工程測試技術(shù)虛擬儀器實驗室的設(shè)計
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- 摘 要
實驗在普通高等教育中占有非常重要的地位，它是對學(xué)生進行素質(zhì)教育的一個重要環(huán)節(jié)。隨著計算機技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展，虛擬實驗室應(yīng)運而生。虛擬實驗作為傳統(tǒng)實驗的一個必要的有益補充，既能節(jié)約大量的教育經(jīng)費，也使實驗在時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，是實驗教學(xué)的一個新的發(fā)展方向，是當前研究的熱點課題之一。因此，虛擬實驗室的構(gòu)建具有重要的現(xiàn)實意義。
本論文分別從基礎(chǔ)理論、技術(shù)方法和應(yīng)用開發(fā)三個層面對虛擬實驗室的構(gòu)建做了比較全面的研究，著重研究了虛擬實驗室的理論架構(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方面：
(1)對國內(nèi)外虛擬實驗室的研究狀況作了回顧，同時介紹了網(wǎng)絡(luò)實驗室的開發(fā)背景和意義，以及遠程實驗室的開發(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)勢和特點給出說明。還有對虛擬現(xiàn)實技術(shù)，虛擬實驗室的基本概念、框架結(jié)構(gòu)也作了說明。
(2)構(gòu)建了基于LabVIEW的音頻信號采集分析虛擬實驗系統(tǒng)。基于LabVIEW平臺設(shè)計開發(fā)了音頻信號采集分析系統(tǒng)，具有信號采集、分析、波形顯示、存儲以及數(shù)據(jù)文件再調(diào)用分析等功能。
（3）完成了振動測試系統(tǒng)的設(shè)計，包括硬件實現(xiàn)和軟件構(gòu)成。
關(guān)鍵詞：虛擬實驗室；LabVIEW；數(shù)據(jù)采集；信號分析
目 錄
第1章 緒論 1
1. 1虛擬實驗和虛擬實驗室 1
1. 2虛擬實驗室的研究現(xiàn)狀 1
1. 3實驗教學(xué)中虛擬儀器的應(yīng)用優(yōu)勢 4
1. 3. 2基于LabVIEW的虛擬實驗室類型 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 虛擬實驗室的架構(gòu)理論 9
2 . 1虛擬實驗室的架構(gòu)理論 9
2.2虛擬實驗室的仿真建模方法 10
2.2.1建模與仿真 11
2.2.2虛擬實驗室的仿真建模方法 11
2.3虛擬實驗室的構(gòu)建技術(shù) 14
第3章 虛擬實驗VI的設(shè)計 16
3. 1圖形化編程語言LabVIEW 16
3. 1. 1 LabVIEW簡介 16
3. 1. 2 LabVIEW的分析軟件庫 17
3. 1. 3 LabVIEW編程的特點 19
3. 2 虛擬實驗VI設(shè)計 22
第4章 外部非Nl采集設(shè)備的調(diào)用實現(xiàn) 30
第5章 聲音信號采集分析系統(tǒng)設(shè)計 35
5. 1虛擬儀器創(chuàng)建過程 35
5. 2 聲卡工作原理 35
5. 3 系統(tǒng)功能設(shè)計 35
5. 3. 1硬件實現(xiàn) 35
5. 3. 2系統(tǒng)設(shè)計 36
第6章 振動測試系統(tǒng)設(shè)計 42
6. 1 硬件結(jié)構(gòu) 42
6. 2 軟件模塊設(shè)計與實現(xiàn) 44
6. 2. 1系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 44
6. 2. 2 程序設(shè)計 45
結(jié)論 49
致謝 51
參考文獻 52
第1章 緒論
1. 1虛擬實驗和虛擬實驗室
虛擬實驗(Virtual Experiment)，就是在虛擬環(huán)境中進行的實驗。虛擬實驗是相對真實實驗(Real Experiment)來講的，后者在實驗中所采用的實驗設(shè)備、實驗對象、實驗環(huán)境都是以實物形態(tài)出現(xiàn)的，而在虛擬實驗中，這些實驗設(shè)備和實驗對象不是以實物形態(tài)存在的，而是以虛擬形態(tài)存在。虛擬實驗的實驗過程主要是對虛擬物的操作，可以由實驗者部分或完全控制，實驗的結(jié)果可以被存儲、處理、再現(xiàn)，因此，虛擬實驗可以不斷重復(fù)進行。通過虛擬實驗，可以使實驗者在進行真實實驗之前對整個實驗進行熟悉，從而提高實驗效率和減少不必要的實驗設(shè)備損失。
虛擬實驗存在于虛擬實驗室中，實驗環(huán)境、實驗對象和實驗設(shè)備是由虛擬實驗室提供的。虛擬實驗室(Virtual Laboratory)是以計算機軟硬件技術(shù)為支撐，使用軟件開發(fā)工具實現(xiàn)的一種虛擬實驗環(huán)境，通過開發(fā)一系列虛擬實驗組件來模擬和再現(xiàn)真實實驗環(huán)境、實驗設(shè)備和實驗過程，使實驗者脫離實際實驗條件的束縛，互動的感受實驗信息，在更加方便和快捷的條件下，通過一個具有豐富的界面信息、友好的互動能力和強大的數(shù)據(jù)處理能力的實驗環(huán)境進行實驗。 ...
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