利用Labview軟件輔助《檢測與傳感》教學(xué)

張蓬++曾鳴

針對(duì)《檢測與傳感》課堂教學(xué)中關(guān)于信號(hào)的描述、分析與處理這部分內(nèi)容數(shù)學(xué)描述較多且概念抽象學(xué)生不好理解這一現(xiàn)象，以《檢測與傳感》課程中的信號(hào)描述和采樣定理的課堂教學(xué)內(nèi)容為例，研究了LabVIEW在該課程中的輔助教學(xué)方法，說明了利用LabVIEW編寫相關(guān)內(nèi)容的仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，可以幫助學(xué)生直觀的理解抽象的原理，達(dá)到了良好的教學(xué)效果，同時(shí)也為其他類似課程的教學(xué)開辟了思路。

測試技術(shù)Labview信號(hào)描述采樣定理一、引言

在高校機(jī)械大類專業(yè)課程體系中，《檢測與傳感》課程屬于學(xué)科基礎(chǔ)的必修課程，在其他機(jī)械工程專業(yè)課程體系中這門課程又稱之為《機(jī)械工程測試技術(shù)》。測試技術(shù)是進(jìn)行各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究和生產(chǎn)過程參數(shù)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(nèi)在聯(lián)系和發(fā)展規(guī)律，從而推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

在工程技術(shù)領(lǐng)域中，工程研究、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)監(jiān)督、質(zhì)量控制、產(chǎn)品零部件、整機(jī)的性能試驗(yàn)和性能實(shí)驗(yàn)等，都離不開測試技術(shù)。

測試技術(shù)還廣泛應(yīng)用在機(jī)械設(shè)備的監(jiān)測與故障診斷技術(shù)，如用于電力、石油化工、冶金等行業(yè)的大型、高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械。應(yīng)用測試技術(shù)還可對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測，如了解設(shè)備的溫升、振動(dòng)、噪聲、應(yīng)力應(yīng)變、潤滑油狀況、異味等參數(shù)，保證設(shè)備的安全運(yùn)行，預(yù)防和減少惡性事故的發(fā)生，消除故障隱患，保障人身和設(shè)備安全，提高生產(chǎn)率。所以，學(xué)好《檢測與傳感》這門課程對(duì)機(jī)械專業(yè)的學(xué)生來講有著非常重要的意義。

為幫助學(xué)生更好地理解這門課程的理論知識(shí)和加強(qiáng)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，本課堂引入了美國NI公司的Labview軟件進(jìn)行輔助教學(xué)。

二、利用Labview編寫波形函數(shù)圖，幫助學(xué)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(qiáng)大的圖形化編程虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)。LabVIEW的兩大基本功能是DAQ數(shù)據(jù)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(jī)械專業(yè)這樣非計(jì)算機(jī)類和非電類專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)。

《檢測與傳感》這門課主要講授信號(hào)的描述、測量系統(tǒng)的基本特性、常用傳感器技術(shù)、信號(hào)的調(diào)理與記錄、信號(hào)分析與處理、計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)和測試技術(shù)的工程應(yīng)用等內(nèi)容。而LabVIEW針對(duì)數(shù)據(jù)采集、儀器控制、信號(hào)分析與處理等任務(wù)，提供的節(jié)點(diǎn)（函數(shù)）對(duì)底層協(xié)議進(jìn)行了高度封裝，用戶只需直接調(diào)用即可。因此，可利用Labview方便的實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)的函數(shù)波形，可形象的對(duì)信號(hào)的特征進(jìn)行描述，方便學(xué)生對(duì)各種信號(hào)的理解。

例如，學(xué)生們大都可以根據(jù)定義判斷出sin2（f0t+4sinf0t是準(zhǔn)周期信號(hào)，cos2（f0t+2cos3（f0t是周期信號(hào)。但是由于這兩個(gè)信號(hào)的波形圖不太好畫，因此對(duì)這兩個(gè)信號(hào)的波形特征不太好理解。為得到這兩個(gè)函數(shù)的波形，可以利用Labview的一個(gè)formula Waveform.vi函數(shù)，在其公式輸入端連接一個(gè)字符串輸入控件，將所要產(chǎn)生的波形公式進(jìn)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(shù)波形進(jìn)行顯示。

圖1是產(chǎn)生一個(gè)任意函數(shù)波形的程序（在Labview里稱為vi），若要產(chǎn)生兩個(gè)不同的函數(shù)波形，只需將以上函數(shù)面板程序全選并復(fù)制即可。圖1中的frequency、amplitude、和formula分別對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)顯示面板中的波形圖顯示控件。這些函數(shù)和控件都可以方便的從Labview自帶的函數(shù)庫和控件庫中獲取，用戶在編程時(shí)只需按照自己的要求在編程面板中將數(shù)據(jù)線從函數(shù)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(shù)波形產(chǎn)生程序（或稱vi）的前面板運(yùn)行圖，在這個(gè)程序中可方便的通過修改函數(shù)波形的公式來產(chǎn)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(shí)驗(yàn)程序

模擬信號(hào)經(jīng)過（A/D）變換轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過程稱之為采樣，信號(hào)采樣后其頻譜產(chǎn)生了周期延拓，在一定條件下，一個(gè)連續(xù)時(shí)間信號(hào)完全可以用該信號(hào)在等時(shí)間間隔上的瞬時(shí)樣本值表示，這些樣本值包含了該連續(xù)時(shí)間信號(hào)的全部信息，利用這些樣本值可以恢復(fù)原連續(xù)時(shí)間信號(hào)。

四、結(jié)論

通過以上實(shí)例說明，在《檢測與傳感》課程教學(xué)過程中，利用Labview軟件可以方便的編寫詮釋信號(hào)描述及采樣定理的軟件，以幫助學(xué)生更直觀、更深刻地理解所學(xué)知識(shí)。不僅如此，Labview還具有強(qiáng)大的信號(hào)分析、信號(hào)處理和信號(hào)采集功能，利用這些功能還可針對(duì)課程的信號(hào)分析與處理、計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)和測試技術(shù)的工程應(yīng)用等內(nèi)容編寫更多的教學(xué)輔助軟件。

參考文獻(xiàn)：

[1]許同樂.機(jī)械工程測試技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[2]龍華偉，顧永剛.LabVIEW8.2.1與DAQ數(shù)據(jù)采集[M].北京：清華大學(xué)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(xué)院學(xué)報(bào)，2012.endprint

針對(duì)《檢測與傳感》課堂教學(xué)中關(guān)于信號(hào)的描述、分析與處理這部分內(nèi)容數(shù)學(xué)描述較多且概念抽象學(xué)生不好理解這一現(xiàn)象，以《檢測與傳感》課程中的信號(hào)描述和采樣定理的課堂教學(xué)內(nèi)容為例，研究了LabVIEW在該課程中的輔助教學(xué)方法，說明了利用LabVIEW編寫相關(guān)內(nèi)容的仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，可以幫助學(xué)生直觀的理解抽象的原理，達(dá)到了良好的教學(xué)效果，同時(shí)也為其他類似課程的教學(xué)開辟了思路。

測試技術(shù)Labview信號(hào)描述采樣定理一、引言

在高校機(jī)械大類專業(yè)課程體系中，《檢測與傳感》課程屬于學(xué)科基礎(chǔ)的必修課程，在其他機(jī)械工程專業(yè)課程體系中這門課程又稱之為《機(jī)械工程測試技術(shù)》。測試技術(shù)是進(jìn)行各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究和生產(chǎn)過程參數(shù)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(nèi)在聯(lián)系和發(fā)展規(guī)律，從而推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

在工程技術(shù)領(lǐng)域中，工程研究、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)監(jiān)督、質(zhì)量控制、產(chǎn)品零部件、整機(jī)的性能試驗(yàn)和性能實(shí)驗(yàn)等，都離不開測試技術(shù)。

測試技術(shù)還廣泛應(yīng)用在機(jī)械設(shè)備的監(jiān)測與故障診斷技術(shù)，如用于電力、石油化工、冶金等行業(yè)的大型、高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械。應(yīng)用測試技術(shù)還可對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測，如了解設(shè)備的溫升、振動(dòng)、噪聲、應(yīng)力應(yīng)變、潤滑油狀況、異味等參數(shù)，保證設(shè)備的安全運(yùn)行，預(yù)防和減少惡性事故的發(fā)生，消除故障隱患，保障人身和設(shè)備安全，提高生產(chǎn)率。所以，學(xué)好《檢測與傳感》這門課程對(duì)機(jī)械專業(yè)的學(xué)生來講有著非常重要的意義。

為幫助學(xué)生更好地理解這門課程的理論知識(shí)和加強(qiáng)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，本課堂引入了美國NI公司的Labview軟件進(jìn)行輔助教學(xué)。

二、利用Labview編寫波形函數(shù)圖，幫助學(xué)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(qiáng)大的圖形化編程虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)。LabVIEW的兩大基本功能是DAQ數(shù)據(jù)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(jī)械專業(yè)這樣非計(jì)算機(jī)類和非電類專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)。

《檢測與傳感》這門課主要講授信號(hào)的描述、測量系統(tǒng)的基本特性、常用傳感器技術(shù)、信號(hào)的調(diào)理與記錄、信號(hào)分析與處理、計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)和測試技術(shù)的工程應(yīng)用等內(nèi)容。而LabVIEW針對(duì)數(shù)據(jù)采集、儀器控制、信號(hào)分析與處理等任務(wù)，提供的節(jié)點(diǎn)（函數(shù)）對(duì)底層協(xié)議進(jìn)行了高度封裝，用戶只需直接調(diào)用即可。因此，可利用Labview方便的實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)的函數(shù)波形，可形象的對(duì)信號(hào)的特征進(jìn)行描述，方便學(xué)生對(duì)各種信號(hào)的理解。

例如，學(xué)生們大都可以根據(jù)定義判斷出sin2（f0t+4sinf0t是準(zhǔn)周期信號(hào)，cos2（f0t+2cos3（f0t是周期信號(hào)。但是由于這兩個(gè)信號(hào)的波形圖不太好畫，因此對(duì)這兩個(gè)信號(hào)的波形特征不太好理解。為得到這兩個(gè)函數(shù)的波形，可以利用Labview的一個(gè)formula Waveform.vi函數(shù)，在其公式輸入端連接一個(gè)字符串輸入控件，將所要產(chǎn)生的波形公式進(jìn)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(shù)波形進(jìn)行顯示。

圖1是產(chǎn)生一個(gè)任意函數(shù)波形的程序（在Labview里稱為vi），若要產(chǎn)生兩個(gè)不同的函數(shù)波形，只需將以上函數(shù)面板程序全選并復(fù)制即可。圖1中的frequency、amplitude、和formula分別對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)顯示面板中的波形圖顯示控件。這些函數(shù)和控件都可以方便的從Labview自帶的函數(shù)庫和控件庫中獲取，用戶在編程時(shí)只需按照自己的要求在編程面板中將數(shù)據(jù)線從函數(shù)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(shù)波形產(chǎn)生程序（或稱vi）的前面板運(yùn)行圖，在這個(gè)程序中可方便的通過修改函數(shù)波形的公式來產(chǎn)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(shí)驗(yàn)程序

模擬信號(hào)經(jīng)過（A/D）變換轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過程稱之為采樣，信號(hào)采樣后其頻譜產(chǎn)生了周期延拓，在一定條件下，一個(gè)連續(xù)時(shí)間信號(hào)完全可以用該信號(hào)在等時(shí)間間隔上的瞬時(shí)樣本值表示，這些樣本值包含了該連續(xù)時(shí)間信號(hào)的全部信息，利用這些樣本值可以恢復(fù)原連續(xù)時(shí)間信號(hào)。

四、結(jié)論

通過以上實(shí)例說明，在《檢測與傳感》課程教學(xué)過程中，利用Labview軟件可以方便的編寫詮釋信號(hào)描述及采樣定理的軟件，以幫助學(xué)生更直觀、更深刻地理解所學(xué)知識(shí)。不僅如此，Labview還具有強(qiáng)大的信號(hào)分析、信號(hào)處理和信號(hào)采集功能，利用這些功能還可針對(duì)課程的信號(hào)分析與處理、計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)和測試技術(shù)的工程應(yīng)用等內(nèi)容編寫更多的教學(xué)輔助軟件。

參考文獻(xiàn)：

[1]許同樂.機(jī)械工程測試技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[2]龍華偉，顧永剛.LabVIEW8.2.1與DAQ數(shù)據(jù)采集[M].北京：清華大學(xué)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(xué)院學(xué)報(bào)，2012.endprint

針對(duì)《檢測與傳感》課堂教學(xué)中關(guān)于信號(hào)的描述、分析與處理這部分內(nèi)容數(shù)學(xué)描述較多且概念抽象學(xué)生不好理解這一現(xiàn)象，以《檢測與傳感》課程中的信號(hào)描述和采樣定理的課堂教學(xué)內(nèi)容為例，研究了LabVIEW在該課程中的輔助教學(xué)方法，說明了利用LabVIEW編寫相關(guān)內(nèi)容的仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，可以幫助學(xué)生直觀的理解抽象的原理，達(dá)到了良好的教學(xué)效果，同時(shí)也為其他類似課程的教學(xué)開辟了思路。

測試技術(shù)Labview信號(hào)描述采樣定理一、引言

在高校機(jī)械大類專業(yè)課程體系中，《檢測與傳感》課程屬于學(xué)科基礎(chǔ)的必修課程，在其他機(jī)械工程專業(yè)課程體系中這門課程又稱之為《機(jī)械工程測試技術(shù)》。測試技術(shù)是進(jìn)行各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究和生產(chǎn)過程參數(shù)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(nèi)在聯(lián)系和發(fā)展規(guī)律，從而推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

在工程技術(shù)領(lǐng)域中，工程研究、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)監(jiān)督、質(zhì)量控制、產(chǎn)品零部件、整機(jī)的性能試驗(yàn)和性能實(shí)驗(yàn)等，都離不開測試技術(shù)。

測試技術(shù)還廣泛應(yīng)用在機(jī)械設(shè)備的監(jiān)測與故障診斷技術(shù)，如用于電力、石油化工、冶金等行業(yè)的大型、高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械。應(yīng)用測試技術(shù)還可對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測，如了解設(shè)備的溫升、振動(dòng)、噪聲、應(yīng)力應(yīng)變、潤滑油狀況、異味等參數(shù)，保證設(shè)備的安全運(yùn)行，預(yù)防和減少惡性事故的發(fā)生，消除故障隱患，保障人身和設(shè)備安全，提高生產(chǎn)率。所以，學(xué)好《檢測與傳感》這門課程對(duì)機(jī)械專業(yè)的學(xué)生來講有著非常重要的意義。

為幫助學(xué)生更好地理解這門課程的理論知識(shí)和加強(qiáng)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，本課堂引入了美國NI公司的Labview軟件進(jìn)行輔助教學(xué)。

二、利用Labview編寫波形函數(shù)圖，幫助學(xué)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(qiáng)大的圖形化編程虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)。LabVIEW的兩大基本功能是DAQ數(shù)據(jù)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(jī)械專業(yè)這樣非計(jì)算機(jī)類和非電類專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)。

《檢測與傳感》這門課主要講授信號(hào)的描述、測量系統(tǒng)的基本特性、常用傳感器技術(shù)、信號(hào)的調(diào)理與記錄、信號(hào)分析與處理、計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)和測試技術(shù)的工程應(yīng)用等內(nèi)容。而LabVIEW針對(duì)數(shù)據(jù)采集、儀器控制、信號(hào)分析與處理等任務(wù)，提供的節(jié)點(diǎn)（函數(shù)）對(duì)底層協(xié)議進(jìn)行了高度封裝，用戶只需直接調(diào)用即可。因此，可利用Labview方便的實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)的函數(shù)波形，可形象的對(duì)信號(hào)的特征進(jìn)行描述，方便學(xué)生對(duì)各種信號(hào)的理解。

例如，學(xué)生們大都可以根據(jù)定義判斷出sin2（f0t+4sinf0t是準(zhǔn)周期信號(hào)，cos2（f0t+2cos3（f0t是周期信號(hào)。但是由于這兩個(gè)信號(hào)的波形圖不太好畫，因此對(duì)這兩個(gè)信號(hào)的波形特征不太好理解。為得到這兩個(gè)函數(shù)的波形，可以利用Labview的一個(gè)formula Waveform.vi函數(shù)，在其公式輸入端連接一個(gè)字符串輸入控件，將所要產(chǎn)生的波形公式進(jìn)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(shù)波形進(jìn)行顯示。

圖1是產(chǎn)生一個(gè)任意函數(shù)波形的程序（在Labview里稱為vi），若要產(chǎn)生兩個(gè)不同的函數(shù)波形，只需將以上函數(shù)面板程序全選并復(fù)制即可。圖1中的frequency、amplitude、和formula分別對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)顯示面板中的波形圖顯示控件。這些函數(shù)和控件都可以方便的從Labview自帶的函數(shù)庫和控件庫中獲取，用戶在編程時(shí)只需按照自己的要求在編程面板中將數(shù)據(jù)線從函數(shù)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(shù)波形產(chǎn)生程序（或稱vi）的前面板運(yùn)行圖，在這個(gè)程序中可方便的通過修改函數(shù)波形的公式來產(chǎn)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(shí)驗(yàn)程序

模擬信號(hào)經(jīng)過（A/D）變換轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過程稱之為采樣，信號(hào)采樣后其頻譜產(chǎn)生了周期延拓，在一定條件下，一個(gè)連續(xù)時(shí)間信號(hào)完全可以用該信號(hào)在等時(shí)間間隔上的瞬時(shí)樣本值表示，這些樣本值包含了該連續(xù)時(shí)間信號(hào)的全部信息，利用這些樣本值可以恢復(fù)原連續(xù)時(shí)間信號(hào)。

四、結(jié)論

通過以上實(shí)例說明，在《檢測與傳感》課程教學(xué)過程中，利用Labview軟件可以方便的編寫詮釋信號(hào)描述及采樣定理的軟件，以幫助學(xué)生更直觀、更深刻地理解所學(xué)知識(shí)。不僅如此，Labview還具有強(qiáng)大的信號(hào)分析、信號(hào)處理和信號(hào)采集功能，利用這些功能還可針對(duì)課程的信號(hào)分析與處理、計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)和測試技術(shù)的工程應(yīng)用等內(nèi)容編寫更多的教學(xué)輔助軟件。

參考文獻(xiàn)：

[1]許同樂.機(jī)械工程測試技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[2]龍華偉，顧永剛.LabVIEW8.2.1與DAQ數(shù)據(jù)采集[M].北京：清華大學(xué)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(xué)院學(xué)報(bào)，2012.endprint