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关键词： 工程数学   虚拟仪器   labview  

摘要： 工程数学是大学理工科学生的重要的基础课之一,为后续专业课程学习奠定必要的数学基础。工程数学内容抽象,公式繁多,本文介绍了在虚拟仪器平台的基础上,将虚拟仪器技术应用在工程数学相关内容研究中,基于图形化语言labview强大的数据处理能力,将理论与实践相结合,极大提高了计算效率。

关键词： 虚拟仪器   虚拟示波器   LabVIEW  

摘要： 笔者设计了一款基于虚拟仪器技术的虚拟示波器。该系统基于LabVIEW的平台,利用LabVIEW强大的图形显示功能和信号处理能力,能够实现示波器的基本功能,包括波形显示、波形控制、参数测量、波形存储以及频谱分析功能。该款虚拟示波器基本上能够满足实验室的测量需要,具备一定的实用性,可操作性强,同时由于设计基于模块化,能快速实现功能扩展。

关键词： 虚拟仪器   虚拟示波器   LABVIEW平台  

摘要： 基于虚拟仪器的虚拟示波器显示效果及信号处理能力优良,可稳定实现显示、控制、检测、存储等多种基础功能。因此本文选取LABVIEW平台,以此为基础研究虚拟示波器的设计方案,供相关人员借鉴参考。

关键词： 远程教学平台   电路实验   虚拟仪器技术   谐振功率放大器   单片机技术  

摘要： 无论是代表现代科技最新发展的人工智能，还是日常生活中通信设备的生产与研究都离不开电路。电路教学担负着培养具有扎实理论基础，兼备设计及硬件实现能力的人才的重任。电路实验可拓展教学内容，从全新视角丰富学生认知，弥补知识点间的“断裂”。传统实验的现场操作模式受时间、空间限制，单一验证性实验束缚学生创造力。随着我国远程实验教学规划的实施，远程实验教学平台的研究获得极大重视。论文借助于现代信息科技，融合先进电路仿真技术、虚拟仪器技术及网络开发技术，以仿真电路及硬件采集系统为基础，开发虚拟仿真训练与物理实测分析相结合的虚实融合远程电路实验教学平台，可实现随时随地访问，指导学生掌握基本电路测量方法，培养其解决工程实际问题的能力。该平台顺应通信技术发展的新需求、新挑战，对面向工程实践学科远程教育的开发技术进行了深入研究探索，为高质量虚实融合远程实验教学体系的构建积累了宝贵经验，对提高实验教学质量具有重要现实意义。　　本文将Multisim电路仿真技术、单片机控制技术与LabVIEW虚拟仪器开发技术相结合，将Multisim仿真分析与NI ELVIS硬件电路测试紧密联系，研究开发了集电路功能展示、数据测量、结果分析于一体的虚实融合远程电路实验教学平台，可对电路重要参数、性能特 性进行实时测试与直观分析。以通信电路中的重要功能模块高频谐振功率放大电路为应用对象，完成了虚实融合远程电路实验教学平台的开发。论文的研究开发工作包括三大功能模块，分别是基于Multisim虚拟仿真实验环境的构建，基于单片机控制及NI ELVIS平台实际硬件电路实验环境的构建，及基于LabVIEW虚实融合实验界面的设计与开发。研究工作如下：　　（1）基于Multisim功放电路设计与性能仿真。根据平台设计目标，利用Multisim设计功放仿真分析电路，借助其强大的仿真分析能力对功放偏置电路的设置以及功放电路性能与电路元件参数之间的量化关系开展深入研究，归纳总结仿真分析结果，为决定电路性能的关键电路参数的设置提供必要的数据支持，为后续远程实验平台界面构架的设计开发奠定理论研究基础。　　（2）硬件电路开发及单片机与硬件电路通信的实现。根据电路仿真分析的优化结果，融合单片机及数字电位器控制技术，完成基于NI ELVIS 平台的硬件电路设计及实现，并通过软件编程实现单片机对电路中数字电位器的控制，完成了实验平台硬件实验研究环境的构建。　　（3）虚拟电路仿真实验环境构建及人机交互实验的开发。利用LabVIEW与Multisim联合仿真，将LabVIEW的采集测量、控制开发功能与Bisquare算法、Multisim电路分析功能结合，完成功放偏置电路、导通角以及电路特性分析功能的研究实现及实验界面开发。学生可通过实验界面中的控件设置电路参数，并在显示界面中以图形、图表及数据形式直观展示实验结果，有效解决了电路分析中“如果……会怎么样”的难题。　　（4）硬件电路实验研究环境构建及基于 LabVIEW 电路控制界面的开发。利用LabVIEW环境下的编程开发实现LabVIEW与单片机的串口通信及实验界面中虚拟控件对功放电路中数字电位器的精准控制。采用 VI 调用技术完成基于 NI ELVIS 平台的硬件电路测试分析，实现虚、实融合实验设计开发目标。　　（5）远程化功能实现及系统性能测试。利用LabVIEW的WEB发布技术实现实验平台的远程接入，通过网页访问平台界面，并根据学生需求对虚拟电路仿真分析及实际硬件电路性能测试进行选择切换，实现了硬件电路测试结果对虚拟仿真分析有效性的验证。　　测试表明，本文所研究开发的平台充分利用、融合了多种先进信息技术优点，采用虚实结合、远近结合的构建方式，将功放电路的基本理论分析、仿真电路研究及硬件测试合为一体。其界面设置合理，操作灵活方便，研究内容丰富，分析功能强大，具有较强的实时性和实用性，能够很好地满足综合电路实验教学平台的教学需求，具有一定的实用价值。

关键词： 虚拟仪器技术   LabVIEW   光纤光谱仪   雪崩光电二极管   测试系统  

摘要： 随着科学仪器的发展和计算机技术的兴起,科学仪器与计算机相结合的虚拟仪器技术已经成为计算机辅助测量的重要手段。因此,虚拟仪器的开发和研究成为了重要的科研课题。本文利用虚拟仪器技术分别开发了用于光谱测量分析的光纤光谱仪系统和用于APD性能参数检测的综合测试系统。首先,搭建了基于实验室现有仪器平台的光纤光谱仪硬件系统,并利用LabVIEW完成了光谱分析软件虚拟仪器的开发,将其与实验室现有的光纤光谱仪分别进行了测试对比,通过对微纳光纤环光谱的测试和分析,验证了该系统的可行性,并对该测试系统软件进行了封装,完成了应用程序和安装程序的发布,为光纤光谱仪的开发提供了一种可行的方法。其次,为了满足APD性能参数的自动化测量的项目要求,在硬件系统的基础上,开发了基于LabVIEW的上位机系统测试软件,利用该软件完成了性能参数的测量和结果分析,实现了在同一测试界面下所有的测量功能。最后生成并发布了APD综合测试系统的应用程序和安装程序,为APD的研发和生产提供了可靠的测试手段,具有很好的应用价值。本文基于科学仪器与计算机相结合的虚拟仪器技术所开发的测试系统,在测试与分析仪器领域中具有广阔的应用前景。

关键词： 红外热成像系统   微测辐射热计   虚拟仪器技术   信号驱动板  

摘要： 红外辐射是一种在自然界中处处存在的现象。通过获取自然界中物体辐射出的能量,可以获得被测物体的特征、信息甚至是其内部结构。由于它适用于很多恶劣环境(如雨雪、雾霾等),因此红外探测技术在民用和军用领域均已经得到了广泛的应用,并且仍在不断发展。近年来,在各种红外传感器中,微测辐射热计发展最为迅速、最受关注,其具有高性价比、低功耗、无需机械装置等特点,成为了目前红外热成像市场的主流成像器件。在红外探测器的研发过程中,需要相应的成像测试实验系统对芯片的设计结果(包括数模混合电路等)进行验证测试和成像实验。本文即基于与合作方联合研制的微测辐射热计进行成像实验系统设计,该系统可以对封装后的微测辐射热计进行机械安装并快速成像,以较低的成本迅速而直观地评估微测辐射热计的成像效果,从而达到初步评估器件性能的目的。本文对红外探测器、红外热成像系统进行了基本阐述,在结合硬件资源、方案可行性、性价比等因素考虑下设计了一套红外热成像实验系统。系统包含驱动电路部分、虚拟仪器部分两个主要构成模块。在以微测辐射热计为核心的驱动电路部分,本文设计了一套驱动信号板和信号转接板,驱动信号板通过多款低压差线性稳压器为微测辐射热计提供低噪声的驱动电压,通过可编程逻辑器件为微测辐射热计提供正确的时序驱动信号,从而保证了微测辐射热计正常工作并产生视频信号。转接板则完成了驱动信号到微测辐射热计的转接输入以及视频信号的转接输出,同时实现了未焊接情况下微测辐射热计的机械安装。在虚拟仪器部分,本文通过NI的数据采集卡和机箱实现数据采集,通过LabVIEW实现采集后的图像处理和人机界面交互。本文最终成功完成了驱动信号板的模拟信号测试、时序信号仿真与板上测试,分析了信号的可用性,并调试信号使微测辐射热计达到最佳灵敏度,成像后通过LabVIEW对图像进行了一定的处理和优化,最后完成实时成像,通过成像结果能够分辨出有效信息。该系统基本可以满足合作方对微测辐射热计可用性的实验检验要求。

关键词： 虚拟仪器技术   安全监测   火灾预警   传感器  

摘要： 我国高层火灾频发,但现有的救生舱均针对矿用环境设计,因此需要设计一种可以在高层火灾紧急情况下为被困人员提供保护,防止人员受到火灾高温和有毒烟气侵害、内部能够保障避难人员生存条件的避难装置。本论文针对现有环境监测各子系统问题如舱内环境监测子系统大部分都是以被动、半自动为主,不能实现全自动在线监测、显示及记录,测试参数单一,测量范围小、适用性差,不能对外传输数据,无法满足火灾救生舱环境监测需要等问题;舱外环境监测火灾预警子系统存在火灾探测器的种类单一,仅仅依靠简单的阈值如监测环境温度、可燃气体浓度等识别火灾,极易受到周围环境的干扰,导致高虚警率的问题,设计高层火灾救生舱监测系统。论文首先详细介绍高层火灾救生舱研发的背景和环境监测系统的国内外研究现状,阐述了选题的意义。其次从高层火灾环境监测系统三个子系统即舱外环境监测火灾预警子系统、舱内环境监测子系统、舱体温度监测子系统分开论述。其中舱外环境监测火灾预警子系统主要对舱外环境实时监测、记录,基于虚拟仪器技术采用神经网络和基于数据可靠度为权重的D-S证据理论方法开发信息融合过程,智能化对传感器数据进行融合对火灾进行准确及时识别,实现火灾预警功能;舱内环境监测子系统选用物联型传感器集成硬件系统对舱内包括CO、O、CO、SO、NH、HS、HCN、NO、PM2.5等环境参数进行监测,基于虚拟仪器技术开发系统软件,实现数据显示、记录、数据传输、数据管理等功能、保障舱内人员生存环境;舱体温度监测子系统选用热电偶传感器,基于虚拟仪器技术实现火灾情况下对舱体温度的监测、记录,舱体制冷系统同步接收数据以此为依据控制舱体温度,保障舱体温度在可接受范围。最后总结了之前所做的所有工作并对下一步研究提出展望。

关键词： 硬件   软件   新能源汽车  

摘要： 当前新能源汽车之一的电动汽车逐步兴起并渐渐占据越来越多的市场份额,对其故障检测与诊断设备的需求也随之产生。本文为设计一种能满足大部分电动汽车的基础电气项目的检测需要的设备。通过电压、电流采集电路测量CAN总线以及传感器信号,使用Lab View软件进行记录和处理。本系统可对车辆传感器、各类开关信号、总线网络信号、执行器波形进行测量。针对一些故障、元件

关键词： 智慧平台   案例教学   可视分析报告  

摘要： 本文利用智慧平台——超星学习通,利用任务驱动式的教学手段,学生通过课前的预习和习题测试,完成对基本知识点的梳理和概念的了解,在课堂教学中借助案例教学、演示实验、随堂测试等一系列学习过程,对课堂过程进行组织。利用系统平台专业的数据分析,可以随时掌握学生的实时进度、学习活跃度、成绩分布等,形成有数据统计和反馈效果的可视分析报告。高效地发现数据中的新问题、新思路、新模式,从而更好地对教育实践产生积极的反馈和影响。

关键词： HL-2A装置   中性束注入   虚拟仪器技术   控制系统  

摘要： 中性束注入(NBI)加热是普遍使用的磁约束等离子体的辅助加热方式之一,国内外大中型托卡马克装置均配备了功率容量达几MW至几十MW不等的中性束注入加热系统。其中,控制系统作为整个NBI加热系统的“中枢神经”系统,其功能、可靠性和稳定性决定了NBI加热系统的运行效率。中国环流器二号A(HL-2A)装置1号NBI加热系统已运行十余年,其控制系统总体上是成功的,保障了系统安全可靠的工作,但逐渐暴露出诸多不足之处,比如工程走线量大、时序调制精度低且不灵活、人机交互界面不够人性化等。因此,本文在归纳总结了国内外聚变装置NBI控制系统的成功设计经验的基础上,结合HL-2A装置NBI加热系统的特点,最终决定利用先进的虚拟仪器技术、光纤隔离技术以及串行通信技术开发一种更可靠更高效的HL-2A装置NBI主控制系统。该主控制系统不仅具备原主控制系统的远程监控、逻辑互锁、参数设置等基本功能,而且系统的集成度、抗干扰能力及其功能的可扩展性都得到了很大的提升。本文首先介绍了磁约束核聚变领域中的中性束注入加热技术的工作原理与作用,以及目标装置HL-2A装置NBI加热束线的结构框架。详细阐述了现运行的HL-2A装置NBI主控制系统的软硬件开发平台的特点,归纳总结了该主控制系统的优缺点。其次,选择成熟的商业成品(COST)设备即美国国家仪器(NI)公司的PXIe总线设备作为新的核心控制器。同时,配套使用NI公司的LabVIEW2015软件开发主控制系统的人机交互界面,主界面包括监控界面、时序设置与时序显示等6大功能模块,基本覆盖了NBI主控制系统所需的功能。本文分析了各个模块所包含的主要功能,并给出了功能模块的设计思路和实现方法,尤其对NBI电源系统的高精度时序与保护系统的设计,完成了从时序波形的特征分析到最后的时序波形的数字IO输出验证的整个设计过程,具有较好的工程应用价值。最后,通过分析NBI主控制系统的相关功能模块在NBI电源故障诊断中所起的重要作用,进一步说明了本文选择虚拟仪器技术设计NBI主控制系统的合理性与优越性。