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工程測試技術虛擬儀器實驗室的設計

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更新時間：2015-05-08
發布人： 2907301063

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摘要

實驗在普通高等教育中占有非常重要的地位，它是對學生進行素質教育的一個重要環節。隨著計算機技術、虛擬儀器技術的發展，虛擬實驗室應運而生。虛擬實驗作為傳統實驗的一個必要的有益補充，既能節約大量的教育經費，也使實驗在時間和空間上得到有效的延伸。它在教育、科研等領域中具有廣闊的應用前景，是實驗教學的一個新的發展方向，是當前研究的熱點課題之一。因此，虛擬實驗室的構建具有重要的現實意義。
本論文分別從基礎理論、技術方法和應用開發三個層面對虛擬實驗室的構建做了比較全面的研究，著重研究了虛擬實驗室的理論架構、建模方法以及關鍵技術。
本文主要研究工作包括以下三個方面：
(1)對國內外虛擬實驗室的研究狀況作了回顧，同時介紹了網絡實驗室的開發背景和意義，以及遠程實驗室的開發環境，即虛擬儀器技術和LabVIEW軟件，就它們編程的一些優勢和特點給出說明。還有對虛擬現實技術，虛擬實驗室的基本概念、框架結構也作了說明。
(2)構建了基于LabVIEW的音頻信號采集分析虛擬實驗系統。基于LabVIEW平臺設計開發了音頻信號采集分析系統，具有信號采集、分析、波形顯示、存儲以及數據文件再調用分析等功能。
（3）完成了振動測試系統的設計，包括硬件實現和軟件構成。

關鍵詞：虛擬實驗室；LabVIEW；數據采集；信號分析

目錄

第1章緒論 1
1. 1虛擬實驗和虛擬實驗室 1
1. 2虛擬實驗室的研究現狀 1
1. 3實驗教學中虛擬儀器的應用優勢 4
1. 3. 2基于LabVIEW的虛擬實驗室類型 7
1. 4課題的背景和意義 7
1. 5論文的主要內容 8
第2章虛擬實驗室的架構理論 9
2 . 1虛擬實驗室的架構理論 9
2.2虛擬實驗室的仿真建模方法 10
2.2.1建模與仿真 11
2.2.2虛擬實驗室的仿真建模方法 11
2.3虛擬實驗室的構建技術 14
第3章虛擬實驗VI的設計 16
3. 1圖形化編程語言LabVIEW 16
3. 1. 1 LabVIEW簡介 16
3. 1. 2 LabVIEW的分析軟件庫 17
3. 1. 3 LabVIEW編程的特點 19
3. 2 虛擬實驗VI設計 22
第4章外部非Nl采集設備的調用實現 30
第5章聲音信號采集分析系統設計 35
5. 1虛擬儀器創建過程 35
5. 2 聲卡工作原理 35
5. 3 系統功能設計 35
5. 3. 1硬件實現 35
5. 3. 2系統設計 36
第6章振動測試系統設計 42
6. 1 硬件結構 42
6. 2 軟件模塊設計與實現 44
6. 2. 1系統軟件結構 44
6. 2. 2 程序設計 45
結論 49
致謝 51
參考文獻 52
第1章緒論
1. 1虛擬實驗和虛擬實驗室
虛擬實驗(Virtual Experiment)，就是在虛擬環境中進行的實驗。虛擬實驗是相對真實實驗(Real Experiment)來講的，后者在實驗中所采用的實驗設備、實驗對象、實驗環境都是以實物形態出現的，而在虛擬實驗中，這些實驗設備和實驗對象不是以實物形態存在的，而是以虛擬形態存在。虛擬實驗的實驗過程主要是對虛擬物的操作，可以由實驗者部分或完全控制，實驗的結果可以被存儲、處理、再現，因此，虛擬實驗可以不斷重復進行。通過虛擬實驗，可以使實驗者在進行真實實驗之前對整個實驗進行熟悉，從而提高實驗效率和減少不必要的實驗設備損失。
虛擬實驗存在于虛擬實驗室中，實驗環境、實驗對象和實驗設備是由虛擬實驗室提供的。虛擬實驗室(Virtual Laboratory)是以計算機軟硬件技術為支撐，使用軟件開發工具實現的一種虛擬實驗環境，通過開發一系列虛擬實驗組件來模擬和再現真實實驗環境、實驗設備和實驗過程，使實驗者脫離實際實驗條件的束縛，互動的感受實驗信息，在更加方便和快捷的條件下，通過一個具有豐富的界面信息、友好的互動能力和強大的數據處理能力的實驗環境進行實驗。 ...

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