学用DRVI可重构虚拟仪器实验平台
华中科技大学工程测试技术实验PPT课件
• 任意一个信号是随时间而改变的物理量。一般情况下,信 号所运载信息是很广泛的,比如:状态(state)、速率 (rate)、电平(level)、形状(shape)、频率成分 (frequency content)。
n1 图例
以fn为横坐标,An、 为纵坐标画图,则称为幅值 -相位谱;
x(t)
a0 2
An cos(n0t n ) (n 1,2,,3,...)
n1
以fn为横坐标,An2为纵坐标画图,则称为功率谱。
x(t)
aLeabharlann Baidu 2
An cos(n0t n ) (n 1,2,,3,...)
n1
Matlab正弦波频谱分析
THANK YOU
2022/3/22
模拟信号的连接方式
• 接入数据采集设备的信号根据参考点的不同可以分为接 地信号和浮动信号两种类型。
接地信号:就是以系统地(如建筑物的地)为参考点的信号,也称 参考信号。因为接地信号用的是系统地,所以与数据采集设备是共 地的。最常见的接地信号源是通过墙上的接地引出线接入建筑物地 的设备,如信号发生器和电源。
接地信号
浮动信号
一个不与任何地(如大地或建 筑物的地)连接的电压信号称 为浮动信号,浮动信号的每个 端口都与系统地独立。一些常 见的浮动信号源有电池、热电 偶、变压器和隔离放大器等。
(完整word版)基于虚拟仪器的颜色识别
第一章绪论
1.1引言
颜色识别系统在现代工业中发挥着重要作用,不论是材料,工业自动化,遥感技术,图像处理,产品质量的检测,还是某些模糊的检测技术,都需要对颜色进行探测识别。本文主要介绍的是基于虚拟仪器的颜色识别系统,该系统通过红外线色差传感器对被检测物体的表面进行初步数据采集,然后由数据采集卡把电压信号传送给labvieW虚拟仪器,虚拟仪器对接收到的电压信号进行比对分析,最终得出被测物体的表面颜色。
计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式,一种是将计算机装入仪器,其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小,这类仪器功能也越来越强大,目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托,实现各种仪器功能。虚拟仪器(virtual instruments)主要是指这种方式,充分利用现有计算机资源,配以独特设计的软硬件,实现普通仪器的全部功能以及一些在普通仪器上无法实现的功能。传统仪器与虚拟仪器最重要的区别在于:虚拟仪器的功能由用户使用时自己定义,而传统仪器的功能是由厂商事先定义好的。从这一意义上讲,那些功能固定的插卡式计算机仪器不能称作虚拟仪器。而且,没有面向科技与工程人员的图形化开发平台就难以涉及虚拟仪器。普通的PC有一些不可避免的弱点。用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不可能太高。近年来,伴随着计算机技术、软件技术和总线技术的迅猛发展,仪器以及自动测试技术也发生了革命性的变化。1987年,VXI 总线的诞生标志着仪器与自动测试技术发展进入了一个崭新的阶段,虚拟仪器的概念也深入人心,应用领域不断拓展。
《机械工程测试技术》教案
教学大纲
1 课程在本专业中的定位与课程目标
机械工程测试技术是机械类专业的专业基础课和必修课程,也是机械类专业的平台课程。通过该课程的学习可以获得测量信号处理方法、测量系统特性、传感器测量原理和信号原理等方面的基础知识,并掌常见物理量的测量和应用方法。
2 基本要求
本课程分为概论、信号分析基础、测试系统基本特性、传感器测量原理、信号处理中间电路和常见物理量测量与应用几部分。学完本课程应具有下列几方面的知识:
(1)掌握测量信号分析的主要方法,明白波形图、频谱图的含义,具备从示波器、频谱分析仪中读取解读测量信息的能力。
(3)掌握传感器的种类和工作原理,能针对工程问题选用合适的传感器。
(4)掌握温度、压力、位移等常见物理量的测量方法,了解其在工业自动化、环境监测、楼宇控制、医疗、家庭和办公室自动化等领域的应用。
(5)了解测试系统的构成,了解用测试系统进行测量的方法、步骤和应该注意的问题。
3课程内容与学时安排
第一部分绪论(2学时)
介绍测试技术在工业、农业等国民经济中的应用,测试的概念和系统构成,测试技术的发展趋
势。
第二部分信号分析基础(8)
包括信号的分类,信号波形分析、频谱分析、相关分析原理与应用。
第三部分测试系统特性(10)
介绍测试系统基本组成,测试系统的静、动态特性,不失真测量条件。测试系统特性的评定方法。
第四部分常用传感器(10)
介绍电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、光学传感器、热电式传感器、化学传感器、生物传感器等常用传感器的工作原理和应用。
第五部分中间变换电路(8)
虚拟仪器平台在高等职业技术教育中的应用研究
虚拟仪器平台在高等职业技术教育中的应用研究
1. 引言
1.1 研究背景
随着信息技术的不断发展和应用,虚拟仪器平台在高等职业技术教育领域逐渐受到重视和应用。在传统的实验教学过程中,学生需要大量的实验室设备和仪器,而这些设备通常需要大量的投入和维护费用。传统实验教学还存在仪器设备不足、实验数据处理困难、实验过程受限等问题。虚拟仪器平台的出现,为解决这些问题提供了新的途径。
虚拟仪器平台是指利用计算机软件模拟实验仪器的功能和操作过程,使学生能够通过计算机模拟实验并获得实验结果。虚拟仪器平台具有操作简便、成本低廉、实验过程可控等优势,能够有效提高学生对实验课程的学习兴趣和效果。
虚拟仪器平台在高等职业技术教育中的应用仍然处于探索阶段,尚未形成完善的体系和机制。有必要对虚拟仪器平台在高等职业技术教育中的应用进行深入研究,以推动实验教学的创新和改进。
1.2 研究意义
高等职业技术教育是培养技术技能型人才的重要途径,随着时代的发展和技术的进步,传统的实验设备和仪器已经无法完全满足教学需求,虚拟仪器平台的出现为高等职业技术教育带来了新的可能性和
机遇。研究虚拟仪器平台在高等职业技术教育中的应用,不仅可以丰
富实验教学内容,增强学生实践能力,提高教学质量,还可以为教师
提供更灵活、便捷的教学工具,推动高等职业技术教育的创新与发
展。
虚拟仪器平台的引入不仅可以突破传统实验室的时间和空间限制,降低实验教学成本,同时也可以提高实验教学的安全性和可控性,减
少实验过程中的风险与事故。通过虚拟仪器平台,学生可以在模拟的
实验环境中进行实验操作,熟悉仪器的使用方法、实验步骤,培养实
基于虚拟仪器自动测试系统硬件平台的研究
ys s te m i nt e g r a t i c n e t c a r e d e s c r i be d i n d e t a i l . Ke y WO s h a r d wa r e ,a u t o ma t i c t e s t ,s t r u c t u r e ,a d a p t e r CI a s s Numbe r TP2 0 6
术 的发展 和电子设备 的组 成特 点 , 综 合测 试设 备采 用 P XI 总线技术 、 辅以可扩展程控仪器组建智 能测 试平台 。
系统 组 成 框 图 如 图 1所 示 。
自动测试 系统
系统 硬件 平 台l l 系 统软件 平 台I l 测 试程 序集
旦 型 笪l 鱼 堡矍 l
给 出自检“ 合格 ” 或“ 故 障” 的结论 。能将测试 系统 的故 障定
位到仪器模块 。
8 0 0 mm深 的机 箱 内。系统 机箱 空余 位 置可 以安 装选 配 的
台式测试仪表 。 系统安装完成后示 意图如图 3所示 。 P X I 机箱通过减 震器 固定 在外 机箱 上 , 使测 试 机箱 与 外机箱柔性 连接 在一起 , 从 而达 到减 震效 果 。外 机箱 的铝 板 内表面进行导 电氧化处理 , 通风处装有 通风波导 , 从而使
( C S I C( W UHA N)L I NGJ r U Hl - TE CH C0 .L TD,Wu h a n 4 3 0 0 7 4 )
基于DRVI虚拟仪器的锭子振动测试系统的研究
文献标识码 :A
文章编号 :l 9 1020) 08 3 ( —56(07一05一o Ⅺ
1前言
锭子高速 回转时会 出现纵 向振动和横向振动 。纵 向振 动是指锭 子和筒管 的上下窜 动 ,而横 向振 动表现 为锭 子 的摆头 。 谓的锭 子摆头是指锭端轨迹在水平面 内的投影呈 圆形 、椭圆形或其他不规则的复合 曲线¨ 引 所 儿 。为了
维普资讯 http://www.cqvip.com
第1 期
陈小兰,等:基于 DV 虚拟仪器的锭子振动测试系统的研究 RI
5 9
( 信号处理与显示 。对数据采集仪所采集到的信号进行放大 、滤波等处理后 ,在计 算机上显示 出振动轨 2) 迹 。此环节采用 D VI R 软件编程来 实现的。 23 . 健予摄动测试系统的设计
实 际振动 的轨迹 。
lo 50
m V
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2 oo O
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T() s
( b)
( X轴 向波形 ( Y轴 向波形 ( X. a) b) c) Y轴 向合成波形 圈 2键予轴心摄动轨涟测量波形圈 从网 2可以看 出 ,面板上输出的是电压信号的值 ,单位是毫伏 。在一定 的转 速下电压值和位移 值有线性 关 系 ,具体 转换关 系如表 1 、表 2 示1 。 所 4 1 通过 表 l 表 2中电压值与位移间距的标定 ,可以近似计算锭子振动 的位移 ,从而实现 了锭子 轴心振动轨迹 、
虚拟仪器平台实验设计与实践
1 引 言
己 口l 3 年 1 1 月 第] 己 卷 第 『 I 期
应 用 天 地
虚 拟 仪 器 平 台 实验 设 计 与 实践 *
唐 赣
( 华东交通大ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 南 昌
3 3 0 0 1 3 )
摘
要: 以华东交通大学“ 基于虚拟仪器技术的传感器实验平 台开发与应用 ” 校立课题 的具体设 计思路 、 实验项 目以及 实验方
De s i g n a n d pr a c t i c e o f v i r t u a l i n s t r u me nt p l a t f o r m e x p e r i me n t
Ta n g Ga n
( Ea s t Ch i n a J i a o t o n g Un i v e r s i t y ,Na n c h a n g 3 3 0 0 1 3,Ch i n a )
法 为例 , 分析 了传统传感器实验教学 中存在 的问题 , 并针 对这些 问题提 出 了全新 的传感器 实验教 学思路 和具体 的设 计方案 。
虚拟仪器及开发平台LabVIEW
虚拟仪器及开发平台LabVIEW简介
(一)实验目的
通过本实验让同学们了解虚拟仪器的主要开发平台Labview的基本操作及其特点,并能使用Labview进行最简单的虚拟仪器开发。重点理解图形化编程语言特点及数据流驱动的含义。
(二)虚拟仪器与开发平台labVIEW简介
1、虚拟仪器简介
虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件是虚拟仪器的核心,模块化的硬件是虚拟仪器的基础。虚拟仪器概念是由美国的国家仪器公司在上世纪80年代提出的,它提出了软件就是仪器的口号。虚拟仪器同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分,充分发挥了虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少,以及出色的集成这四大优势。
虚拟仪器技术的两大组成部分:
1)高效的软件
软件是虚拟仪器技术中最重要的部份。使用正确的软件工具并通过调用特定的程
序模块,工程师和科学家们可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面。
由NI公司提供的行业标准的图形化编程软件——NI LabVIEW,不仅能轻松方便
地完成与各种软硬件的连接,更能提供强大的数据处理能力,并将分析结果有效
地显示给用户。此外,还有许多其它交互式的测量工具和系统管理软件工具,例
如连接设计与测试的交互式软件SignalExpress、基于ANSI-C语言的
LabWindows/CVI、支持微软Visual Studio的Measurement Studio等等。拥有了功
能强大的软件,我们就可以灵活的设计需要的测试系统或数据采集系统。
加工中心主轴组件监控系统的设计
优秀设计
目录
前言 (1)
第一章加工中心介绍 (5)
1.1加工中心 (5)
1.1.1加工中心简介 (5)
1.1.2 加工中心的特点和用途 (6)
1.1.3.加工中心的工作原理 (7)
1.1.4加工中心的主轴部件 (7)
1.1.4.1主轴部件精度 (7)
1.1.4.2 主轴部件结构 (8)
第二章传感器介绍与选择 (12)
2.1.传感器简介 (12)
2.2传感器的选取 (14)
2.2.1.1磁电式转速传感器的工作原理 (14)
2.2.1.2磁电式转速传感器的型号和技术参数: (15)
2.2.1.7 KMI15-1磁电阻式转速传感器技术参数 (20)
2.2.2加工中心主轴运行轨迹的监测: (20)
2.2.2.1.电涡流位移(振动)传感器的工作原理及特点 (20)
2.2.2.2 M307997电涡流位移传感器参数 (21)
2.2.3对加工中心主轴齿轮轴向移动的监测 (21)
2.2.3.1 KMZ10B传感器介绍 (21)
2.2.3.2 KMZ10B 传感器参数 (21)
第三章信息采集与处理 (22)
3.1 A/D转换器的分类与性能指标 (22)
3.1.1 A/D转换器分类 (22)
3.2 A/D转换器和单片机 (23)
3.2.1 ADC0804转换器: (23)
3.2.2 AT89C51单片机 (25)
3.2.3 AD转换器与AT89C51单片机接口电路图: (26)
3.3 与PC机通信接口 (26)
3.3.1 MAX487芯片介绍 (27)
第四章加工中心主轴组件的监测的实验分析 (28)
4.1 DRVI可重构虚拟仪器实验平台介绍: (28)
27.一阶系统响应时间测量实验
实验二十七一阶系统响应时间测量实验
1. 简介
对一阶响应实验台,系统的输入x i(t)和输出x0(t)可等效为一阶测试系统。当系统输入为单位阶跃时,相应的微分方程为:
一阶系统的传递函数为:
式中,t为一阶系统的时间常数。
传感器敏感元件的响应输出滞后于物理量的变化,带来误差。这个误差可以用一阶系统的时间响应常数t来表示,t越小,系统响应越快。系统的时间响应常数可以通过测量系统在单位阶跃信号输入下的响应信号来完成。
通过本实验可以了解一阶系统阶跃响应的基本特性,并计算一阶响应的时间常数。
2. 结构组成
一阶响应系统实验台的结构示意如图1所示,结构总体尺寸为(长×宽×高),主要包括的零件有:
图1 一阶响应实验台结构示意图
3. 操作说明
3.1 实验准备
运用一阶响应实验台进行实验教学所需准备的实验设备为:
1. drvi可重组虚拟实验开发平台1套
2. 一阶响应实验台(lyx-12-a)1套
3. 温度传感器(lwz-5-a)1个
4. 套筒(ltz-a)3个
5. 蓝津数据采集仪(ldaq-epp2)1台
6. 开关电源(ldy-a)1套
备齐所需的设备后,将开关电源的12v电源和恒温器背面的接线柱相连,温度传感器的5芯电缆和数据采集仪1通道连接,数据采集仪通过并口电缆与pc机并口连接。在保证接线无误的情况下,打开恒温器电源开关开始加热。
3.2 实验操作
1. 启动服务器,运行drvi主程序,开启drvi数据采集仪电源,然后点击drvi快捷工具条上的“联机注册”图标,进行主数据采集仪之间的注册。联机注册成功后,启动drvi内置的“web服务器功能”,开始监听8500端口。
信号分析与处理实验报告
信号分析与处理实验报告
班级_________________________
学生姓名_________________________
学号_________________________
所在专业_________________________
成绩_________________________
上海大学
二0 0 年月日
图1-2 芯片参数设置界面
4. 利用数字公式编程生成正弦波、噪声或三角波等数字信号,可以选择其中一种信号,
图3-1 滤波器的种类
下图是用带通滤波器消除信号钢管无损探伤信号中由于传感器晃动带来的低频干扰,以及由于电磁噪声等带来的高频干扰的例子。
用滤波器消除信号中的干扰
图3-3 滤波器的作用实验
下面是该实验的装配图和信号流图,图中线上的数字为连接软件芯片的软件总线数
图3-4 滤波器的作用实验装配图
故障诊断信号的非平稳性
故障诊断信号的非平稳性
葛淼;玄兆燕
【摘要】利用时间-指数法检测故障诊断中的非平稳性信号,以便对非平稳阶段进行故障处理.利用小波变换对非平稳信号的分解与重构,有针对性地选取有关频带的信息,对重构信号进行频谱分析来提取故障的典型特征.结果表明,时间-指数法很适用于信号的非平稳性判定,利用小波变换对其进行故障诊断是行之有效的.
【期刊名称】《河北联合大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2012(034)001
【总页数】5页(P27-31)
【关键词】故障诊断;小波分析;非平稳性信号;时间-指数法
【作者】葛淼;玄兆燕
【作者单位】河北联合大学机械工程学院,河北唐山 063009;河北联合大学机械工程学院,河北唐山 063009
【正文语种】中文
【中图分类】TP182
0 引言
随着设备状态监测和故障诊断研究的发展,所面临的关键问题之一是如何对监测诊断中得到的机械动态信号的非平稳性进行有效的分析。在机械设备监测诊断中,需要将非平稳信号进行平稳化处理,主要采用基于平稳过程的经典信号处理方法,分
别从时域或频域给出统计平均结果,无法同时兼顾信号在时域和频域中的全貌和局部化,因此无法对信号的非平稳性进行有效的分析和处理。显然,研究处理非平稳性的实用方法是促使机械监测诊断不断发展的客观需要。
短时博里叶变换(STFT)缺乏细化能力,反映强烈瞬变信号的非平稳性功能不足;主分量自回归谱有一定的时频局部化功能,但对于非平稳信号分析能力不强;Wigner 时频分布具有对准平稳或非平稳信号分析的功能,但是具有交叉干涉项[1]。小波变换具有良好的时频局部性,根据需要调整时间与频率分辨率,具有多分辨率分析的特点。其时频分析的结果同经典的分析方法有所不同,在高频范围内时间分辨率高,在低频范围内频率分辨率高,在全频带内正交分解的结果,信息量既无冗余也不疏漏,尤其适合分析时变非平稳信号[2,3]。
学用DRVI可重构虚拟仪器实验平台
实验一学用DRVI可重构虚拟仪器实验平台
一. 实验目地
通过本实验让学生了解虚拟仪器地概念和基于组件地装配式软件设计方法,掌握用DRVI可重构虚拟仪器平台进行计算机测试系统设计地方法.b5E2RGbCAP
二. DRVI可重构虚拟仪器实验平台简介
1、概述
DRVI可重构虚拟仪器实验平台是华中科技大学何岭松教授工程组和深圳市德普施科技有限公司联合开发出地一种自主知识产权地新型装配架构地虚拟仪器,其设计思想是按照汽车和PC机地装配式生产模式,将计算机虚拟仪器测试系统分解为一个软件装配底盘和若干实现独立功能地软部件模块•然后,根据测量任务需求,用软体底盘把所需地软部件模块装配起来,形成一个满足特定需求地测试系统•当测试任务发生变化时,对软体底盘上装配地软部件模块进行重新组合和装配就可以快速调整为另一个新地测量系统.plEanqFDPw
DRVI地主体为一个带软件控制线和数据线地软主板,其上可插接软仪表盘、软信号发生器、软信号处理电路、软波形显示芯片等软件芯片组,并能与A/D卡、I/O卡等信号采集硬件进
行组合与连接.直接在以软件总线为基础地面板上通过简单地可视化插/拔软件芯片和连线,就可以完成对仪器功能地裁减、重组和定制,快速搭建一个按应用需求定制地虚拟仪器测量系
统.DXDiTa9E3d
图1、虚拟仪器软件总线结构图
2、软件安装和运行
从光盘启动DRVI可重构虚拟仪器实验平台安装程序DRVISetup.exe(或从深圳市德普施科技有限公司网站下载该软件>,运行该安装程序后出现如下界面,按提示进行软件安装,分别填写用户名、单位,并设定软件工作路径等参数,直至出现结束画面为止.RTCrpUDGiT .
基于LabVIEW的虚拟实验平台的设计
基于LabVIEW的虚拟实验平台的设计
陈春朝 赵敏 张亚超 邱颖豪
河南理工大学 河南焦作 454000
摘 要:根据现实教学条件,本文采用LabVIEW软件设计一台虚拟实验平台,为学生们提供了一些脱离实验室的仿真实验,同时也为教师多媒体教学提供了素材,实践证明该实验平台具有较强的实用性和扩展性。关键词:LabVIEW 虚拟仪器 教学实验 相关分析 频谱分析
收稿日期:2009-07-15
作者简介:陈春朝,硕士,讲师。
本文基于LabVIEW设计的虚拟实验平台是通过以“软”代“硬”的方式,充分利用LabVIEW丰富的软件资源和计算机的硬件资源,利用LabVIEW编程效率高,易于修改的特性进行设计。应用于课堂教学和演示实验,加深学生对课本知识的理解,提高上课效率,改善教学效果。减少了对硬件仪器的依赖,节省了教学经费,同时可直接应用于多媒体教学中,将演示实验、验证性实验搬上课堂,把对学生独立思考能力、动手能力和创新能力的培养融合到课堂教学中。本文将通过几个实验分析虚拟实验平台设计实用性。
一、虚拟仪器及Labview 8.2
虚拟仪器的概念是美国N I 公司(N a t i o n a l Instrument)在20世纪80年代中期提出来的。所谓虚拟仪器就是以计算机作为仪器统一的硬件平台,充分利用计算机的运算、存储、回放、调用、显示及文件管理等智能化功能,同时把传统仪器的专业化功能和面板控件软件化,使之与计算机结合构成一台从外观到功能都完全与传统硬件仪器相同,同时又充分享用了计算机智能资源的全新仪器系统。与传统仪器相比,虚拟仪器有许多优点:对测试量的处理和计算可更复杂且处理速度更快,测试结果的表达方式更加丰富多样,可以方便地存储和交换测
虚拟仿真实验平台在仪器分析实验教学中的应用
虚拟仿真实验平台在仪器分析实验教学中的应用
1. 引言
1.1 虚拟仿真实验平台的概念
虚拟仿真实验平台是指利用计算机技术和虚拟现实技术,通过模拟实验过程和操控实验仪器的软件系统,在虚拟环境中进行各种实验操作和数据分析。这种平台能够模拟真实实验过程中的各种情况,例如实验条件的变化、仪器的操作方法等,让学生在虚拟环境下进行实验操作,获取实验数据,并进行数据处理和分析。
虚拟仿真实验平台的概念源自于对传统实验教学的改进和创新。传统的实验教学存在着诸多问题,例如实验设备和材料有限、实验操作复杂、安全隐患等,而虚拟仿真实验平台则能够解决这些问题,提供更为安全、方便和灵活的实验环境。学生可以通过虚拟仿真实验平台进行实验操作,提高实验技能和数据处理能力,同时减少实验设备和材料的消耗,节约实验成本。
虚拟仿真实验平台的出现为仪器分析实验教学带来了新的可能性和机遇,为教师和学生提供了更为便利和有效的学习工具。随着科学技术的不断发展和教育教学理念的更新,虚拟仿真实验平台将在仪器分析实验教学中发挥越来越重要的作用,推动实验教学内容和方式的创新和改进。
1.2 仪器分析实验教学的重要性
仪器分析实验是化学、生物、物理和其他实验室工作中的重要组
成部分。仪器分析实验教学是培养学生实验操作技能和科学思维能力
的重要途径。通过仪器分析实验教学,学生可以学习到实验操作流程、数据处理技能、实验结果分析等方面的知识,提高他们的实验实践能
力和解决问题的能力。
仪器分析是科学研究和实验室工作中不可或缺的一部分。掌握仪
器分析技术对于未来从事科研工作或应用实验工作的学生来说至关重要。
002-华中科技大学-04-丁汉-研究型大学机械专业拔尖创新教育体系构建与实践
第八届湖北省高等学校教学成果奖申请简表
推荐学校(盖章):华中科技大学成果类别:工学
申报等次:一等
成果名称:研究型大学机械专业拔尖创新教育体系构建与实践
完成单位:华中科技大学
成果主要完成人:
姓名专业技
术职称
所在单位
近三年年均
教学工作量
在该成果中承担的工作
丁汉 教授/院士 华中科技大学 20学时 总体规划、顶层设计、师资队伍与平台建设
何岭松 教授/国家名师 华中科技大学 139学时 课程改革、国家级虚拟仿真实验中心建设
尹周平 教授 华中科技大学 62学时 创新教育资源建设、创新活动指导
吴昌林 教授/国家名师 华中科技大学 112学时 创新教育理念与体系建设、课程改革 吴波 教授 华中科技大学 64学时 创新教育体系构建与实施
陶波 教授 华中科技大学 68学时 FOCUS团队责任导师、创新活动指导
丁雨葵 讲师 华中科技大学 思政岗 推广《本科卓越实践计划》、制订规范 凌玲 讲师 华中科技大学 432学时 课程改革与能力达成评价方法设计 徐江 副教授 华中科技大学 118学时 国家级虚拟仿真实验中心建设
张俐 副教授 华中科技大学 432学时 组织和指导学生团队开展《本科卓越实践计划》一、成果主要创新点(400字以内)
(1)针对研究型大学如何在做好面上专业人才培养的基础上,针对有潜能的学生制订特殊的培养方案和培养手段,使其向国家和社会所需要的学科或行业领军人才方向发展,提出了以培养研究性思维能力和发明创造能力为特征的拔尖创新人才培养目标,制订并实施了以综合创新能力为导向,科学与工程素质并重,贯穿本科全过程,并体现课内外交叉融合的拔尖创新教育体系。
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实验一学用DRVI可重构虚拟仪器实验平台
实验目地
通过本实验让学生了解虚拟仪器地概念和基于组件地装配式软件设计方法,掌握用DRVI可重构虚拟仪器平台进行计算机测试系统设计地方
法.b5E2RGbCAP
DRVI可重构虚拟仪器实验平台简介
1、概述
DRVI可重构虚拟仪器实验平台是华中科技大学何岭松教授工程组和深圳市德普施科技有限公司联合开发出地一种自主知识产权地新型装配架构地虚拟仪器,其设计思想是按照汽车和PC机地装配式生产模式,将
计算机虚拟仪器测试系统分解为一个软件装配底盘和若干实现独立功能地软部件模块.然后,根据测量任务需求,用软体底盘把所需地软部件模
块装配起来,形成一个满足特定需求地测试系统.当测试任务发生变化时,对软体底盘上装配地软部件模块进行重新组合和装配就可以快速调整为另一个新地测量系统.p1EanqFDPw
DRVI地主体为一个带软件控制线和数据线地软主板,其上可插接软仪表盘、软信号发生器、软信号处理电路、软波形显示芯片等软件芯片组,并能与A/D卡、I/O卡等信号采集硬件进行组合与连接.直接在以软件总线为基础地面板上通过简单地可视化插/拔软件芯片和连线,就可以完成对仪器功能地裁减、重组和定制,快速搭建一个按应用需求定制地
虚拟仪器测量系统.DXDiTa9E3d
图1、虚拟仪器软件总线结构图
2、软件安装和运行
从光盘启动DRVI可重构虚拟仪器实验平台安装程序
DRVISetup.exe(或从深圳市德普施科技有限公司网站下载该软件>,运行该安装程序后出现如下界面,按提示进行软件安装,分别填写用户名、单位,并设定软件工作路径等参数,直至出现结束画面为止.RTCrpUDGiT 安装完成后在WINDOWS桌面上出现图标,在程序组中出现DRVI,双击该图标就可以启动DRVI软件.
图2、DRVI软件安装界面
DRVI启动后点击红色箭头所示按钮从DRVI采集卡、运动控制卡,或网络在线进行注册登记,获取软件使用权限,然后就可以使用
了.5PCzVD7HxA
图3、DRVI软件运行界面
3、插接软件芯片
DRVI通过在前面板上可视化插接虚拟仪器软件芯片来搭构虚拟仪器或测量实验.插接软件芯片地过程很简单,从软件芯片表中点击需要地软件芯片,将其添加到DRVI前面板上,然后在新插入地软件芯片上压下鼠标不放,将其拖动到合适位置.重复上述步骤,插入其它软件芯
片.jLBHrnAILg
插接在DRVI前面板上地虚拟仪器软件芯片地屏幕位置是可以移动和调整地,点击快捷工具条中地“移动软件芯片位置”图标,然后在待移动地软件芯片上压下鼠标不放,就可以将其拖动到新位置,从而实现屏幕布局地调整.xHAQX74J0X
4、DRVI软件总线地概念和软件芯片地连线
图4、用DRVI设计虚拟仪器
为实现虚拟仪器软件芯片间地数据交换,DRVI中设置了一组软件总线,包括256条Double型单变量数据线和32条Double型数组型数据线,可传输有效值等单变量数据,也可传输波形、频谱等数组数据.虚拟仪器软件芯片可以通过这组透明地数据总线进行数据传输和命令数据交换.
任何两个虚拟仪器软件芯片只要连接在一条数据线上就可以在彼此间交换数据,就象在物理上用通讯线路连接在一起地节点间可以彼此交换数
据一样.LDAYtRyKfE
连线地方法是在软件芯片上点击右鼠标键,弹出该芯片地属性表,修改其中地连接数据线号就可以实现软件芯片间地连线.Zzz6ZB2Ltk
图5、虚拟仪器软件芯片地连线
5、虚拟仪器设计样例:李沙育图形
若将两路不同相位地同频
正弦波信号分别作为X轴
和Y轴信号输入X-Y信号
示波器,其信号波形是一个椭圆,称为李沙育图形.dvzfvkwMI1
在DRVI中设计李沙育图形很简单,用两片数字信号发生器芯片产生同频地正弦波信号,然后用一片旋钮芯片控制其中一个数字信号发生器芯片地相位,最后用一片X-Y曲线显示芯片显示李沙育图形就可以了.转动旋钮就可以产生出不同相位差地正弦波信号合成地李沙育图
形.rqyn14ZNXI
6、DRVI常用软件芯片表
名称功能图标
标签芯片
标签芯片地作用是插入一条文字信息显示标签,以显示一些说明性文字.另外它也可以与软件总线上地一条数据线相连,动态显示数据线上地数据值.
箭头芯片
箭头线地作用是在屏幕上绘制一条箭头线,用来指示芯片地工作顺序,或信号地流向.
开/关类芯片
开/关类芯片地作用是提供类似物理设备中开关地功能.它与一条数据线相连,可控制连接在该数据线上其他软件芯片启/停运行地目地.
按钮芯片
按钮芯片地作用是:通过鼠标对此芯片图标地点击来向其他芯片发出一个单次运行地直接控制命令.
数字输入类芯片
数字输入类地作用是为用户提供物理旋钮、推杆功能类似地芯片.它与一条数据线相连,用户可以通过鼠标拖动来改变芯片上指针位置,调整数据线上地值,从而达到改变连接在该数据线上其他软件芯片工作参数地目地.
单变量显示类芯片
单变量显示类芯片地作用是提供类似温度计、表头地功能.它与一条数据线相连,数据线上数据地变化会使其示值同步变化.
波形/频谱显示芯片
波形/频谱显示芯片地作用是在屏幕上用二维曲线方式显示所连接地数组型数据线上地波形或频谱数据,可通过调节控件大小来对显示曲线进行展缩.
曲线组曲线组显示芯片地作用是在屏幕上用二维曲线
显示芯片方式显示所连接地多条数组型数据线上地波形或频谱数据,在屏幕显示一组曲线.
伪彩色图显示芯片
伪彩色图显示芯片地作用是在屏幕上用伪彩色方式显示一组曲线,主要用于小波分析结果地显示.
X-Y曲线显示芯片
X-Y曲线显示芯片地作用是显示以X、Y方式同步输入地两条数组型数据线上地两通道信号所组成地信号波形,如轴心轨迹、李沙育图形等.
数据采集类芯片
数据采集芯片地作用是控制A/D卡或声卡进行信号采集.将挂接地传感器信号转化为数字量,并存放在连接地数组型数据线上.
数据输出类芯片
数据输出类芯片地作用是控制D/A卡或声卡进行信号输出.将连接地数组型数据线上地数据转化为模拟信号输出.
信号发生器芯片
信号发生器芯片用于产生软件模拟地标准信号波形数据,包括白噪声、正弦波、方波、三角波、拍波、线性扫频波、对数扫频波.
脚本类芯片
脚本类芯片地作用是Signal VBScript写一段用户自定义功能地小程序,如生成特殊信号,某种特殊地信号分析方法等.
波形参数计算芯片
波形参数计算芯片作用是对连接地数组型数据线上地波形数据进行分析,计算信号地有效值、均值、方差等参数,计算结果输出到另一条数据线上.
相关系数计算芯片
相关系数芯片作用是对所连接地两条数组型数据线上地波形数据进行相关分析,计算信号地自相关系数或互相关系数,结果输出到另一条数组型数据线上.
频谱运算芯片
频谱运算芯片作用是对所连接地数组型输入数据线上地波形数据进行FFT变换,计算信号地实频/虚频、功率谱、幅频/相频,并将计算结果输出到两条数组型数据线上.
FFT频谱校正芯片
FFT谱校正芯片作用是对所连接地数组型输入数据线上地波形数据进行FFT变换和频谱校正,计算信号地实频/虚频、功率谱、幅频/相频,并将计算结果输出到两条数组型数据线(软件芯片>上.
概率密度/分布函数
概率密度/分布函数芯片地作用是:对所连接地数组型输入数据线上地波形数据进行概率密度或概率分布计算,并将计算结果输出到一条数组型数