LabVIEW虛擬儀器在電學(xué)類演示實驗中的應(yīng)用

張軍

摘要：機電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)電學(xué)類演示實驗的演示方式和效果直接影響著學(xué)生對基本概念和定律的理解與掌握，是非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)和手段。LabVIEW輔助演示比其他演示方式有很大的優(yōu)勢，LabVIEW提供一種能實時展示實驗操作過程、同步顯示實驗原理和實時采集實驗數(shù)據(jù)的綜合實驗平臺，是演示實驗的一次飛躍，將極大地提高電學(xué)類專業(yè)課堂的效率。

關(guān)鍵詞：演示實驗；LabVIEW；應(yīng)用

中圖分類號：G632.0文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1992-7711（2020）08-0122

在機電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)電學(xué)類專業(yè)課的教學(xué)中，演示實驗占有較大的比重。并且，實驗的演示方式和效果直接影響著學(xué)生對基本概念和定律的理解與掌握，因而是非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)和手段。但在實際教學(xué)中，這一實驗存在著演示過程不夠直觀、演示效果不夠清晰的問題，例如：在焦耳定律的演示中，就存在著實驗過程較長、數(shù)據(jù)展示失敗率較高的問題。

為解決實驗中存在的問題，該實驗裝置也曾經(jīng)進(jìn)行過一些改進(jìn)，如采用溫度傳感器和單片機控制制作電子電路，在液晶顯示屏上實時顯示實驗數(shù)據(jù)。這種改進(jìn)的優(yōu)點在于提升了實驗的成功率，優(yōu)化了演示效果；但也存在明顯的不足之處，就是每種實驗都需要制作相應(yīng)的電子電路，沒有兼容性，在人力和財力上都有明顯的局限性。因此，筆者考慮采用更先進(jìn)的LabVIEW程序改進(jìn)這一實驗。

LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器（NI）公司研制開發(fā)，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計算機語言的顯著區(qū)別是：其他計算機語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。LabVIEW軟件是NI設(shè)計平臺的核心，也是開發(fā)測量或控制系統(tǒng)的理想選擇。LabVIEW功能強大，編程簡易，實驗過程中的數(shù)據(jù)，通過后面板的程序處理后，在前面板實時顯示，這完全符合對演示實驗的更高要求。LabVIEW軟件在電學(xué)類演示實驗中的輔助作用主要體現(xiàn)在以下三個方面。

一、采用LabVIEW提高了電學(xué)演示實驗的可見度

1.可視度提高

在需要測試溫度的演示實驗中，溫度的測量采用LabVIEW后，實時溫度會清晰地通過多媒體呈現(xiàn)在大屏幕上，提高了可視度。

具體做法：硬件部分采用溫度測試模塊電路和數(shù)據(jù)采集器，溫度測試模塊電路對溫度測試點進(jìn)行溫度采集，數(shù)據(jù)采集器連接電腦，負(fù)責(zé)將采集到的數(shù)據(jù)傳入電腦。軟件部分通過LabVIEW編程將數(shù)據(jù)采集器送來的信號在前面板實時顯示出來。

2.可見度提升

在進(jìn)行電路波形測量時，示波器的顯示屏太小。采用LabVIEW將測試的波形顯示在大屏幕上，可見度得到了極大的提升。

具體做法：硬件部分采用數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接口，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接口將電路中測試點的信號進(jìn)行采集，傳入數(shù)據(jù)采集器，再通過數(shù)據(jù)采集器傳入電腦。軟件部分通過LabVIEW編程將數(shù)據(jù)采集器送來的信號在前面板實時顯示出來。

二、采用LabVIEW提高了電學(xué)演示實驗的精確度

在測試電壓的演示試驗中，采用LabVIEW后，所測試電壓可以設(shè)置測量精度，實時在前面板顯示出來。

具體做法：用數(shù)據(jù)采集器自帶的表筆采集電路電壓，數(shù)據(jù)采集器將采集數(shù)據(jù)傳入電腦，通過LabVIEW編程將數(shù)據(jù)采集器送來的信號在前面板實時顯示出來。

三、采用LabVIEW可以實現(xiàn)演示實驗功能的監(jiān)測

1.監(jiān)測電路

在模擬紅外感應(yīng)門電路的演示實驗中，實際電路中的電機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)以及停止分別代表開門、關(guān)門和停止，電路中的關(guān)鍵點數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集器輸入電腦中，經(jīng)過LabVIEW編程處理，前面板實時展示電路的開門、關(guān)門、停止等功能，達(dá)到監(jiān)測電路的目的，同時提高演示的直觀性。

2.監(jiān)測環(huán)境

在模擬礦井環(huán)境偵測系統(tǒng)的演示實驗中，當(dāng)實際電路震動、氣壓、煙霧、濕度、光照、溫度等檢測電路出現(xiàn)異常時，電路中的關(guān)鍵點數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集器輸入電腦中，經(jīng)過LabVIEW編程處理，前面板實時顯示異常報警的電路部分，并統(tǒng)計報警次數(shù)，很好地監(jiān)測實際環(huán)境。

3.監(jiān)測儀器儀表

在病房監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的演示實驗中，需要檢測病人的血壓、脈搏、心率、體溫等指標(biāo)，各儀器儀表的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集器送入電腦，經(jīng)過LabVIEW編程處理，前面板實時顯示各項數(shù)據(jù)，很好地監(jiān)測儀器儀表的數(shù)據(jù)。

通過對三種演示方式的比較，我們發(fā)現(xiàn)，LabVIEW輔助演示比其他演示方式有很大的優(yōu)勢，LabVIEW提供一種能實時展示實驗操作過程、同步顯示實驗原理和實時采集實驗數(shù)據(jù)的綜合實驗平臺，是演示實驗的一次飛躍，將極大地提高電學(xué)類專業(yè)課堂的效率。

（作者單位：山東省蓬萊市職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校265600）