电子技术试验中虚拟仪器的应用

摘 要伴随计算机技术的飞速发展，为电子技术的试验提供了虚拟仪器应用的可能。通过打破传统仪器的笨重和应用范围的局限性，虚拟仪器可以为电子技术试验提高更为快捷、方便、灵活的应用方式。本文从虚拟仪器概述分析中，提出虚拟实验平台的组成方式，提供了虚拟仪器测量的实验实例。将电子技術试验中虚拟仪器的应用方式作为重点，旨在增强我国在电子技术试验中应用虚拟仪器的技术提升。

【关键词】电子技术 虚拟仪器 应用方式

1 虚拟仪器概述

虚拟仪器的概念由美国仪器公司在上世纪80年代提出，其核心理念在于将计算机作为仪器的硬件支持，在利用计算机的接收、运算、处理、回放、存储、显示、调用等能力，将其智能化管理的方式，把传统仪器的部分功能以计算机软件技术进行表达，从而在PC端进行结合与之融为一体，那么在其外观与功能完全接近于传统仪器的同时，也充分发挥出计算机智能资源的有效性，形成全新的虚拟仪器系统。很多高等院校在进行电子技术试验过程，都研发出适用于教学过程的虚拟仪器。很多仪器实现了频谱分析仪、时频分析、记录仪、示波器、信号源等不同功能。

2 虚拟实验平台的组成方式

实验所用虚拟仪器使用的平台，需要由软件和硬件两方面组成。在软件方面需要，在windows系统中，完成虚拟仪器的平台开发应用Lab Windows/CVI或者Lab View等，对虚拟的仪器库进行驱动，包括了信号源和示波器等多种仪器。同时其系列化的软件包也要进行示范程序的规划，实现虚拟实验平台的完整构成。而硬件部分的组成也包括，个人PC端计算机，能够具备应用编程软件的实际功能。而且其外部也要链接通用的测试平台，用于对不同数据进行信息采集。最终才能够完成对于数据通信和信号产生等不同功能的实现。而基于系列化实验模板的应用中，数字电路和模拟电路中，形成自身的基本电路单元，也就能够完成插接安装在其测试的硬件平台之上。

3 虚拟仪器测量的实验实例

在并联差动的运算放大器中，应用测量放大后的仪器电路。如果同相端的不同端口，在进行分别输入包括正弦波信号VS2与方波信号VS1。同时对其平衡电路结构进行设计，端口中A1和A2形成共模增益与其失调和漂移共同产生相应的误差电压，在通过相互作用进行抵消，从而完成输出差动，再由A3组成第二级放大电压V0输出，形成相对较大的共模信号。这一过程中如果需要进行硬件测试的情况下，需要信号发生器产生输入信号，与示波器信号共同完成实际测量。从而使实验人员能够从中得出相对精确的结果输出。

在通常情况下开发平台需要进行虚拟化的测量，当虚拟仪器与测量电路进行连接，信号发生器可以接到示波器的输出表达。那么从虚拟仪器上进行相关参数的设置与调整，就能够完成对于幅值和频率等输入信号的控制，那么也就能够得出相应的准确输出结果，同时也提升了实验精确度与实践工作的效率。当A1和A2两端分别进行输入时，方波信号和正玄信号都会从虚拟信号的发生器设备中产生。那么在进行通用测量阶段中，放大器前端显示出通用测量放大器的输出波形图。那么也就可以依靠相关数据分析出产生幅值和频率的波形图分析。在设备的显示部分能够观察到，由Lab VIEW语言开发环境设计的电子虚拟仪器，能够在仿真实验中得到具体应用，同时也能够具备不同方式的仿真处理功能，也就为实际实验功能提供了可以参考的教学辅助设备。

4 电子技术试验中虚拟仪器的应用方式

在电子技术实验中，虚拟仪器最为简洁的应用方式，就是代替常规实验工作中的部分传统仪器，例如示波器、函数发生器、万用表等。在其实验过程中，通过显示信号发生的波形进行记录，能够实现较高的实验效果。同时应用计算机模拟出，不同的函数发生器对其实验所需的信号进行激励，也就能够完成幅值、频率、波形等仪器产生的信号进行常规表达。那么在计算机通过虚拟方式表现出的示波器中，能够具备传统示波器的基本功能，包括策略实验电路的信号响应等情况。同时也能够记录显示和打印存储不同通道输入的波形，那么也就能够实现对应存储的曲线图进行回放。同时在回放过程中也能够实现包括速度调节或者暂停等功能。那么实验结果通过波形变化进行表达，也就能够为实验者提供更为准确的实验依据。同时对于不同波形图的打印，也便于实验者进行数据处理和统计。同步提升了实验效果以及实验效率。函数发生器在波形和平率等功能的显示中，对幅值和占空比以及偏置的测量通道，进行包括标尺比例和时基等数据的明确，在触发信号中的电平、沿口、类型等数据信息也可以由键盘或者鼠标进行直接控制，那么使用过程中也接近常规仪器的使用规律。但是基于虚拟仪器的强大功能，以及在分析处理过程中对于数据信息的准确控制，是完善电子技术试验的有效方式。而且同时对用户进行重新定义的过程中，也可以应用其他功能实现频谱分析仪器、温度计和数字万用表等功能，很大程度上提升了虚拟仪器的试验功能。

为保障虚拟仪器在电子技术试验中顺利达到试验目标，可以按照虚拟试验进行不同个方向的阶段性实施。首先，从夫利用现代计算机中的基础资源，对需要引进的软件或者仪器模块进行语言环境下的编写。同时模拟相应的实验仪器，以便实现其不同的应用功能。然后，实验者在利用计算机的实用功能上，选择对不同数据分析、存储、采集、传输、处理等功能的控制，在同一PC机中实现不同虚拟仪器的功能实现。例如数字存储示波器、智能信号发生器、频谱信号分析仪器、噪声测试仪器和数字电压表等。之后将其虚拟仪器应用于具体电子技术的实验中，完成对于常规仪器的取代，形成自行设计的操作控制方式。通过定义不同虚拟仪器的实现功能，以不同形式表达出检测的输出结果，便可以形成具体的实时数据分析。最后可以在虚拟仪器的应用中发现不同形式可能存在的应用弊端。那么对于这些弊端，实验者也要从中分析出可能存在的编程失误等情况。那么通过拓宽应用范围和纠正程序错误等方式，能够提升虚拟仪器的使用功能，那么就需要实验者对虚拟仪器进行二次开发，从而实现其虚拟仪器在使用过程中的具体功能实现，也包括电子技术试验中不同技术创新的功能体现。

参考文献

[1]沈茜.虚拟仪器在电子技术实验教学中的应用及前景[J].煤炭技术，2010（03）：105-107

[2]孙潇潇.虚拟仪器及其在技校电子技术课程实验教学中的应用研究[J].知识经济，2016（16）：85-86

作者简介

张宏（1966-），男，甘肃省甘谷县人。大学本科学历。现兰州石化职业技术学院副教授，研究方向为电子技术应用。

作者单位

兰州石化职业技术学院 甘肃省兰州市 730060