摘 要伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，為電子技術(shù)的試驗(yàn)提供了虛擬儀器應(yīng)用的可能。通過(guò)打破傳統(tǒng)儀器的笨重和應(yīng)用范圍的局限性，虛擬儀器可以為電子技術(shù)試驗(yàn)提高更為快捷、方便、靈活的應(yīng)用方式。本文從虛擬儀器概述分析中，提出虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的組成方式，提供了虛擬儀器測(cè)量的實(shí)驗(yàn)實(shí)例。將電子技術(shù)試驗(yàn)中虛擬儀器的應(yīng)用方式作為重點(diǎn)，旨在增強(qiáng)我國(guó)在電子技術(shù)試驗(yàn)中應(yīng)用虛擬儀器的技術(shù)提升。

【關(guān)鍵詞】電子技術(shù) 虛擬儀器 應(yīng)用方式

1 虛擬儀器概述

虛擬儀器的概念由美國(guó)儀器公司在上世紀(jì)80年代提出，其核心理念在于將計(jì)算機(jī)作為儀器的硬件支持，在利用計(jì)算機(jī)的接收、運(yùn)算、處理、回放、存儲(chǔ)、顯示、調(diào)用等能力，將其智能化管理的方式，把傳統(tǒng)儀器的部分功能以計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)進(jìn)行表達(dá)，從而在PC端進(jìn)行結(jié)合與之融為一體，那么在其外觀與功能完全接近于傳統(tǒng)儀器的同時(shí)，也充分發(fā)揮出計(jì)算機(jī)智能資源的有效性，形成全新的虛擬儀器系統(tǒng)。很多高等院校在進(jìn)行電子技術(shù)試驗(yàn)過(guò)程，都研發(fā)出適用于教學(xué)過(guò)程的虛擬儀器。很多儀器實(shí)現(xiàn)了頻譜分析儀、時(shí)頻分析、記錄儀、示波器、信號(hào)源等不同功能。

2 虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的組成方式

實(shí)驗(yàn)所用虛擬儀器使用的平臺(tái)，需要由軟件和硬件兩方面組成。在軟件方面需要，在windows系統(tǒng)中，完成虛擬儀器的平臺(tái)開(kāi)發(fā)應(yīng)用Lab Windows/CVI或者Lab View等，對(duì)虛擬的儀器庫(kù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，包括了信號(hào)源和示波器等多種儀器。同時(shí)其系列化的軟件包也要進(jìn)行示范程序的規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的完整構(gòu)成。而硬件部分的組成也包括，個(gè)人PC端計(jì)算機(jī)，能夠具備應(yīng)用編程軟件的實(shí)際功能。而且其外部也要鏈接通用的測(cè)試平臺(tái)，用于對(duì)不同數(shù)據(jù)進(jìn)行信息采集。最終才能夠完成對(duì)于數(shù)據(jù)通信和信號(hào)產(chǎn)生等不同功能的實(shí)現(xiàn)。而基于系列化實(shí)驗(yàn)?zāi)０宓膽?yīng)用中，數(shù)字電路和模擬電路中，形成自身的基本電路單元，也就能夠完成插接安裝在其測(cè)試的硬件平臺(tái)之上。

3 虛擬儀器測(cè)量的實(shí)驗(yàn)實(shí)例

在并聯(lián)差動(dòng)的運(yùn)算放大器中，應(yīng)用測(cè)量放大后的儀器電路。如果同相端的不同端口，在進(jìn)行分別輸入包括正弦波信號(hào)VS2與方波信號(hào)VS1。同時(shí)對(duì)其平衡電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，端口中A1和A2形成共模增益與其失調(diào)和漂移共同產(chǎn)生相應(yīng)的誤差電壓，在通過(guò)相互作用進(jìn)行抵消，從而完成輸出差動(dòng)，再由A3組成第二級(jí)放大電壓V0輸出，形成相對(duì)較大的共模信號(hào)。這一過(guò)程中如果需要進(jìn)行硬件測(cè)試的情況下，需要信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生輸入信號(hào)，與示波器信號(hào)共同完成實(shí)際測(cè)量。從而使實(shí)驗(yàn)人員能夠從中得出相對(duì)精確的結(jié)果輸出。

在通常情況下開(kāi)發(fā)平臺(tái)需要進(jìn)行虛擬化的測(cè)量，當(dāng)虛擬儀器與測(cè)量電路進(jìn)行連接，信號(hào)發(fā)生器可以接到示波器的輸出表達(dá)。那么從虛擬儀器上進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置與調(diào)整，就能夠完成對(duì)于幅值和頻率等輸入信號(hào)的控制，那么也就能夠得出相應(yīng)的準(zhǔn)確輸出結(jié)果，同時(shí)也提升了實(shí)驗(yàn)精確度與實(shí)踐工作的效率。當(dāng)A1和A2兩端分別進(jìn)行輸入時(shí)，方波信號(hào)和正玄信號(hào)都會(huì)從虛擬信號(hào)的發(fā)生器設(shè)備中產(chǎn)生。那么在進(jìn)行通用測(cè)量階段中，放大器前端顯示出通用測(cè)量放大器的輸出波形圖。那么也就可以依靠相關(guān)數(shù)據(jù)分析出產(chǎn)生幅值和頻率的波形圖分析。在設(shè)備的顯示部分能夠觀察到，由Lab VIEW語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)的電子虛擬儀器，能夠在仿真實(shí)驗(yàn)中得到具體應(yīng)用，同時(shí)也能夠具備不同方式的仿真處理功能，也就為實(shí)際實(shí)驗(yàn)功能提供了可以參考的教學(xué)輔助設(shè)備。

4 電子技術(shù)試驗(yàn)中虛擬儀器的應(yīng)用方式

在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中，虛擬儀器最為簡(jiǎn)潔的應(yīng)用方式，就是代替常規(guī)實(shí)驗(yàn)工作中的部分傳統(tǒng)儀器，例如示波器、函數(shù)發(fā)生器、萬(wàn)用表等。在其實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)顯示信號(hào)發(fā)生的波形進(jìn)行記錄，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的實(shí)驗(yàn)效果。同時(shí)應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬出，不同的函數(shù)發(fā)生器對(duì)其實(shí)驗(yàn)所需的信號(hào)進(jìn)行激勵(lì)，也就能夠完成幅值、頻率、波形等儀器產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行常規(guī)表達(dá)。那么在計(jì)算機(jī)通過(guò)虛擬方式表現(xiàn)出的示波器中，能夠具備傳統(tǒng)示波器的基本功能，包括策略實(shí)驗(yàn)電路的信號(hào)響應(yīng)等情況。同時(shí)也能夠記錄顯示和打印存儲(chǔ)不同通道輸入的波形，那么也就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)的曲線圖進(jìn)行回放。同時(shí)在回放過(guò)程中也能夠?qū)崿F(xiàn)包括速度調(diào)節(jié)或者暫停等功能。那么實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過(guò)波形變化進(jìn)行表達(dá)，也就能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)者提供更為準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。同時(shí)對(duì)于不同波形圖的打印，也便于實(shí)驗(yàn)者進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)。同步提升了實(shí)驗(yàn)效果以及實(shí)驗(yàn)效率。函數(shù)發(fā)生器在波形和平率等功能的顯示中，對(duì)幅值和占空比以及偏置的測(cè)量通道，進(jìn)行包括標(biāo)尺比例和時(shí)基等數(shù)據(jù)的明確，在觸發(fā)信號(hào)中的電平、沿口、類(lèi)型等數(shù)據(jù)信息也可以由鍵盤(pán)或者鼠標(biāo)進(jìn)行直接控制，那么使用過(guò)程中也接近常規(guī)儀器的使用規(guī)律。但是基于虛擬儀器的強(qiáng)大功能，以及在分析處理過(guò)程中對(duì)于數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確控制，是完善電子技術(shù)試驗(yàn)的有效方式。而且同時(shí)對(duì)用戶(hù)進(jìn)行重新定義的過(guò)程中，也可以應(yīng)用其他功能實(shí)現(xiàn)頻譜分析儀器、溫度計(jì)和數(shù)字萬(wàn)用表等功能，很大程度上提升了虛擬儀器的試驗(yàn)功能。

為保障虛擬儀器在電子技術(shù)試驗(yàn)中順利達(dá)到試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，可以按照虛擬試驗(yàn)進(jìn)行不同個(gè)方向的階段性實(shí)施。首先，從夫利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中的基礎(chǔ)資源，對(duì)需要引進(jìn)的軟件或者儀器模塊進(jìn)行語(yǔ)言環(huán)境下的編寫(xiě)。同時(shí)模擬相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)儀器，以便實(shí)現(xiàn)其不同的應(yīng)用功能。然后，實(shí)驗(yàn)者在利用計(jì)算機(jī)的實(shí)用功能上，選擇對(duì)不同數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)、采集、傳輸、處理等功能的控制，在同一PC機(jī)中實(shí)現(xiàn)不同虛擬儀器的功能實(shí)現(xiàn)。例如數(shù)字存儲(chǔ)示波器、智能信號(hào)發(fā)生器、頻譜信號(hào)分析儀器、噪聲測(cè)試儀器和數(shù)字電壓表等。之后將其虛擬儀器應(yīng)用于具體電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)中，完成對(duì)于常規(guī)儀器的取代，形成自行設(shè)計(jì)的操作控制方式。通過(guò)定義不同虛擬儀器的實(shí)現(xiàn)功能，以不同形式表達(dá)出檢測(cè)的輸出結(jié)果，便可以形成具體的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析。最后可以在虛擬儀器的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)不同形式可能存在的應(yīng)用弊端。那么對(duì)于這些弊端，實(shí)驗(yàn)者也要從中分析出可能存在的編程失誤等情況。那么通過(guò)拓寬應(yīng)用范圍和糾正程序錯(cuò)誤等方式，能夠提升虛擬儀器的使用功能，那么就需要實(shí)驗(yàn)者對(duì)虛擬儀器進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)其虛擬儀器在使用過(guò)程中的具體功能實(shí)現(xiàn)，也包括電子技術(shù)試驗(yàn)中不同技術(shù)創(chuàng)新的功能體現(xiàn)。

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作者簡(jiǎn)介

張宏（1966-），男，甘肅省甘谷縣人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向?yàn)殡娮蛹夹g(shù)應(yīng)用。

作者單位

蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院 甘肅省蘭州市 730060