［１］［３］张跃勤．基于虚拟仪器技术的实验教学平台及其应用［Ｊ］．仪 表技术。２００３，３（１）：２—３，８ ［２】郭兴旺．检测技术自主创新实验教学平台的建设［Ｊ］．实验室研 究与探索，２００４，２３（３）：２９—３０ ［４］梁秀英．构建机电工程类创新实验教学平台的探索［Ｊ］．实验室 科学，２００７，５（１０）：２９—３０
・本文为广东工业大学高教研究基金资助项目“测控技术创新实验教学平台的研究与实践”的论文之一；项目编号：２００７ｃ１９。 作者简介：李学聪（１９７８．），男，汉族，讲师，博士研究生；主要研究方向：数据采集、机器视觉、自动化装置。
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万方数据
教学改革：
基于虚拟仪器的检测技术创新实验教学平台
信方式，可以分为以插入式数据采集ＤＡＱ卡和信号调理电 路为硬件的ＰＣ—ＤＡＱ系统，还有以ＧＰＩＢ、串行、ＰｘＩ、ＶｘＩ总 线等为硬件接口方式组成的ＧＰＩＰ仪器控制系统、串行口系 统、ＰｘＩ仪器系统、ＶｘＩ仪器系统等。
第８卷增刊
２００８年７月
广东工业大学学报ｌ社会科学版）
Ｊｏｕ册ａＩ ｏｆ Ｇ岫ｎｇｄｏＩｌｇ ｕＩＩｉｖｅ璐ｉｔｙ ｏｆ Ｔ∞ｈｎｏｌｏｇｙ（ｓｏｃｉａＩ ｓｃｉｅ眦俗Ｅｄｊｔｉｏｎ）
Ｖ０１．８ Ｓｕｐｐｌ Ｊｕｌ．２００８
基于虚拟仪器的检测技术创新实验教学平台
李学聪 万频 谷
刚
宋亚男
曾珞亚
（广东工业大学自动化学院，广东广州，５１０００６） 摘要：文章讨论了对原有的检测技术实验教学体系进行改革，构建了检测技术创新实验教学平台，给出了基于虚 拟仪器技术的检测技术创新实验教学平台构建方案。 关键词：虚拟仪器信号调理检测技术 中图分类号：Ｇ
Ｖｉｒｔｕａｌ ｉｎｓｔｒｕ。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｖｉｒｔｕａｌ ｉｎｓｔｍｍｅｎｔ；ｓｉｇｎａｌ ｃｏｎｄ主ｔｊｏｎｉｎｇ；ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎ０１０９）ｒ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ
（文字编辑、责任校对：王丽华）
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万方数据
图２实验平台实验原理框
四、结束语
创新性实验教学是现代教育环节的重要组成部分，是提 高教学质量，培养具有创新精神和实践能力的高素质人才不 可缺少的重要环节。Ｈ１虚拟仪器技术在通用化的硬件配置 下，通过软件实现对被测对象进行数据采集、传送、存储、处 理、显示等方面的应用，使传统仪器的某些硬件乃至整个仪 器都被软件替代，用户可以自行定义或调用不同的软件模块 自由地实现所需要的仪器功能。将虚拟仪器技术应用于检 测技术实验教学，既能使学生掌握先进的实验技术，又节约 了实验经费的投入，提高实验室的效率，很大程度地提高了 实验教学的现代化水平，为培养大学生创新意识和创新能力 提供保障。 参考文献
三、检测技术创新实验教学平台的设计方案
检测技术创新实验教学平台充分利用总线技术、模块化 数据采集调理电路、高速数据传输技术、Ａｃｔｉｖｅｘ技术等，其 基本结构框图如图ｌ所示。 虚拟仪器系统的构成有多种方式，主要由系统采用的硬 件与接口方式决定。根据系统接口模块与计算机不同的通
收稿日期：２００８．０４锄
一、创建检测技术创新实验教学平台的背景
现有的检测技术实验教学平台给创新实验教学带来诸 多不适之处，这些不适之处的存在严重影响了教学双方开展 创新教学的积极性和创新实验教学的效果。现在实验教学 模式只起到了理解教学内容的作用，但从培养学生创新能力 的角度看，还存在以下几方面不足：嵋１ 一是零散。各实验相互独立，每个检测实验一般只测一 类信号，缺乏系统性和综合性，不利于培养学生的综合实验 研究能力。 二是常规。原有实验以验证课程教学内容为主，是普通 的、常规的实验，知识含量较少。 三是机械模仿。原有实验是老师备好实验条件，学生按 既定的步骤或老师的示范机械地重复一遍，各学生所做的实 验完全一样，实验结果及实验报告类同。这样的实验缺乏自 主性和设计性，不利于培养学生的独立思考和研究能力，不 利于培养学生的创造性思维。 四是落后。现在配置的实验仪器设备已经比较先进，但 是实验内容大部分是２０世纪８０年代初期以前的技术，不能
测控技术创新实验教学平台的结构框
检测技术创新实验教学平台通信方式采用的是ＰＣ—ＤＡＱ 系统，ＤＡＱ数据采集卡（ＰｃＩ－６２２１）是一种基于计算机标准 ＰｃＩ总线的内置功能插卡，直接插在计算机ＰｃＩ插槽上，具有 Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ转换，数字Ｌ／０和计数器／定时器等功能。如图１ 所示，ｃｓＹ２０００Ｄ型传感器与检测技术实验台的待测信号则 通过信号调理电路与ＤＡＱ卡被送入计算机，计算机调用采 集卡驱动程序对采集卡的输入信号进行数据采集，如果增加 ＤＡＱ板的输入通道，可实现对实验电路多种参数的测量。信 号调理电路的主要作用是将采集卡与被测实验电路以及各 采集通道之间实现电的隔离，并对Ｄ／Ａ输出的信号功率加 以放大。 在确定实验教学平台的硬件之后，就可以通过软件来实 现不同的功能，在ＬａｂＶＩＥｗ软件开发平台计算机直接参与 实验信号源的产生和对实验数据进行测量、分析、处理。虚 拟仪器的软件主要由仪器面板控制软件、数据分析处理软 件、仪器驱动软件、输入输出接口软件等部分组成。＂１仪器面 板控制软件、数据分析处理软件是建立在仪器驱动程序之 上，直接向用户提供友好的操作界面和进行数据分析与处理 的应用程序，由用户根据需要自行编制，用户通过编制应用 程序来定义虚拟仪器的功能。数据分析处理程序主要用于 对采集的实验数据进行处理，其编写基本流程步骤如下： 一是实验测试参数设定；二是系统初始化；三是数据采集、 分析、处理；四是实时显示和存储；五是测量完否？则输出实
５ １０００６，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｌｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｌｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ）ｒ ｗａｓ
ａｎ
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ｉｎｎｏＶａｔｉｖｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ
ＩｎｎｏＶ雄ｉＶｅ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
Ｔｅａｃｈｉｎｇ Ｐｌａｔｆｏｒｍ ｉｎ
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Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂａｓｅｄ
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ＬＩ Ｘｕｅ—ｃｏｎｇ，ＷＡＮ Ｐｉｎ，ＧＵ Ｇａｎｇ，ＳＯＮＧ Ｙａ－ｎａｎ，ＺＥＮＧ Ｌｕｏ—ｙａ
Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｃｕａｎｇｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ），ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ）ｒ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕ粕ｇｄｏｎｇ
６４２．Ｏ
实验教学
文献标识码：Ａ 反映检测技术、信号分析和处理技术当前的发展水平，而且 容易给学生造成一种错误印象，即认为当前在工程实际中也 是采用同样档次的技术。 总之，现在的教学实验从内容、方法、手段、设备到教学方 式、教学思想上都比较欠缺，显然不能满足新时期人才培养的 要求：培养学生学会专业研究的基本方法，学会收集、处理信 息和分析问题、解决问题的能力，培养学生的科学精神和创造 思维习惯，最终培养学生的创新能力、实践能力和创业精神。
科学技术的发展和进步对工科学生的创新设计与实践能 力提出了更高的要求，这对内容相对较为固定的专业基础课 程教学提出了挑战。如何采用合适的教学方法和创新的教学 手段来激发学生的兴趣，完成教学大纲的要求，培养他们的创 新能力，已经成为一项重要的教学方法研究课题。¨ｏ在传统的 实验教学中，学生往往只能根据已有的实验指导书生搬硬套 地去做实验，缺乏主动性，学生难以通过实验真正做到深入理 解理论教材所阐述的相关理论，那么是否能通过实验教学改 革，提高学生的学习兴趣和学习积极性，锻炼学生的动手能 力，有机地将实验手段和理论教学结合在一起呢？虚拟仪器 技术的快速发展，为我们提供了可实现的工具。 为适应当前电气工程专业人才培养的发展，我们在近几 年的“检测技术与仪表”理论教学和实验教学过程中，一直在 改革实验环节，强化理论学习、基础实验等教学环节，希望能 营造一个培养学生创新能力的良好环境。
验测试报告（包括打印和保存）；六是未完，则重复３～５步。 实验原理如图２所示，信号调理电路将传感器输出的测 量信号转换成相应的－５Ｖ～＋５Ｖ电压信号，由数据采集卡采 集、转换为数字信号后，送到计算机总线，在ＬａｂＶＩＥｗ软件 平台下，调用数据测量与分析程序，对所采集的数据进行分 析、计算与显示。
图ｌ
ｐｌａｔｆｏ硼ｉｎ
ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｗａｓ
ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ
ｏｎ
ｃｏｎｓｔｌｌｌｃｔｉｏｎ ｍｅｎｔ．
ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅｄｃｈｉｎｇｈｎｏｌｏｇｙ ｂａｓｅｄ
二、创建检测技术创新实验教学平台的思路
沿着学校“把实验性教学作为课程进行建设，强化实验 教学”的思路，以学校当前实验条件和设备的极大的改善为 契机，在实验教学过程中，我们根据自主性原则、开放性原则 和普遍性原则，在原有教学内容以外，增设了多个增强学生 动手能力的实验。我们利用实验室已经配备的虚拟仪器系 统、传感器与检测技术实验台和各种传感器模块，建立起一 个适合“检测技术”、“测控技术”和“化工自动化”相关的课 程教学，培养学生自主创新能力的创新实验教学平台。例 如：利用最新配置的“ｃｓＹ２０００Ｄ型传感器与检测技术实验 台”和各种传感器模块，让学生根据课堂学到的检测技术理 论知识，几个学生自由组合成为一个小组，独立设计出一个 多传感器系统，通过ＰｃＩ一６２２１数据采集卡将实验数据采集 到Ｐｃ机上，使用实验课前预习时设计的数据处理方案对采 集到的数据进行数据处理，减小误差，并且可以打印实验报 告的数据表，并保存电子版的实验数据，然后对学生完成的 情况进行评价，从而提高学生参与创新性实验的积极性，取 得了良好的教学效果。