虛擬儀器在電子技術試驗中的有效運用

摘 要：近年來，隨著我國科學技術水平的提高，社會經濟的快速發展，電子技術也隨之迅猛發展。文章在電子技術試驗的基礎上對虛擬儀器的使用方式進行了分析與研究，概述了電子技術實驗中虛擬電子技術試驗平臺的構建方式，在實驗模型分析的基礎上驗證了電子技術試驗中虛擬儀器的使用結果。

關鍵詞：電子技術試驗;虛擬儀器;有效應用

0 ? 引言

現如今，電子技術試驗室包含傳統儀器與試驗箱等內容，但對于傳統的試驗箱以及傳統儀器來說，其功能特征較為傳統、固定，因此只能開展規定項目的電子技術試驗，無法擴展電子功能[1]。在開展電子技術試驗的過程中都需要對單獨的試驗箱進行使用，因此擁有較多的儀器臺數，具有接線復雜程度高以及體積大的特點，因此明顯提高電子技術試驗的效果[2]。因此，對電子技術實驗中虛擬儀器的使用方式進行研究與分析具有十分重要的現實意義。

虛擬電子技術試驗平臺主要包含硬件與軟件兩個部分，其中硬件具有系列化試驗模板、外置式通用測試平臺以及個人計算機PC等，而軟件具有系列化示范程序軟件包以及基于Windows環境下虛擬儀器軟件開發平臺LavView與虛擬儀器庫等[3]。PC計算機而言可快速、穩定地運行圖形化編程軟件。外置的測試平臺包含數據通信、信號產生以及數據采集等多樣化功能[4]。對于系列化的數字模板而言，其基本單元具有內部模擬與數字電路等內容，在對硬件測試平臺進行連接后，應嚴格測試相關試驗算法所得到數據的準確性。開發平臺LavView與虛擬儀器庫是基于Windows環境進行運行與測試的，并且其中具有的虛擬儀器軟件包含信號源、示波器等多種驅動程序。

1? 虛擬化電子技術試驗平臺設計

1.1 虛擬化電子技術試驗平臺硬件設計

對于計算機應用程序來說，在對硬件程序開展設計工作的過程中，工作人員可針對試驗箱、電路板以及自身需求進行分析與整合，使用數據采集卡的方式連接計算機和試驗電路，從而對電子技術試驗電路板進行合理設計[5]。

1.2 平臺軟件設計概述

相關工作人員在開展電子技術試驗硬件設計工作的過程中，可對已有設備例如電子線路板等設備進行使用，在對電子技術試驗軟件模塊開展實際工作時，可將Web制作技術融入LavView開發平臺，幫助設計工作人員開展測量試驗設計工作與仿真試驗的設計工作[6]。同時，其核心內容為Web服務，可使用服務器來控制對電子技術試驗的所有流程。隨后可對充足的冗余空間進行設置，從而確保虛擬電子技術試驗系統在后期運行過程中的安全、穩定。

1.3 交互協議設計概述

對于平臺數據的交互過程來說，主要交互數據信息內容為試驗過程中所獲取的數據信息。因此工作人員可基于LabView網絡開發工具包并通過Internet Developer Toolkit的方式對電子技術試驗數據的交互協議進行合理、有效的設置。在使用公共網關接口的同時，應基于TCP/IP協議來開展客戶機與服務器的數據信息交互活動。

2? 虛擬化電子技術試驗平臺概述

2.1 機械結構模態分析試驗

機械結構模態分析試驗的主要分析內容為機械結構模型，對于LabView開發平臺來說，使用C++為面向對象的編程語言，隨后模態分析某剎車盤。在分析剎車盤的模態頻率、模態阻尼比等因素后，可使用虛擬儀器技術的方式來判定模態分析的有效性。在分析模態試驗的過程中，可以使用LabView開發工具來進行數據限制程序、數據控制程序以及數據采集程序進行編寫，在對模態參數識別算法進行編寫的工程中，可使用C++編程語言。隨后將該算法與LabView開發程序進行嵌入，這種方式不僅可對電子技術試驗程序進行簡化，確保模態參數的有效識別，還可對電子技術試驗的成本進行科學降低。在對待測系統進行試驗的過程中，相關工作人員可使用軟件設計方案對數據儲存程序、數據限制程序、數據控制程序以及數據采集程序進行編寫，隨后激振前兩個點位，并對模態參數識別算法進行編寫。隨后通過力傳感器來幫助待測系統與激振器形成耦合反應，從而幫助工作人員獲取合理的激振力信號數值，還可將加速度傳感器信號采集器通道與力傳感器信號進行有效連接，在開展濾波調節、放大處理后開展A/D變換，最后通過計算機開展數據信息的分析工作與處理工作。

2.2 模態識別算法設計概述

為了確保LabView平臺可以有效應用數據采集卡，工作人員可通過采集卡中具有的動態鏈接庫文件。LabView平臺可提供調用庫中的函數，隨后開展數據信息的采集工作。其中，在應用調用庫函數之前工作人員應對函數返回的數據類型進行確認，明確其是Void類型還是Integer類型，并對調用庫函數的調用規程進行明確，應了解是屬于Win32，DtdCall，C中的哪種。此外，還應明確函數所需參數、調用庫的函數位置以及參數的傳遞順序等內容。隨后，在應用調用庫函數的過程中，相關工作人員可在程序框圖內放置CLF節點，并在CLF節點配置兌換框中執行點擊右鍵的操作，對選項“Browse？”選項進行選擇。隨后將彈出文件選擇對話框，此時可對DLL文件進行選擇，并對文件中所包含的函數庫進行監測，這時工作人員可手動設置函數相應的輸入輸出參數，比如選擇相應的API函數并編寫至FunctionName下拉列表中。隨后根據Windows API函數中的StsCall選項，設置對應的ua300.dll函數的返回參數。在點擊Add a Parameter按鍵后可工作人員可添加新的輸入參數。

對于多頻率模態識別算法來說，主要針對已有的試驗方式對系統動態特性進行分析與研究，對于分析技術而言，其核心內容為多點激振模態分析技術，其識別算法為多輸出與多輸入頻域正交多項式模式。可通過頻率相應函數矩陣來科學有效的構建矩陣多項式識別模型，并使用最小二乘法對模型系數矩陣進行計算，對系統的極點進行獲取，最終完成模態識別算法的設計工作。

3 虛擬儀器在電子技術試驗教學中的應用

3.1 通過虛擬儀器開展多媒體演示實驗

對于電子技術試驗教學來說，主要可對學生的實踐操作能力以及手動能力進行培養，同時幫助其開發創造性思維，在教師的引導下，對試驗問題與試驗現象進行觀察與分析后提高學生的綜合素質水平。在電子技術試驗教學過程中，傳統的儀器無法讓學生觀察整體實驗的操作過程，使教學達不到應有的效果。而虛擬儀器的使用具備其獨特的優勢之處，可很好地與實際課堂教學融合，不僅可提高教學效率和教學質量，還可提升電子技術試驗教學的現代化水平，并對學生的主觀性與能動性進行了培養。

3.2 構建學習興趣小組

但部分學生的學習能力較弱且基礎知識掌握程度不高，開展電子技術試驗課程會讓該部分學生對學習產生相應的抵觸心理。虛擬儀器的使用，不僅可提高教師的教學效率以及教學質量，還可激發學生的學習積極性。學生通過虛擬儀器學習電子技術試驗的過程中，可使用虛擬儀器來對部分試驗進行自主設計，不僅可對學生的創新能力進行培養，還可有效激發起學習興趣。而學習興趣小組的構建不僅可提高學習質量以及學習效率，還可培養學生的團結合作能力，從而提高教學效果。

4? 結語

現如今，隨著我國科學技術水平的快速提高以及社會經濟的不斷發展，各行各業都得到可快速發展。在電子技術試驗的過程中，虛擬儀器的使用不僅可簡化電子技術的試驗過程，還可提高電子實驗數據處理的精確程度，縮小儀器硬件的體積，因此具備較強的實用性與經濟性。在對電子技術試驗開展設計工作的過程中，可針對傳統電子技術試驗并使用LabView平臺，對其中所開發的虛擬實驗工具進行使用，從而對試驗質量以及試驗效率進行提升。

[參考文獻]

[1]宋雨潭.論電子技術試驗中對虛擬儀器的有效運用[J].電子測試，2019（10）：101-102，64.

[2]歐陽斌.論電子技術試驗中對虛擬儀器的有效運用[J].科技資訊，2018（4）：51-52.

[3]顏劍.基于CAN總線和虛擬儀器技術的車載網絡系統的研究[D].長沙：中南大學，2007.

[4]盧娜，張三愛.虛擬儀器技術在航空機載氣象雷達測試中的應用[J].科技創新導報，2017（2）：7-8.

[5]王志偉.基于虛擬儀器技術的直流電源試驗系統的研究與開發[D].長沙：中南大學，2007.

[6]萬之全.基于虛擬儀器技術的工頻波形記錄分析系統[D].上海：上海交通大學，2007.

（編輯 姚 鑫）

Effective application of virtual instrument in electronic technology test

Zhu Yanqin

（Zhengzhou Technician College， Zhengzhou 450000， China）

Abstract：In recent years， with the rapid development of society and science and technology level， electronic technology develops rapidly. This paper studies the use mode of virtual instrument in electronics technology test， summarizes the construction mode of virtual electronic technology test platform in electronics technology experiment， and verifies the application effect of virtual instrument based on the experimental model analysis.

Key words：electronic technology test; virtual instruments; effective application

作者簡介：朱艷芹（1982— ），女，湖北鄂州人，講師，碩士;研究方向：檢測技術與自動化裝置。