái)模擬和再現(xiàn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，使實(shí)驗(yàn)者脫離實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件的束縛，互動(dòng)的感受實(shí)驗(yàn)信息，在更加方便和快捷的條件下，通過(guò)一個(gè)具有豐富的界面信息、友好的互動(dòng)能力和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力的實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 ...
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