工程测试技术虚拟仪器实验室的设计
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- 摘 要
实验在普通高等教育中占有非常重要的地位，它是对学生进行素质教育的一个重要环节。随着计算机技术、虚拟仪器技术的发展，虚拟实验室应运而生。虚拟实验作为传统实验的一个必要的有益补充，既能节约大量的教育经费，也使实验在时间和空间上得到有效的延伸。它在教育、科研等领域中具有广阔的应用前景，是实验教学的一个新的发展方向，是当前研究的热点课题之一。因此，虚拟实验室的构建具有重要的现实意义。
本论文分别从基础理论、技术方法和应用开发三个层面对虚拟实验室的构建做了比较全面的研究，着重研究了虚拟实验室的理论架构、建模方法以及关键技术。
本文主要研究工作包括以下三个方面：
(1)对国内外虚拟实验室的研究状况作了回顾，同时介绍了网络实验室的开发背景和意义，以及远程实验室的开发环境，即虚拟仪器技术和LabVIEW软件，就它们编程的一些优势和特点给出说明。还有对虚拟现实技术，虚拟实验室的基本概念、框架结构也作了说明。
(2)构建了基于LabVIEW的音频信号采集分析虚拟实验系统。基于LabVIEW平台设计开发了音频信号采集分析系统，具有信号采集、分析、波形显示、存储以及数据文件再调用分析等功能。
（3）完成了振动测试系统的设计，包括硬件实现和软件构成。
关键词：虚拟实验室；LabVIEW；数据采集；信号分析
目 录
第1章 绪论 1
1. 1虚拟实验和虚拟实验室 1
1. 2虚拟实验室的研究现状 1
1. 3实验教学中虚拟仪器的应用优势 4
1. 3. 2基于LabVIEW的虚拟实验室类型 7
1. 4课题的背景和意义 7
1. 5论文的主要内容 8
第2章 虚拟实验室的架构理论 9
2 . 1虚拟实验室的架构理论 9
2.2虚拟实验室的仿真建模方法 10
2.2.1建模与仿真 11
2.2.2虚拟实验室的仿真建模方法 11
2.3虚拟实验室的构建技术 14
第3章 虚拟实验VI的设计 16
3. 1图形化编程语言LabVIEW 16
3. 1. 1 LabVIEW简介 16
3. 1. 2 LabVIEW的分析软件库 17
3. 1. 3 LabVIEW编程的特点 19
3. 2 虚拟实验VI设计 22
第4章 外部非Nl采集设备的调用实现 30
第5章 声音信号采集分析系统设计 35
5. 1虚拟仪器创建过程 35
5. 2 声卡工作原理 35
5. 3 系统功能设计 35
5. 3. 1硬件实现 35
5. 3. 2系统设计 36
第6章 振动测试系统设计 42
6. 1 硬件结构 42
6. 2 软件模块设计与实现 44
6. 2. 1系统软件结构 44
6. 2. 2 程序设计 45
结论 49
致谢 51
参考文献 52
第1章 绪论
1. 1虚拟实验和虚拟实验室
虚拟实验(Virtual Experiment)，就是在虚拟环境中进行的实验。虚拟实验是相对真实实验(Real Experiment)来讲的，后者在实验中所采用的实验设备、实验对象、实验环境都是以实物形态出现的，而在虚拟实验中，这些实验设备和实验对象不是以实物形态存在的，而是以虚拟形态存在。虚拟实验的实验过程主要是对虚拟物的操作，可以由实验者部分或完全控制，实验的结果可以被存储、处理、再现，因此，虚拟实验可以不断重复进行。通过虚拟实验，可以使实验者在进行真实实验之前对整个实验进行熟悉，从而提高实验效率和减少不必要的实验设备损失。
虚拟实验存在于虚拟实验室中，实验环境、实验对象和实验设备是由虚拟实验室提供的。虚拟实验室(Virtual Laboratory)是以计算机软硬件技术为支撑，使用软件开发工具实现的一种虚拟实验环境，通过开发一系列虚拟实验组件来模拟和再现真实实验环境、实验设备和实验过程，使实验者脱离实际实验条件的束缚，互动的感受实验信息，在更加方便和快捷的条件下，通过一个具有丰富的界面信息、友好的互动能力和强大的数据处理能力的实验环境进行实验。 ...
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