实验室信息化建设与研究.docVIP

实验室信息化建设与研究 摘 要:本文以大学物理实验中典型实验项目数据实时现场采集、处理管理系统的设计为研究对象，利用microsoft visual basic 6.0语言及access数据库开发处理软件功能，对独立物理实验项目的实验原理、实验内容、实验数据等信息进行采集处理，同时对实验原始数据中各物理量之间所具有的物理含义、数据处理运算过程中数据之间的内部数学运算关系、数据处理结果的误差表达与分析等过程进行编程设计，并对系统设计程序进行在线仿真调试结果进行分析。 关键词:大学物理实验 数据采集 管理系统 vb编程 在大学物理实验课程学习中，数据处理结果的优劣直接影响实验效果和教学质量。在传统大学物理实验里，由于学时和实验要求内容的限制，学生对每个实验的学习，分为课前预习准备、到实验室进行实验操作、将观测到的实验现象与原始实验数据进行记录、回到寝室后按实验理论与实验数据处理要求进行数据整理和处理、最后填写实验报告等几个阶段进行的。在这样的实验课程学习模式下，靠课后再对实验数据进行整理和处理方式，对来自于实验系统，仪器组合、或操作环节中人为因素所附加的实验误差，会影响记录的数据。这一现象在课内是不能及时发现的，则要等到实验者离开实验室后，在进行数据处理和填写实验报告时才会反映出来。如果遇上实验仪器组合复杂、且有一定难度的综合设计性实验时，因时间原因实验者只能进行单次或匆忙几次的观测记录数据。对于实验观测所获得的数据是否科学合理，对超出系统误差范围的数据正误的判断更是不能发现和作相应改进处理的。为了满足误差理论、数据处理和实验报告的要求，事后实验者往往会对不合理、误差大的测量数据、包括对数据处理结果和实验图线进行人为”改动处理”。 一、物理实验数据处理问题分析 通过对上述传统物理实验学习中，在数据记录和处理过程里出现影响误差结果的突出问题进行深入研究，同时对国内现有物理实验教学管理方面的应用软件的功能进行调研后。我们认为，目前已有的物理实验数据处理软件，如origin、matlab和其它类型的实验仿真系统，虽然功能强大，但不适合于我校大学物理实验教学实际；在处理某些实验项目涉及物理量多、数学函数关系复杂、处理量大的实验数据时受到软件的局限；有的实验数据处理系统利用excel来处理实验数据，虽然使用方便，函数功能丰富，但是在数据库管理上也存在不能处理较为复杂物理实验数据、和用多种误差处理方法去处理和输出数据的问题。我们感到，要有效地解决上述问题，首先要让实验者在快捷处理数据，其次要找到影响实验误差的原因，其三要通过改进教学方法，让实验者在有限学时内指导实验者改进实验方法，在现场通过多次测量记录和处理数据，将实验误差减小到容许的范围内。为此，我们利用计算机高速运算的功能，同时运用microsoft visual basic6.0语言及access数据库功能和所学的编程技术，提出面向大学物理实验室现场实验数据采集与自动处理的实时实验数据处理系统的编程设计，并对系统进行仿真测试。以解决实验者及时发现和处理误差的问题，从而提高实验室信息化管理的水平。 二、实时物理实验数据处理系统结构总体设计 围绕上述研究方向，我们在我校开设的大学物理（力学、热学、电磁学、光学、近代物理）各部分实验教学计划、教学大纲和教材的指导下，分别就该课程在实验项目内容、误差理论、实验操作技能、实验报告等方面的基本要求进行调研和相关文献资料的查阅，同时调阅了部分物理实验报告。在此基础上重点就该课程对数据记录与处理、误差理论与分析要求进行研究分析。在此基础上确定选取大学物理力学实验中能集中体现上述要求和研究的一个典型实验项目，作为本数据处理系统编程设计的研究对象，旨在作为下一步深入研究的基础。 1、系统基本结构的设计 根据实时数据处理系统与编程设计技术要求，结合我校大学物理实验开设现状进行分析，同时综合考虑课程对实验原理、仪器组合、项目内容、实验操作观测的基本要求，以及数据处理系统需要采集和处理的数据内部的物理意义、数学运算函数关系等方面因素。我们认为，在作本数据处理系统结构设计时，不仅要考虑所要采集数据的类型、结构形式、数据之间内在逻辑关系，还需考虑microsoft visual basic 6.0语言及access软件对系统功能实现上，在编程结构、程序运行方面的有机结合，以及可行性等方面的论证（包括系统访问、修改查询、界面的设计），从而设计出满足物理实验要求的数据采集处理系统。经过充分论证确定出大学物理实验数据处理系统结构如图1所示。 图1大学物理实验数据处理系统结构模块图 2、系统实现功能的设计 针对本实验数据处理系统要完成实验者现场采集数据、实时处理和输出结果、重复录入与再处理输出数据的基本设计要求，并通过对上述系统结构设计，以及系统进行编程实现的技术论证和综合