基于LabVIEW的检测技术虚拟实验系统
摘要 高等职业教育主要强调对学生技能的培养，那么这就给高等职业院校的实验设备与实验场地提出了更高的要求，虽然各高等职业院校不断加大对实验实习条件改善的资金投入，从一定程度上得到了改善，但还不能从根本上解决实验设备的紧缺问题。本文通过对检测技术虚拟仪器综合实验平台组成分析，在基于LabVIEW下，实现了检测技术虚拟仪器综合实验平台，为实践教学服务。
关键词 检测技术；LabVIEW；虚拟实验系统
中图分类号TP315文献标识码A文章编号 1674-6708（2011）50-0222-02
高等职业教育强调对学生的实践能力的培养，这就给高等职业院校的实验设备与实验场地提出了更高的要求，虽然各高等职业院校不断加大对实验实习条件改善的资金投入，从一定程度上得到了改善，但还不能从根本上解决实验设备的紧缺问题。通过虚拟仪器开发软件LabVIEW建立虚拟的实验系统，弥补传统实验室的不足，给学生提供更多的实验实践机会，培养学生的实践动手能力和创新能力。
1 虚拟仪器简介
利用电子仿真软件EDA可以模拟设计电路、分析电路、观察信号波形等，但仅仅限于理论分析与研究，EDA仿真软件中的虚拟仪器是纯软件的、仿真的。利用虚拟仪器开发软件LabVIEW设计的虚拟仪器完全可以胜任传统仪器的各种功能，完全替代传统的测量测试仪器，并且还可以根据需要设计建立满足特殊要求的专用仪器。不同的虚拟仪器仪表设备可使用相同的硬件系统，通过软件的设置就可以实现功能完全不同的各种测量测试仪器，即软件系统是虚拟仪器的核心。
2 检测技术虚拟仪器综合实验平台组成
根据检测技术课程的教学要求，学生通过学习可以正确根据检测要求选择合适的传感器，设计完成检测电路，使用测量仪器仪表分析检测数据、观察信号波形等。使用虚拟仪器开发软件LabVIEW设计的综合实验系统平台由硬件系统和软件系统两大部分组成。其中硬件系统主要完成对外部数据的采集，包括综合测试平台、传感器系列实验模板、微型计算机等。实验系统包括虚拟仪器仪表开发平台、虚拟仪器驱动程序、实验示范程序等。
3 虚拟实验平台的基本功能
3.1 产生激励信号
产生电路检测所需的正弦波、方波、三角波、脉冲信号等任意波形；提供数字信号，即提供虚拟的函数信号发生器、任意波形发生器和数字信号发生器。
3.2 常用仪器仪表基本功能
通过虚拟仪器实现常用的示波器、电压表、计数计、频谱仪和逻辑分析仪等仪器仪表设备的基本功能，实现对信号波形、幅值、频率、周期、RLC参数、频谱等的测量，并能够对时域、频域和数据域测试分析。
3.3 自动测试的功能
虚拟仪器在微型计算机测试程序的直接控制下进行工作，能够实现自动测试功能。通过对微型计算机上的软件编程，可以让虚拟仪器的对测量对象的频率、幅度、量程的参数进行自动设置，以及自动完成数据的采集、存储、传输、处理和显示等。
3.4 可扩展性
利用虚拟仪器开发软件设计的虚拟实验系统平台，不仅可以满足传感器与检测技术课的实验要求，还可以完成相关课程的实验要求。在实际应用中可以通过软件的设置，开发更多符合要求的多功能虚拟仪器设备，所以虚拟实验系统平台应用范围广、开放性好、可扩展性强。
3.5 满足不同层次的实验要求
在使用虚拟仪器完成实验时，可以使用虚拟仪器开发完成的操作界面，利用实验室的现成的实验电路板进行验证性实验，而不需要自己设计电路和编辑程序。掌握了基本的理论知识后，可以利用现成的实验电路板，开发满足特定条件的虚拟仪器设备，从而锻炼学生的初步的设计能力，在设计过程中需要编程相应的程序，但不需要自己对电路进行改进或设计。有了基本的设计能力后，可以完成一定的项目工作，自行开发设计实验电路板，并开发适用的虚拟仪器设备，实现对电路数据的采集、分析、存储和显示等功能，培养学生的综合能力。
4 虚拟实验系统的工作原理
虚拟实验系统通过综合测试平台完成数据信号源的产生、外部数据的采集、实现与实验电路模块和微型计算机主机的数据通信。计算机通过综合测试平台得到检测数据后，由虚拟仪器开发软件LabVIEW设计的虚拟仪器设备完成数据的分析、存储、和显示等，调整虚拟仪器前面板各种操作按钮，使数据的达到理想的状态。
4.1 信号源模块
采用直接数字合成的任意波形发生器，虚拟实验平台软件直接提供了四种函数的波形数据，用于产生正弦波、方波、三角波和锯齿波4种波形。
4.2 采集模块
采集模块有两个采集数据输入通道，采用了12位的A/D转换器，最高采用速率40MHz，通道增益、采样速率、采样点数、触发源和触发方式等也可通过编程控制。
4.3 实验电路板模块
实验电路板模块通过综合测试平台上的插座就可以实现相互通信，从而完成不同的实验项目。实验电路的基本模块包括运算放大器、波形变换电路、有源滤波器、频谱分析仪、等实验模块。
虚拟仪器实验系统解决了传统仪器在操作过程中由于操作不当可能引起仪器设备损坏的问题，消除了学生面对测量设备操作的恐惧感，弥补了传统实验设备的不足。虚拟仪器实验系统借助一台微型计算机就可以完成几乎所有的传统测量仪器仪表的各种功能，节约了实验室仪器设备投入成本。
参考文献
[1]马翠红基于虚拟仪器技术的“自动控制原理”实验系统[J].自动化与仪表，2004(5)：57-59.
[2]李培江，尤婷.基于LabVIEW的高校测控实验的开发[J].实验室科学，2008(2)：72-74.
[3]袁渊，等.虚拟仪器技术基础教程[M].成都：电子科技大学出版社，2002.
[4]孟翔飞.“现代检测技术”课程教学改革实践探索[J].陕西教育，2008(8)：32.