利用Labview軟件輔助《檢測與傳感》教學

張蓬++曾鳴

針對《檢測與傳感》課堂教學中關于信號的描述、分析與處理這部分內容數學描述較多且概念抽象學生不好理解這一現象，以《檢測與傳感》課程中的信號描述和采樣定理的課堂教學內容為例，研究了LabVIEW在該課程中的輔助教學方法，說明了利用LabVIEW編寫相關內容的仿真軟件進行輔助教學，可以幫助學生直觀的理解抽象的原理，達到了良好的教學效果，同時也為其他類似課程的教學開辟了思路。

測試技術Labview信號描述采樣定理一、引言

在高校機械大類專業課程體系中，《檢測與傳感》課程屬于學科基礎的必修課程，在其他機械工程專業課程體系中這門課程又稱之為《機械工程測試技術》。測試技術是進行各種科學實驗研究和生產過程參數檢測等必不可少的手段，它起著類似人的感覺器官的作用。通過測試可以揭示事物的內在聯系和發展規律，從而推動科學技術的發展。

在工程技術領域中，工程研究、產品開發、生產監督、質量控制、產品零部件、整機的性能試驗和性能實驗等，都離不開測試技術。

測試技術還廣泛應用在機械設備的監測與故障診斷技術，如用于電力、石油化工、冶金等行業的大型、高速旋轉機械。應用測試技術還可對設備的運行狀態進行檢測，如了解設備的溫升、振動、噪聲、應力應變、潤滑油狀況、異味等參數，保證設備的安全運行，預防和減少惡性事故的發生，消除故障隱患，保障人身和設備安全，提高生產率。所以，學好《檢測與傳感》這門課程對機械專業的學生來講有著非常重要的意義。

為幫助學生更好地理解這門課程的理論知識和加強實踐能力的培養，本課堂引入了美國NI公司的Labview軟件進行輔助教學。

二、利用Labview編寫波形函數圖，幫助學生直觀理解基本概念

LabVIEW是NI公司（National Instruments Corp，美國國家儀器公司）推出的一種功能強大的圖形化編程虛擬儀器軟件開發平臺。LabVIEW的兩大基本功能是DAQ數據采集和控制。LabVIEW采用圖形化編程，與C語言等文本編程相比編程簡單直觀易于掌握，比較適合像機械專業這樣非計算機類和非電類專業的學生學習。

《檢測與傳感》這門課主要講授信號的描述、測量系統的基本特性、常用傳感器技術、信號的調理與記錄、信號分析與處理、計算機測試系統和測試技術的工程應用等內容。而LabVIEW針對數據采集、儀器控制、信號分析與處理等任務，提供的節點（函數）對底層協議進行了高度封裝，用戶只需直接調用即可。因此，可利用Labview方便的實現各種信號的函數波形，可形象的對信號的特征進行描述，方便學生對各種信號的理解。

例如，學生們大都可以根據定義判斷出sin2（f0t+4sinf0t是準周期信號，cos2（f0t+2cos3（f0t是周期信號。但是由于這兩個信號的波形圖不太好畫，因此對這兩個信號的波形特征不太好理解。為得到這兩個函數的波形，可以利用Labview的一個formula Waveform.vi函數，在其公式輸入端連接一個字符串輸入控件，將所要產生的波形公式進行輸入，而在其輸出端連接一波形顯示控件即可將所要的函數波形進行顯示。

圖1是產生一個任意函數波形的程序（在Labview里稱為vi），若要產生兩個不同的函數波形，只需將以上函數面板程序全選并復制即可。圖1中的frequency、amplitude、和formula分別對應于圖2中顯示面板中的幅值、頻率和公式的輸入控件，而圖1中的波形圖對應顯示面板中的波形圖顯示控件。這些函數和控件都可以方便的從Labview自帶的函數庫和控件庫中獲取，用戶在編程時只需按照自己的要求在編程面板中將數據線從函數或控件輸入端，連到所需控件輸出端即可完成編程。

圖2是用Labview編寫的任意函數波形產生程序（或稱vi）的前面板運行圖，在這個程序中可方便的通過修改函數波形的公式來產生任意波形，并且可直觀的觀測波形的特征。

三、利用Labview編寫采樣定理的仿真實驗程序

模擬信號經過（A/D）變換轉換為數字信號的過程稱之為采樣，信號采樣后其頻譜產生了周期延拓，在一定條件下，一個連續時間信號完全可以用該信號在等時間間隔上的瞬時樣本值表示，這些樣本值包含了該連續時間信號的全部信息，利用這些樣本值可以恢復原連續時間信號。

四、結論

通過以上實例說明，在《檢測與傳感》課程教學過程中，利用Labview軟件可以方便的編寫詮釋信號描述及采樣定理的軟件，以幫助學生更直觀、更深刻地理解所學知識。不僅如此，Labview還具有強大的信號分析、信號處理和信號采集功能，利用這些功能還可針對課程的信號分析與處理、計算機測試系統和測試技術的工程應用等內容編寫更多的教學輔助軟件。

參考文獻：

[1]許同樂.機械工程測試技術[M].北京：機械工業出版社，2013.

[2]龍華偉，顧永剛.LabVIEW8.2.1與DAQ數據采集[M].北京：清華大學出版社，2010.

[3]王懷興.基于LabVIEW的抽樣定理仿真研究[J].湖北第二師范學院學報，2012.endprint

針對《檢測與傳感》課堂教學中關于信號的描述、分析與處理這部分內容數學描述較多且概念抽象學生不好理解這一現象，以《檢測與傳感》課程中的信號描述和采樣定理的課堂教學內容為例，研究了LabVIEW在該課程中的輔助教學方法，說明了利用LabVIEW編寫相關內容的仿真軟件進行輔助教學，可以幫助學生直觀的理解抽象的原理，達到了良好的教學效果，同時也為其他類似課程的教學開辟了思路。

測試技術Labview信號描述采樣定理一、引言

在高校機械大類專業課程體系中，《檢測與傳感》課程屬于學科基礎的必修課程，在其他機械工程專業課程體系中這門課程又稱之為《機械工程測試技術》。測試技術是進行各種科學實驗研究和生產過程參數檢測等必不可少的手段，它起著類似人的感覺器官的作用。通過測試可以揭示事物的內在聯系和發展規律，從而推動科學技術的發展。

在工程技術領域中，工程研究、產品開發、生產監督、質量控制、產品零部件、整機的性能試驗和性能實驗等，都離不開測試技術。

測試技術還廣泛應用在機械設備的監測與故障診斷技術，如用于電力、石油化工、冶金等行業的大型、高速旋轉機械。應用測試技術還可對設備的運行狀態進行檢測，如了解設備的溫升、振動、噪聲、應力應變、潤滑油狀況、異味等參數，保證設備的安全運行，預防和減少惡性事故的發生，消除故障隱患，保障人身和設備安全，提高生產率。所以，學好《檢測與傳感》這門課程對機械專業的學生來講有著非常重要的意義。

為幫助學生更好地理解這門課程的理論知識和加強實踐能力的培養，本課堂引入了美國NI公司的Labview軟件進行輔助教學。

二、利用Labview編寫波形函數圖，幫助學生直觀理解基本概念

LabVIEW是NI公司（National Instruments Corp，美國國家儀器公司）推出的一種功能強大的圖形化編程虛擬儀器軟件開發平臺。LabVIEW的兩大基本功能是DAQ數據采集和控制。LabVIEW采用圖形化編程，與C語言等文本編程相比編程簡單直觀易于掌握，比較適合像機械專業這樣非計算機類和非電類專業的學生學習。

《檢測與傳感》這門課主要講授信號的描述、測量系統的基本特性、常用傳感器技術、信號的調理與記錄、信號分析與處理、計算機測試系統和測試技術的工程應用等內容。而LabVIEW針對數據采集、儀器控制、信號分析與處理等任務，提供的節點（函數）對底層協議進行了高度封裝，用戶只需直接調用即可。因此，可利用Labview方便的實現各種信號的函數波形，可形象的對信號的特征進行描述，方便學生對各種信號的理解。

例如，學生們大都可以根據定義判斷出sin2（f0t+4sinf0t是準周期信號，cos2（f0t+2cos3（f0t是周期信號。但是由于這兩個信號的波形圖不太好畫，因此對這兩個信號的波形特征不太好理解。為得到這兩個函數的波形，可以利用Labview的一個formula Waveform.vi函數，在其公式輸入端連接一個字符串輸入控件，將所要產生的波形公式進行輸入，而在其輸出端連接一波形顯示控件即可將所要的函數波形進行顯示。

圖1是產生一個任意函數波形的程序（在Labview里稱為vi），若要產生兩個不同的函數波形，只需將以上函數面板程序全選并復制即可。圖1中的frequency、amplitude、和formula分別對應于圖2中顯示面板中的幅值、頻率和公式的輸入控件，而圖1中的波形圖對應顯示面板中的波形圖顯示控件。這些函數和控件都可以方便的從Labview自帶的函數庫和控件庫中獲取，用戶在編程時只需按照自己的要求在編程面板中將數據線從函數或控件輸入端，連到所需控件輸出端即可完成編程。

圖2是用Labview編寫的任意函數波形產生程序（或稱vi）的前面板運行圖，在這個程序中可方便的通過修改函數波形的公式來產生任意波形，并且可直觀的觀測波形的特征。

三、利用Labview編寫采樣定理的仿真實驗程序

模擬信號經過（A/D）變換轉換為數字信號的過程稱之為采樣，信號采樣后其頻譜產生了周期延拓，在一定條件下，一個連續時間信號完全可以用該信號在等時間間隔上的瞬時樣本值表示，這些樣本值包含了該連續時間信號的全部信息，利用這些樣本值可以恢復原連續時間信號。

四、結論

通過以上實例說明，在《檢測與傳感》課程教學過程中，利用Labview軟件可以方便的編寫詮釋信號描述及采樣定理的軟件，以幫助學生更直觀、更深刻地理解所學知識。不僅如此，Labview還具有強大的信號分析、信號處理和信號采集功能，利用這些功能還可針對課程的信號分析與處理、計算機測試系統和測試技術的工程應用等內容編寫更多的教學輔助軟件。

參考文獻：

[1]許同樂.機械工程測試技術[M].北京：機械工業出版社，2013.

[2]龍華偉，顧永剛.LabVIEW8.2.1與DAQ數據采集[M].北京：清華大學出版社，2010.

[3]王懷興.基于LabVIEW的抽樣定理仿真研究[J].湖北第二師范學院學報，2012.endprint

針對《檢測與傳感》課堂教學中關于信號的描述、分析與處理這部分內容數學描述較多且概念抽象學生不好理解這一現象，以《檢測與傳感》課程中的信號描述和采樣定理的課堂教學內容為例，研究了LabVIEW在該課程中的輔助教學方法，說明了利用LabVIEW編寫相關內容的仿真軟件進行輔助教學，可以幫助學生直觀的理解抽象的原理，達到了良好的教學效果，同時也為其他類似課程的教學開辟了思路。

測試技術Labview信號描述采樣定理一、引言

在高校機械大類專業課程體系中，《檢測與傳感》課程屬于學科基礎的必修課程，在其他機械工程專業課程體系中這門課程又稱之為《機械工程測試技術》。測試技術是進行各種科學實驗研究和生產過程參數檢測等必不可少的手段，它起著類似人的感覺器官的作用。通過測試可以揭示事物的內在聯系和發展規律，從而推動科學技術的發展。

在工程技術領域中，工程研究、產品開發、生產監督、質量控制、產品零部件、整機的性能試驗和性能實驗等，都離不開測試技術。

測試技術還廣泛應用在機械設備的監測與故障診斷技術，如用于電力、石油化工、冶金等行業的大型、高速旋轉機械。應用測試技術還可對設備的運行狀態進行檢測，如了解設備的溫升、振動、噪聲、應力應變、潤滑油狀況、異味等參數，保證設備的安全運行，預防和減少惡性事故的發生，消除故障隱患，保障人身和設備安全，提高生產率。所以，學好《檢測與傳感》這門課程對機械專業的學生來講有著非常重要的意義。

為幫助學生更好地理解這門課程的理論知識和加強實踐能力的培養，本課堂引入了美國NI公司的Labview軟件進行輔助教學。

二、利用Labview編寫波形函數圖，幫助學生直觀理解基本概念

LabVIEW是NI公司（National Instruments Corp，美國國家儀器公司）推出的一種功能強大的圖形化編程虛擬儀器軟件開發平臺。LabVIEW的兩大基本功能是DAQ數據采集和控制。LabVIEW采用圖形化編程，與C語言等文本編程相比編程簡單直觀易于掌握，比較適合像機械專業這樣非計算機類和非電類專業的學生學習。

《檢測與傳感》這門課主要講授信號的描述、測量系統的基本特性、常用傳感器技術、信號的調理與記錄、信號分析與處理、計算機測試系統和測試技術的工程應用等內容。而LabVIEW針對數據采集、儀器控制、信號分析與處理等任務，提供的節點（函數）對底層協議進行了高度封裝，用戶只需直接調用即可。因此，可利用Labview方便的實現各種信號的函數波形，可形象的對信號的特征進行描述，方便學生對各種信號的理解。

例如，學生們大都可以根據定義判斷出sin2（f0t+4sinf0t是準周期信號，cos2（f0t+2cos3（f0t是周期信號。但是由于這兩個信號的波形圖不太好畫，因此對這兩個信號的波形特征不太好理解。為得到這兩個函數的波形，可以利用Labview的一個formula Waveform.vi函數，在其公式輸入端連接一個字符串輸入控件，將所要產生的波形公式進行輸入，而在其輸出端連接一波形顯示控件即可將所要的函數波形進行顯示。

圖1是產生一個任意函數波形的程序（在Labview里稱為vi），若要產生兩個不同的函數波形，只需將以上函數面板程序全選并復制即可。圖1中的frequency、amplitude、和formula分別對應于圖2中顯示面板中的幅值、頻率和公式的輸入控件，而圖1中的波形圖對應顯示面板中的波形圖顯示控件。這些函數和控件都可以方便的從Labview自帶的函數庫和控件庫中獲取，用戶在編程時只需按照自己的要求在編程面板中將數據線從函數或控件輸入端，連到所需控件輸出端即可完成編程。

圖2是用Labview編寫的任意函數波形產生程序（或稱vi）的前面板運行圖，在這個程序中可方便的通過修改函數波形的公式來產生任意波形，并且可直觀的觀測波形的特征。

三、利用Labview編寫采樣定理的仿真實驗程序

模擬信號經過（A/D）變換轉換為數字信號的過程稱之為采樣，信號采樣后其頻譜產生了周期延拓，在一定條件下，一個連續時間信號完全可以用該信號在等時間間隔上的瞬時樣本值表示，這些樣本值包含了該連續時間信號的全部信息，利用這些樣本值可以恢復原連續時間信號。

四、結論

通過以上實例說明，在《檢測與傳感》課程教學過程中，利用Labview軟件可以方便的編寫詮釋信號描述及采樣定理的軟件，以幫助學生更直觀、更深刻地理解所學知識。不僅如此，Labview還具有強大的信號分析、信號處理和信號采集功能，利用這些功能還可針對課程的信號分析與處理、計算機測試系統和測試技術的工程應用等內容編寫更多的教學輔助軟件。

參考文獻：

[1]許同樂.機械工程測試技術[M].北京：機械工業出版社，2013.

[2]龍華偉，顧永剛.LabVIEW8.2.1與DAQ數據采集[M].北京：清華大學出版社，2010.

[3]王懷興.基于LabVIEW的抽樣定理仿真研究[J].湖北第二師范學院學報，2012.endprint