互联网+虚拟仪器在电子技术实验教学中的应用

严桂林 谢海武

摘 要：随着计算机网络技术的发展和应用，人们的生产生活方式发生了深刻的变化，互联网思维日益深入人心，互联网+也已经在各行各业产生飞速的发展。对于电子技术实验室建设而言，将互联网思维应用到日常实验教学环节当中，能够为实验教学提供极大地便利，提高实验教学的质量，科学监控实验进程，同时也为学生和教师之间高效的信息交流提供极大地便利。文章主要讨论互联网+虚拟仪器技术在电子技术实验教学中应用的相关问题。

关键词：互联网+；虚拟仪器；电子技术实验

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）17-0097-03

Abstract： With the development and application of computer network technology， profound changes have taken place in people's production and life style. Internet thinking is getting more and more popular. The Internet plus has also taken rapid development in all walks of life. Applying Internet thinking to daily experimental teaching could greatly facilitate experimental teaching， improve the quality of experimental teaching， scientifically monitor the experimental process and provide great convenience for efficient information exchange between students and teachers. This paper mainly discusses the related problems of the application of Internet plus virtual instrument technology in electronic technology experiment teaching

Keywords： internet plus； virtual instrument； electronic technology experiment

引言

基于互聯网+虚拟仪器技术的电子技术实验教学就是将互联网思维应用于电子技术实验教学当中，利用互联网络的实时数据传输，对学生的实验过程进行监控，教师通过互联网终端为学生分发实验任务和实验仪器数据，对学生的实验数据进行评判，同时可以监控各种实验仪器设备，对发生故障的实验仪器进行定点检测和维护，利用这种互联网思维课极大地提高实验教学的效率，杜绝学生在实验操作过程中的违规和作弊行为。因此，采用互联网+虚拟仪器的电子技术实验教学方法是极具优势的一种实验教学形式。

一、互联网+虚拟仪器技术的电子技术实验室结构

基于互联网+虚拟仪器技术的电子技术实验系统主要采用实体仪器加虚拟仪器和网络技术构建而成。就硬件设备而言，采用具有数据传输功能的仪器仪表是其主要硬件设备，将仪器仪表的测量数据通过通信接口传输至计算机，计算机系统中主要采用虚拟仪器技术来重构仪器仪表。虚拟仪器通过各类通信方式，例如USB、CAN总线或者RS232、485等，借助网络与实体仪器仪表交换数据，从而实现远程数据监控，这样实验教师只需通过计算器终端便可实时掌握各个终端仪器仪表的运行情况，也就掌握了各组实验学生的实验数据，从而降低了劳动强度，提高工作效率。基于互联网+虚拟仪器技术的电子技术实验系统架构如图1所示。

系统中每一组的实验仪器由信号发生器、示波器、万用表和电源组成，这四类仪器基本可以满足电子技术实验所需的仪器仪表。由于需要将仪器测量数据通过网络传输，所以需选择带有USB数据接口的仪器，例如由泰克生产的示波器、万用表、信号发生器都带有USB接口，根据实验室规模和实验学生组数来配备相关数量的实验仪器和仪表即可。由于USB通信距离较短，不适合远距离传输，故需将数据通过USB-WIFI数据转发器接入网络。教师通过与网络相连的终端计算机就可查看每一组的实验数据，对每一组的实验过程进行监控。

二、实验系统建设

根据试验系统架构，采用合适的仪器仪表将是决定系统功能实现的重要环节，本系统主要采用泰克公司的数字存储示波器TBS1104、5.5位台式数字万用表2110、任意波形函数发生器AFG1062和3路可编程直流电源2231A-30-3，每台仪器都带有USB接口，可以向主机传送数据和接收主机控制命令。另外需配备泰克智能实验室管理系统TekSmartLab。TekSmartLab是泰克开发的为教学实验室提供的基于网络的仪器管理解决方案，具有更高效的实验室体验。通过TekSmartLab与大批仪器组成的网络配置系统，教师只需点击一下鼠标，就可以方便地设置网络内的仪器设备，不需要教师去手动配置仪器。学生可以通过智能设备以无线方式检测和保存测试结果，并向教师上传实验数据。而传统教学实验室中的实验数据需手动记录数据，一次只能记录一台仪器。由TekSmartLab构建网络结构如图2所示。

图中TBX3000A通过USB 电缆连接和控制仪器，TBX3000A有一个局域网端口，可兼容USB无线网卡，可以通过WI-FI连接组成无线网络与实验室服务器上的TSL3000B软件通信。在实验室服务器上安装TSL3000B服务器端软件，可以实现与每个工作台上的TBX3000A通信，通过TSL3000B软件，教师能够集中控制大批仪器，学生也能够在线检索和保存测试结果。

TSL3000B软件安装与实验室服务器端，軟件界面如图3所示。

三、实验系统测试

实验以高频电路实验-电容反馈三点式振荡器实验为例进行试验系统测试。首先启动仪器，启动服务器TSL3000B软件，打开对应组号的仪器界面，如图4所示，点击进入，点击新建实验，打开仪器界面，设置课程名称，设置好示波器、信号发生器等仪器的参数，如图5、图6所示。本次试验共有五组实验小组，在新建课程界面选择组号点击应用，等图标变为绿色即表示相关组号的仪器设置完毕，即可进行实验了，如图7所示，图8为实验测试实物图。

在实验过程中，教师可随时打开对应组号仪器界面观察当前实验波形数据，实现实验过程全程控制，如果学生在实验过程中出现仪器调节失误，教师可远程为学生调试仪器，解决问题，如图9所示：

学生实验做完后，需提交实验数据，教师通过在服务器端学生对应组号的仪器实验数据比对即可完成学生本次实验效果的评价，以防止学生抄袭实验数据。

四、结束语

基于互联网+虚拟仪器的架构，可以充分解放实验教师的双手，解决诸如电子技术实验等基础实验课实验学生过多，一名实验教师无法实现对所有学生的实验过程监控，学生互相抄袭实验数据等问题，从而提高实验教学的质量。随着互联网技术的发展，未来的实验室应更加的智能化、网络化，采用“云实验室”，大数据分析等先进手段，可为学生、教师提供更加实时、便利、智慧的实验服务体验。

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[9]泰克官网[DB/CD].http：www.tek.com.cn.