工程科技

《》2011年第3

期

基于LabVIEW的机械工程测试虚拟实验平台开发

殷

建

段宗银

244000）

（铜陵学院，安徽铜陵

摘要：结合当前高校的实验室建设和实验教学现状，探讨了虚拟仪器技术在高校实验教学中的应用前景。通过基于PC-

DAQ的测量系统在LabVIEW软件上开发机械工程测试实验平台,从而大大提高了实验教学的灵活性和适应性。

关键词：虚拟仪器；实验平台；机械工程测试中图分类号：TH703

文献标识码：A

文章编号：1672-0547（2011）03-0101-02

1.引言

大学实验教学在高等教育中起着及其重要的作用，它不仅是大学教学活动的重要实践环节，而且是教育部本科教学评估的一项重要内容。因此，进一步加强实验室建设，不断改革实验教学是十分必要的。传统的实验是基于实验室的物理实验条件、实验经费、实验环境来进行的，由于受实验场地、时间等限制，难以保证效果。

目前国内高等院校机械类专业普遍开设机械工程测试该课程主要讲授机械工程领域常见的各种物理量技术课程。

和物理现象的测试与分析方法，是一门培养学生实践技能的主要课程[1]。由于其丰富的实践性，它的一个重要环节就是机械工程测试实验。实验教学的目的不仅是对理论教学的验证，更重要的是训练学生实际的工程测试能力。由于该课程内容宽广，所需实验仪器较多，随着科学技术的飞速发展，测试仪器更新换代很快，很多院校尤其一般的普通本科院校，由于实验经费有限，若采用传统的仪器设备需要购买多套不同类型的设备，投资大而且不利于学生的动手实践。为了改变这一现象，充分发挥网络技术和虚拟仪器的优势，开发一套基于虚拟仪器的通用实验测试平台，不但满足工程测试教学实验需要，而且可以培养学生的创新精神，提高学生的工清华大学利用虚拟仪器技术建立了汽车发动机虚拟程素质。

检测系统，取得了非常好的效果；南京大学建立了分析化学虚拟实验室，可以通过虚拟仪器对实验进行虚拟操作；浙江“大学工程化学实验系统VLABS”基于网络虚拟现实大学的

技术，建立了一系列工科化学网络仿真实验。

2.虚拟仪器技术及在实验教学中应用

虚拟仪器本质上是利用PC机强大的运算能力、图形环境和在线帮助功能，建立具有良好人机交互性的虚拟实验仪虚拟仪器构成包括硬件和软件两个基本要素。硬件主要器。

分析是获取真实的被测信号，而软件作用是控制数据采集、处理、显示等功能。虚拟仪器借助于计算机的软硬件平台，配

以少量的辅助设备（或器件），构成功能适合用户的仪器。

LabVIEW是美国国家仪器公司（NI）的创新软件产品，其全称为LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWork－bench(实验室虚拟仪器工程平台)，是一种基于G语言（GraphicsLanguage,图形化编程语言）的测试系统软件开发LabVIEW已经成为测试领域应用最广泛和最平台[2]。目前，

有前途的软件开发平台之一。在LabVIEW这个高效的虚拟仪器开发平台上，学生利用图形语言开发各种仪器，综合应用所学的各学科知识，在普通计算机上构建一个个人实验室，利用数据采集卡完成各种物理量的测量，完成机械工程学生通过鼠标或键盘操作虚拟仪器面板上的旋钮测试实验。

开关和按键，设置各种工作参数，启动或停止仪器。虚拟仪器扩展了常规仪器的功能，传统测试仪器一般只能单独测量某一个物理量，而虚拟仪器可以构造出不同功能的测量系统，信息综合及控制。这可以完成对多个参量的自动测量分析、

样使得学生摆脱传统仪器功能单一固定的束缚，可以充分发挥学生的积极性和创造性，有利于培养学生的创新思维和工拓展了虚拟仪器的程实践能力。随着网络技术的迅速发展，

应用范围。利用局域网或INTERNET可实现远程测量的功能，构成一个远程虚拟仪器实验室，不但昂贵的硬件资源可以共享，也是大量实际问题的解决成了可能[3]。

3.机械工程测试虚拟实验平台

针对机械工程测试系统的基本结构、测试功能特点以及数字化测试的一般实现技术等因素，采用面向对象技术，对机械工程虚拟测试系统进行充分的系统分析，选择Lab－VIEW开发平台进行软件模块和测试程序的研究[4]。

3.1信号处理实验平台

信号处理是工程测试的一个重要环节，只有通过这个环节才能获得反映被测对象状态和特征的明确信息，能够充分我们设计体现虚拟仪器技术在机械工程测试中的巨大优势。的数字信号处理实验教学平台（如图1、2所示）充分考虑到

收稿日期：2011－04-11

作者简介：殷建（1974-），男，安徽铜陵人，铜陵学院机械工程系讲师，硕士。

基金项目：2008年铜陵学院教研项目《基于labview虚拟仪器技术的机械工程测试虚拟实验平台开发》研究成果。

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