虚拟仪器技术在汽车检测与维修课程实验中的应用

姜继文

(安徽国防科技职业学院，安徽 六安 237011)

为了顺应现代汽车技术的发展和社会对技术技能型人才的要求，高职高专院校汽车检测维修技术人才的培养必须由理论教学向实验教学模式转变，重点突出学生实际动手能力和分析解决问题的能力培养。相关课程的设置和教学内容的构建应接近社会的发展和行业的需求，加大课程教学中实验内容的比例，改变传统实验教学的方法和模式。实践教学是培养学生动手能力的重要途径，在我国大力发展职业教育的今天，实验教学在高职院校中的作用将更为突出。

1 汽车检测与维修专业课程中实验教学现状分析

当前，很多高职院校在汽车检测专业教学中仍然沿袭传统的实践教学方法，课程实验方法以演示型、验证型居多，应用型、综合型较少，不能全面实现对学生创新意识和实践动手能力的培养，很难满足社会对汽车技术人才培养的需求。目前，在实体仪器设备下进行教学和实验的模式始终存在设备配置不足等问题。

(1)汽车检测与维修技术专业的部分课程内容涉及汽车整体和部分拆装检修的操作，比如:汽车发动机拆检、汽车传动系统拆检、汽车变速器拆检等等。而学生在对汽车拆装工艺不熟、汽车零部件结构识别不清的情况下直接在实体仪器设备上进行实验操作，破坏性大，给仪器设备维护带来不便，影响正常的实验教学环节，同时增加了教学成本。

(2)汽车检测与维修专业所涉及的检测、诊断课程较多，如汽车维护与保养、汽车性能检测、汽车综合故障诊断等。如果按照50人一个班的编制计算，汽车维护与保养项目实验操作5人一组，需要10个工位即10辆整车。班级人数多，学期开设的实验课程多，操作项目集中，需要的车辆工位也会增加，各院校须投入大量资金;若出现班级人数少，学期开设的实验课程少，操作项目分散，又会造成资源浪费的现象。

(3)由于汽车市场需求的差异性，目前汽车的品牌、厂家、车系等种类繁多，在汽车综合故障诊断课程的教学中，学校不可能完成汽车市场上所有品牌系列的汽车都进行实验项目操作。结合目前各高职院校经济条件而言，根本无法达到这样的教学需求。

以上汽车检测与维修专业课程中实验教学的局限性，在很大程度上抑制了实验教学的发展和汽车技术人才培养质量的提高。在汽车技术飞速发展的今天，现有的教育投入往往不能满足高额的仪器设备价格和技术快速更新的要求。针对此现象，可以利用虚拟仪器Labview技术，在现有仪器设备的基础上搭建硬件平台，建立测试速度快、实时性好、集成度高的虚拟仪器实验环境来满足教学需求。

2 虚拟仪器技术平台

虚拟仪器技术是一种借助于计算机平台的软硬件自动测试仪器装置。虚拟仪器主要以计算机硬件及软件系统为载体，将仪器植入计算机，根据用户测试的需要将数据采集和信号处理技术与计算机软硬件技术相结合，组成不同功能的数据采集系统装置，实现各种仪器的各项功能。

在虚拟仪器软件平台的发展进程中，美国NI公司的 Labview和 Labwindows/CVI最具代表性［2］。Labview是虚拟仪器技术领域内使用最为普遍的图形化语言工具，是获得广泛应用的一种信号采集和仪器控制软件，可支持多种操作系统。利用Labview可以方便地建立自己的虚拟仪器，生成所需要的汽车检测与维修专业课程实验中要求的图形化界面，并通过网络技术对课程实验进行监控，最终达到课程实验系统资源共享的目的。学生可以操控虚拟实验仪器，对课程中的实验过程进行模拟，观察实验现象，探究实验规律，从而开拓思路，激发学习兴趣。通过虚拟实验仪器，可以解决当前教学中存在的实验仪器设备数量少、技术落后、价格昂贵、通用性差等问题。

3 虚拟仪器技术在汽车检测专业课程的应用

3.1 在汽车电控系统检修课程中的应用

汽车电控系统元器件检测过程中，通常需要将非电量转化成电量进行测量，采用一般仪器设备如万用表、试灯笔等很难检测出器件的准确参数值，同时如果直接用检测工具在电控系统中测量还可能导致电路短路和器件烧毁。引入虚拟仪器Labview技术后，对现有汽车电子控制系统进行硬件装置设计，以发动机电子控制装置为例。根据检测需要，硬件装置选用发动机电控系统各种传感器、执行器、控制单元、信号处理器、采集卡等。在测试发动机运行工况数据时，采用虚拟仪器技术对发动机的实时转速、点火时间、燃油消耗量、负荷大小等参数进行调整，通过实验系统的计算机界面直观呈现发动机各工况测试数据分析结果，同时记录下学生选用的参数值，最后由虚拟仿真系统生成测试实验数据。

3.2 在汽车性能检测课程中的运用

在传统的汽车性能检测过程中，主要用到发动机综合分析仪、五轮仪、非接触式车速仪、四轮定位仪、反力式制动试验台、胎压监测系统等仪器设备，这些设备大多价格昂贵，测量误差大，数据处理精度低，操作繁琐。利用虚拟仪器构建的测试系统则可以方便地解决传统测试中的问题［3］。将虚拟仪器设备引入到各测试系统中，可完成输入输出数据采集、分析处理、结果显示等操作，并通过硬件接口与计算机相连，实现汽车性能测试参数的输入输出。操作者还可根据测试的需要对软件进行修改，增减仪器的功能模块。由虚拟仪器技术构成的汽车综合测试系统克服了传统检测仪器设备功能单一的不足，实现了全系统的数字化处理，提高了汽车动力性、经济性、操纵稳定性和行驶安全性等实验测量参数的精确度。

3.3 在汽车结构拆装与检修课程中的运用

针对专业课程中汽车结构拆装与检修对整车破坏性大、仪器设备维护不便等特点，利用先进的计算机虚拟仿真技术，通过简单的电脑操作完成对汽车整车各部件结构的拆检。学生可通过此功能模拟拆卸、检修、装配各部件及总成，了解拆卸、检修、装配的基本知识和工艺流程，然后由系统对学生完成的拆修情况自动进行评分。这种虚拟仿真技术既提高了学生的学习乐趣和效率，又减少了高职院校的设备投入。

3.4 在汽车故障诊断与排除课程中的应用

汽车故障诊断与排除是汽检与维修技术专业课程中的核心课程。在课程实验教学中，以目前汽车市场常用品牌的典型汽车常见故障为案例，采用虚拟仿真技术在计算机上模拟汽车整车各部件的故障，在故障诊断排故过程中用计算机虚拟仿真检测仪器，同时由系统对故障排除过程自动进行记录评分。虚拟仿真软件提供了真实的检测位置，规范了检测过程，为提高学生后期实践动手能力打下了扎实的基础。在此课程中引入汽车虚拟仿真技术，可加深学生对课程内容的理解，训练学生熟练使用仪器设备和快速查找故障原因、解决故障的能力。

4 结语

通过对虚拟仪器技术在汽车检测与维修专业课程实验中应用的介绍，可以看出虚拟仪器技术在高职院校实验教学中的重要地位。总的来说，虚拟仪器技术应用于实验，对高校实验教学是一种很好的补充和扩展，与传统的实验方式相结合，对培养学生的动手能力起到很好的辅助效果［4］。相信随着虚拟仪器技术的快速发展，开发和利用虚拟仪器系统必将成为改革实验教学的一个新的研究热点和发展方向。

［1］徐有栋.基于Labview的虚拟实验和远程实验室［D］.济南:山东大学，2005:20-30.

［2］邹翔，孙肖子.基于图形化编程语言Labview设计虚拟仪器的方法［J］.现代电子技术，2003(1):36-38.

［3］王建彬，李震，王介石.汽车检测技术中的虚拟仪器［J］.现代零部件，2007(8):58-60.

［4］钟云，陆鑫.基于记录对比的关联规则挖掘算法设计［J］.实验科学与技术，2006(2):48-51.