虚拟仪器在电子技术试验中的有效运用

摘 要：近年来，随着我国科学技术水平的提高，社会经济的快速发展，电子技术也随之迅猛发展。文章在电子技术试验的基础上对虚拟仪器的使用方式进行了分析与研究，概述了电子技术实验中虚拟电子技术试验平台的构建方式，在实验模型分析的基础上验证了电子技术试验中虚拟仪器的使用结果。

关键词：電子技术试验;虚拟仪器;有效应用

0   引言

现如今，电子技术试验室包含传统仪器与试验箱等内容，但对于传统的试验箱以及传统仪器来说，其功能特征较为传统、固定，因此只能开展规定项目的电子技术试验，无法扩展电子功能[1]。在开展电子技术试验的过程中都需要对单独的试验箱进行使用，因此拥有较多的仪器台数，具有接线复杂程度高以及体积大的特点，因此明显提高电子技术试验的效果[2]。因此，对电子技术实验中虚拟仪器的使用方式进行研究与分析具有十分重要的现实意义。

虚拟电子技术试验平台主要包含硬件与软件两个部分，其中硬件具有系列化试验模板、外置式通用测试平台以及个人计算机PC等，而软件具有系列化示范程序软件包以及基于Windows环境下虚拟仪器软件开发平台LavView与虚拟仪器库等[3]。PC计算机而言可快速、稳定地运行图形化编程软件。外置的测试平台包含数据通信、信号产生以及数据采集等多样化功能[4]。对于系列化的数字模板而言，其基本单元具有内部模拟与数字电路等内容，在对硬件测试平台进行连接后，应严格测试相关试验算法所得到数据的准确性。开发平台LavView与虚拟仪器库是基于Windows环境进行运行与测试的，并且其中具有的虚拟仪器软件包含信号源、示波器等多种驱动程序。

1  虚拟化电子技术试验平台设计

1.1 虚拟化电子技术试验平台硬件设计

对于计算机应用程序来说，在对硬件程序开展设计工作的过程中，工作人员可针对试验箱、电路板以及自身需求进行分析与整合，使用数据采集卡的方式连接计算机和试验电路，从而对电子技术试验电路板进行合理设计[5]。

1.2 平台软件设计概述

相关工作人员在开展电子技术试验硬件设计工作的过程中，可对已有设备例如电子线路板等设备进行使用，在对电子技术试验软件模块开展实际工作时，可将Web制作技术融入LavView开发平台，帮助设计工作人员开展测量试验设计工作与仿真试验的设计工作[6]。同时，其核心内容为Web服务，可使用服务器来控制对电子技术试验的所有流程。随后可对充足的冗余空间进行设置，从而确保虚拟电子技术试验系统在后期运行过程中的安全、稳定。

1.3 交互协议设计概述

对于平台数据的交互过程来说，主要交互数据信息内容为试验过程中所获取的数据信息。因此工作人员可基于LabView网络开发工具包并通过Internet Developer Toolkit的方式对电子技术试验数据的交互协议进行合理、有效的设置。在使用公共网关接口的同时，应基于TCP/IP协议来开展客户机与服务器的数据信息交互活动。

2  虚拟化电子技术试验平台概述

2.1 机械结构模态分析试验

机械结构模态分析试验的主要分析内容为机械结构模型，对于LabView开发平台来说，使用C++为面向对象的编程语言，随后模态分析某刹车盘。在分析刹车盘的模态频率、模态阻尼比等因素后，可使用虚拟仪器技术的方式来判定模态分析的有效性。在分析模态试验的过程中，可以使用LabView开发工具来进行数据限制程序、数据控制程序以及数据采集程序进行编写，在对模态参数识别算法进行编写的工程中，可使用C++编程语言。随后将该算法与LabView开发程序进行嵌入，这种方式不仅可对电子技术试验程序进行简化，确保模态参数的有效识别，还可对电子技术试验的成本进行科学降低。在对待测系统进行试验的过程中，相关工作人员可使用软件设计方案对数据储存程序、数据限制程序、数据控制程序以及数据采集程序进行编写，随后激振前两个点位，并对模态参数识别算法进行编写。随后通过力传感器来帮助待测系统与激振器形成耦合反应，从而帮助工作人员获取合理的激振力信号数值，还可将加速度传感器信号采集器通道与力传感器信号进行有效连接，在开展滤波调节、放大处理后开展A/D变换，最后通过计算机开展数据信息的分析工作与处理工作。

2.2 模态识别算法设计概述

为了确保LabView平台可以有效应用数据采集卡，工作人员可通过采集卡中具有的动态链接库文件。LabView平台可提供调用库中的函数，随后开展数据信息的采集工作。其中，在应用调用库函数之前工作人员应对函数返回的数据类型进行确认，明确其是Void类型还是Integer类型，并对调用库函数的调用规程进行明确，应了解是属于Win32，DtdCall，C中的哪种。此外，还应明确函数所需参数、调用库的函数位置以及参数的传递顺序等内容。随后，在应用调用库函数的过程中，相关工作人员可在程序框图内放置CLF节点，并在CLF节点配置兑换框中执行点击右键的操作，对选项“Browse？”选项进行选择。随后将弹出文件选择对话框，此时可对DLL文件进行选择，并对文件中所包含的函数库进行监测，这时工作人员可手动设置函数相应的输入输出参数，比如选择相应的API函数并编写至FunctionName下拉列表中。随后根据Windows API函数中的StsCall选项，设置对应的ua300.dll函数的返回参数。在点击Add a Parameter按键后可工作人员可添加新的输入参数。

对于多频率模态识别算法来说，主要针对已有的试验方式对系统动态特性进行分析与研究，对于分析技术而言，其核心内容为多点激振模态分析技术，其识别算法为多输出与多输入频域正交多项式模式。可通过频率相应函数矩阵来科学有效的构建矩阵多项式识别模型，并使用最小二乘法对模型系数矩阵进行计算，对系统的极点进行获取，最终完成模态识别算法的设计工作。

3 虚拟仪器在电子技术试验教学中的应用

3.1 通过虚拟仪器开展多媒体演示实验

对于电子技术试验教学来说，主要可对学生的实践操作能力以及手动能力进行培养，同时帮助其开发创造性思维，在教师的引导下，对试验问题与试验现象进行观察与分析后提高学生的综合素质水平。在电子技术试验教学过程中，传统的仪器无法让学生观察整体实验的操作过程，使教学达不到应有的效果。而虚拟仪器的使用具备其独特的优势之处，可很好地与实际课堂教学融合，不仅可提高教学效率和教学质量，还可提升电子技术试验教学的现代化水平，并对学生的主观性与能动性进行了培养。

3.2 构建学习兴趣小组

但部分学生的学习能力较弱且基础知识掌握程度不高，开展电子技术试验课程会让该部分学生对学习产生相应的抵触心理。虚拟仪器的使用，不仅可提高教师的教学效率以及教学质量，还可激发学生的学习积极性。学生通过虚拟仪器学习电子技术试驗的过程中，可使用虚拟仪器来对部分试验进行自主设计，不仅可对学生的创新能力进行培养，还可有效激发起学习兴趣。而学习兴趣小组的构建不仅可提高学习质量以及学习效率，还可培养学生的团结合作能力，从而提高教学效果。

4  结语

现如今，随着我国科学技术水平的快速提高以及社会经济的不断发展，各行各业都得到可快速发展。在电子技术试验的过程中，虚拟仪器的使用不仅可简化电子技术的试验过程，还可提高电子实验数据处理的精确程度，缩小仪器硬件的体积，因此具备较强的实用性与经济性。在对电子技术试验开展设计工作的过程中，可针对传统电子技术试验并使用LabView平台，对其中所开发的虚拟实验工具进行使用，从而对试验质量以及试验效率进行提升。

[参考文献]

[1]宋雨潭.论电子技术试验中对虚拟仪器的有效运用[J].电子测试，2019（10）：101-102，64.

[2]欧阳斌.论电子技术试验中对虚拟仪器的有效运用[J].科技资讯，2018（4）：51-52.

[3]颜剑.基于CAN总线和虚拟仪器技术的车载网络系统的研究[D].长沙：中南大学，2007.

[4]卢娜，张三爱.虚拟仪器技术在航空机载气象雷达测试中的应用[J].科技创新导报，2017（2）：7-8.

[5]王志伟.基于虚拟仪器技术的直流电源试验系统的研究与开发[D].长沙：中南大学，2007.

[6]万之全.基于虚拟仪器技术的工频波形记录分析系统[D].上海：上海交通大学，2007.

（编辑 姚 鑫）

Effective application of virtual instrument in electronic technology test

Zhu Yanqin

（Zhengzhou Technician College， Zhengzhou 450000， China）

Abstract：In recent years， with the rapid development of society and science and technology level， electronic technology develops rapidly. This paper studies the use mode of virtual instrument in electronics technology test， summarizes the construction mode of virtual electronic technology test platform in electronics technology experiment， and verifies the application effect of virtual instrument based on the experimental model analysis.

Key words：electronic technology test; virtual instruments; effective application

作者简介：朱艳芹（1982— ），女，湖北鄂州人，讲师，硕士;研究方向：检测技术与自动化装置。