域,目前开发环境主要有两类:一类是文本语言,如C、C++、LabWindows /CVI等等;另一类是图形语言,如NI公司的LabVIEW和HP公司的VEE等等。由于图形语言开发的方便性,受到了广大工程师的欢迎,一个在计算机语言方面没有很多经验的工程师也可以在较短时间内掌握虚拟仪器开发的技术,并能应用到工程实践当中。

虚拟仪器在大学实验室建设中的应用

由于虚拟仪器具有以上各种优点,并且随着计算机硬件和信号处理箱等辅助设备价格的下降以及计算能力的提高,虚拟仪器已经可以代替大部分电路电子学实验设备,从而为虚拟实验室的开发提供了可能。随着校园网的普及,网络虚拟实验室可以提供在线实验,一方面节省了大量的实验室、硬件、人员等支出,另一方面也能有效管理实验进程。虚拟仪器也可以用在各种物理学和其他与信号观测和处理相关的领域。

美国的斯坦福大学的机械系就要求三、四年级学生在实验时用虚拟仪器进行实验的数据采集和实验控制。国内一些大学如清华大学、西安交通大学、华北电力大学、东南大学、复旦大学、上海交通大学、暨南大学、华中科技大学、四川大学等都成功的开设了虚拟仪器的相关课程并开发了一系列的虚拟仪器用于教学实验。值得注意的是,一些规模较小,条件困难,经费紧张的学校,也开始引进基于虚拟仪器的实验室,很大程度上解决了实验经费短缺的问题。

设计实例:电路过渡过程监测仪

由于开发过程中实现监测和回放功能的主要控件不同,而两者需要设定的参数也是不同的,所以整个面板上的控件较多,为了使仪器面板更清晰,更易于控制,同时也为了避免一些不必要的误操作,所以将监测面板和回放面板分开放置。监测面板如图1所示,从监测窗口可以观测到每次处理的数据(默认值为500个数据点)的波形,从观察到的幅值大小就可以推断出过渡过程是否发生,当然更直观的方法是观察该窗口左侧的报警指示灯。“停止监测”开关用于控制在参数设置不合理的情况下,手动停止该仪器工作,未处理数据显示框中数据表示未处理的数据采样数量,如果这一数据基本上是0或者很小的数(数量级不超过101),表示工作正常,如果这一数值逐渐增加并且数量级超过102,说明参数设置不合理,就需要停止监测。可以通过单击“工作状态”按钮,进行“监测/回放”状态的切换。过渡过程波形显示设备在仪器停止运行时候自动输出一个波形,其数据总数等于参数设置中处理速度乘以保存数据组数。可以在光标移动使能控制和光标拖动控制都开放的情况下,用鼠标直接在光标上拖动从而改变光标的位置。