基于虚拟仪器的综合实验室平台探索

刘文静

摘 要：基于虚拟仪器的综合实验室平台的探索，能够构建一个完善的能完成多学科实验的综合实验会平台，更好地完成校园实验室资源共享，使得学生可以远程操作实验，也能促进教师与学生在实验上的沟通交流。本文通过研究综合实验平台的结构与模式，了解其的软件构建以及实现过程，探索基于虚拟仪器的综合实验室平台，以供参考。

关键词：虚拟仪器 综合实验 平台探索 资源整合

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1003-9082（2019）05-0-01

一、综合实验平台的结构与模式

目前我国已有的虚拟仪器实验室主要是针对某一课程的实验内容进行设置，以保证最后的研究内容，是以数据采集卡与虚拟仪器试验箱为基础完成的结构模式的建设。还有部分的综合实验平台会向着网络虚拟实验室的方向不断地发展。随着网络技术的不断提高，基于虚拟仪器的综合实验室建设能够最大程度的完成资源共享。笔者在文中所研究的综合实验室便是以虚拟仪器为基础，以本校现有的电子信息课程实验硬件为辅助的能够完成多种实验的虚拟仪器综合实验平台，主要是以校园网完成实验仪器的资源共享，以远程操作的技术让学生完成实践。研究综合实验室平台的目的，是为了保证以学校现有的资源为基础，让学生尽可能的接触实验内容，保证最大程度的利用学校的资源。

二、综合实验平台的软件构建以及实现

数据采集通信板块、信号处理板块、实验选择板块等内容组合成为了综合实验室的平台软件。

1.数据采集与通信板块

综合实验室平台中所包含的硬件一起较多，使得平台需要大量的数据接口。为了保证平台的主机能够与多个硬件一起通信，可以选择一些硬件采集设备做种中介完成数据的连接与通信。由此可知，本平台软件的数据采集模块有各种不同的数据通信方式，学生可以选择不同的控件来完成对于数据的采集与通信。

2.信号处理板块

部分实验硬件仪器的时间较久，存在一定的老化现象，也会使得信号噪音的影响越来越严重，阻碍了学生对于信号数据的采集。因此，必须要及时的对于实验信号进行滤波降噪工作，才能更好地完成信号数据的采集。对于上机位输出的信号，则是要根据输出信号的性质进行处理，结合通信接口的协议，将数据转换成为数据包，完成数据的采集与输出。

3.实验板块

虚拟仪器课程实验、微机实验、自控实验等内容都是实验板块重视的内容。综合实验平台以虚拟仪器课程的实验为主要内容，以AD-300实验仪为基础完成十多个主要的实验。而微机实验、自控实验等则是通过虚拟仪器Labview完成硬件仪器的软件化，使得虚拟仪器界面化，有利于学生更为便捷的完成实验操作。试验箱的实验任务还是以原本的实验内容为基础，与之前存在差异的步骤是信号分析和控制变成虚拟仪器平台的工作。

4.网络发布板块

为了保证保证综合实验室能够面向全校学生开放，该实验室必须以校园网为平台，以虚拟仪器网络通信板块等功能为辅助完成实验室平台的网络化。实现实验室平台的网络化，能够让学生在日常闲暇时通过校园网的端口进入实验室平台，完成实验的学习、操作与复习，教师也可以通过校园网为学生安排下一届实验课的内容，便于学生更好地掌握实验内容。

Labview Web Server功能比较适合操作，同时能兼顾其他技术能实现的大部分功能。根据调查可知，DataSocket技术在数据共享以及实时数据发布的范围内使用频率较高，但是由于其安全隐患较多，通用性较差，所以本校在研究探索实验平台的过程中，是采用Labview Web Server功能试验网络发布板块功能的。试验创建之后，学生可以在Labview的Tools选项中选择Webpublishing tool内容，还需要设置相关的功能选项才可以进行使用。学生可以通过自己的电脑完成HTML文件的浏览，其优点在于学生可以不安装Labview，只需要安装运行引擎。

5.设计性实验板块

设计性实验时在学生理解实验原理知识的基础上，结合实验目的的内容，灵活的应用自身所学習的知识与技能，创造性的完成思维与实验活动。因此，设计性实验板块需要通过预留的数据传输端口，为学生提供自主创新设计实验的机会。在设计性实验板块中，主要是通过具有引导性的方式设置上下机位，借此完成数据采集与控制例如声卡、USB接口等。这些都在学生的电脑终端设置有硬件接口。学生通过声卡采集从耳麦中传来的声音，以自身能力与需求为基础，创新设计虚拟的示波器与声音分析仪，也可以设计信号源来完成音乐的播放。学生也可以通过以太网卡，创新实验设计以局域网为基础的数据传输方式或是聊天对话方式，除此之外，学生还可以以USB接口设备为基础设计传输文件的虚拟接口程序，便于电脑文件的传输等。

三、实验过程

学生在平台软件主界面的菜单功能键进行选择，利用已有的功能板块完成相对应的课程实验，保证学生的完整操作。笔者以虚拟仪器技术课程实验为例，完成综合实验室额系统测试工作，整个工作的完成氛围以下三个步骤：

第一，将实验仪器（如Labjack u12、AD-300实验仪等）链接到主机上，接好每一个实验板块所需要的信号线。

第二，单击虚拟仪器实验按钮，就可以成功的进入到所选课程的实验主界面，学生可以根据自身的实验需求选择相对应的功能按键。

第三，笔者以交通灯的实验为例，奠基主界面的交通灯选项，进入交通灯板块控制实验，学生需要设置相关的参数（如红绿灯倒计时等）。根据相关的实验数据显示，实验程序与实验仪器链接通信过程正常，实验模拟控制过程正常，由此可以得出结论，笔者在文中所构建的以虚拟仪器为基础的综合实验室平台能够为学生的学习与教师的教学带来有效的、可靠的、便捷的帮助。

结语

根据文中内容可知，综合实验平台软件对于本校的多种实验教学都产生积极的作用，学校与教师应当重视以虚拟仪器为基础的综合实验平台的开发与利用，合理科学的设计各个板块的内容，为学生的学习创造更好地条件。

参考文献

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