用NI虚拟仪器提升电工实验教学水平.PDF

用NI 虚拟仪器提升电工实验教学水平 作者 时秋兰 赵伟 侯国屏 职务 研究生 博导 副教授 单位 清华大学电机系 应用领域 院校 算和处理功能 而且仪器界面也可以 上可以读出电压u (t) 的峰值U 及 2 2m 挑战 引入虚拟仪器技术 改革传统 做得非常友好和美观 能够集信号发 两水平线段间的距离 l=2 U sinθ, 2m 电工实验教学 生 数据采集 波形显示 数据处理 再进行反正弦变换算出θ 并根据 应用方案 利用NI 公司的LabVIEW 和结果输出等多种功能于一身 替代 图形的特征判断出其所在的象限 虚 拟 仪 器 软 件 开 发 平 台 和 了实验室中电压表 电流表和示波器 见图1 MIO-16E-4 PCI-6024E 等DAQ 硬件 等多种传统的功能单一的仪器设备 按上述相位测量方法 我们利 板卡 开发出一系列电工实验用虚拟 并使实验过程得到相当程度的简化 用LabVIEW 的图形显示和频率分 仪器 替代传统的电工实验仪器 成 切实提高了电工实验教学的水平 析等模块设计出了实验用的虚拟 功改造实验内容 明显提升实验教学 本文着重介绍上述三种虚拟仪器 频率相位计 该虚拟仪器通过对采 水平 的的设计原理及其测量实例 集的离散被测正弦信号做 DFT 变 使 用 的 产 品 LabVIEW 换 求出信号频率f 并用软件算 MIO-16E-4 PCI-6024E 虚拟频率相位计 法代替实际的鉴相器对 u1(t) 的采 用示波器观察并测量两同频 样进行过零点鉴相 所得方波作X 正弦信号相位差的实验方法 (t) Y 介绍 除了 输入 将u2 的采样作 输入 目前 在中国许多高等院校中 波形比较法和利萨如图形法外 还 实例1 f =50Hz θ=30˚条件下 使用的教学实验仪器 仍大多为已 有改进的利萨如图形法 后者的测 的测量结果如图2 所示 相当落后的传统仪器 随着科学技 量原 理是 正弦 电压信 号 术的不断发展以及相应学科高等 u1(t)=U1msin(ωt)经过零比较器转换 教育课程教学内容的更新 为方波信号 X 传统仪 作为示波器 通道的 器日益暴露出一些缺陷和不足 为 输入 另一电压u (t)=U sin(ωt+θ) 2 2m 了改善实验条件 Y 改革实验教学方法