測(cè)控專業(yè)課程應(yīng)用于Nextboard的實(shí)驗(yàn)教學(xué)仿真的設(shè)計(jì)

王桔　鄒稷　張超

摘 要：測(cè)控專業(yè)課程涵蓋多種基于實(shí)驗(yàn)演算的教學(xué)課程，本文通過(guò)熱電偶采集測(cè)量溫度實(shí)驗(yàn)實(shí)例，將測(cè)控專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)在虛擬儀器Nextboard開(kāi)發(fā)平臺(tái)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)和演示，實(shí)現(xiàn)測(cè)控專業(yè)的基于虛擬儀器的實(shí)驗(yàn)教學(xué)仿真在現(xiàn)實(shí)中實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：LabVIEW 教學(xué)仿真 測(cè)控專業(yè) 開(kāi)發(fā)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）11（b）-0190-02

1 測(cè)控專業(yè)課程概述

測(cè)控專業(yè)課程是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，由于實(shí)驗(yàn)?zāi)苁箤W(xué)生學(xué)習(xí)測(cè)控專業(yè)的相關(guān)理論知識(shí)更加簡(jiǎn)單容易，因此，實(shí)驗(yàn)是測(cè)控專業(yè)的基礎(chǔ)。隨著多媒體技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的課程都選擇用多媒體或遠(yuǎn)程教學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將虛擬儀器技術(shù)引入實(shí)驗(yàn)課程已經(jīng)成為許多高校實(shí)驗(yàn)課程發(fā)展的趨勢(shì)。

2 Nextboard實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

泛華公司為工科院校師生專門打造的用于工程教學(xué)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái) Nextboard，學(xué)生通過(guò)Nextboard平臺(tái)，可以隨意的動(dòng)手搭建各種模塊電路，并配合泛華及第三方自主開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)?zāi)K，可以完成多種課程實(shí)驗(yàn)。Nextboard實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：包括實(shí)驗(yàn)?zāi)K區(qū)（6槽，2個(gè)數(shù)字插槽，4個(gè)模擬插槽）、多種可調(diào)電源、自搭實(shí)驗(yàn)電路區(qū)、68pin接線端子并可連接數(shù)據(jù)采集卡。如圖1所示為Nextboard實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

Nextboard實(shí)驗(yàn)平臺(tái)還有著非常精良、互動(dòng)良好的實(shí)驗(yàn)前面板，如圖2所示。通過(guò)此軟面板，可以調(diào)用泛華提供的所有資源進(jìn)行搭建實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用。

3 熱電偶模塊

本文選取測(cè)控專業(yè)最具代表的熱電偶實(shí)驗(yàn)為例，通過(guò)應(yīng)用Nextboard平臺(tái)進(jìn)行搭建并仿真。熱電偶是一種感溫的元件，也是一種儀表，熱電偶課直接測(cè)量溫度。是由兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體所組成的一個(gè)閉合回路。

3.1 熱電阻的工作原理

熱電偶的基本測(cè)溫原理是由兩種不同的材質(zhì)構(gòu)成的導(dǎo)體來(lái)組成一個(gè)閉合的回路，當(dāng)其兩端有溫度梯度的時(shí)候，回路中會(huì)有電流通過(guò)。

表達(dá)式如下：

4 Nextboard實(shí)驗(yàn)平臺(tái)組建

直接應(yīng)用熱電偶模塊便可以搭建該實(shí)驗(yàn)線路。熱電偶實(shí)驗(yàn)由硬件及軟件兩個(gè)方面組成。在硬件設(shè)計(jì)中，關(guān)閉nextboard平臺(tái)電源，將熱電偶實(shí)驗(yàn)?zāi)K插在nextboard平臺(tái)，再應(yīng)用杜邦線進(jìn)行搭建。

在軟件設(shè)計(jì)中，打開(kāi)Nextboard實(shí)驗(yàn)軟件平臺(tái)，選擇主菜單下的熱電偶實(shí)驗(yàn)，如圖3所示。

為了避免電阻阻值對(duì)采集的準(zhǔn)確性的影響，在采集前需要對(duì)放大電路進(jìn)行調(diào)零，調(diào)零電阻設(shè)置在模塊的右側(cè)，具體步驟如下。

（1）用杜邦線將模塊的放大電路上的AB端短接；

（2）將R2和R4分別接備選電阻，令R2=R4；

（3）點(diǎn)擊是側(cè)面板上的開(kāi)始采集按鍵；

（4）調(diào)整調(diào)零電阻阻值，是Vout的輸出阻值為最小值，接近于零uV。

調(diào)零后將熱電偶接入電路并運(yùn)行程序，改變相關(guān)參數(shù)，觀察實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的結(jié)果及波形。同時(shí)采集相應(yīng)在實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。

5 結(jié)語(yǔ)

本文選取測(cè)控專業(yè)最具代表的《測(cè)控電路》課程中的熱電偶實(shí)驗(yàn)為例，通過(guò)應(yīng)用Nextboard平臺(tái)進(jìn)行搭建并仿真，并對(duì)測(cè)溫曲線過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)用Nextboard實(shí)驗(yàn)平臺(tái)演示的熱電偶實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生更清楚，更形象的理解并掌握測(cè)控專業(yè)的經(jīng)典知識(shí)理論。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳錫輝，張銀鴻.LabVIEW8.20程序設(shè)計(jì)從入門到精通[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.

[2] 連海洲，趙英俊.基于LabVIEW技術(shù)的虛擬儀器系統(tǒng)[J].儀器與測(cè)控，2001（8）：21-23.

[3] 張旭，張春梅，王尚錦.虛擬儀器軟件LabVIEW和數(shù)據(jù)采集[J].微機(jī)發(fā)展，2004（3）：77-79.

[4] 王慎強(qiáng).基于虛擬儀器技術(shù)的電子類虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)的構(gòu)建[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2009（9）：2463-2464.

[5] Crinela Dumitrescu，Radu Lucian Olteanu，Laura Monica Gorghiu，Gabriel Gorghiu，Gabriel State.Using virtual experiments in the teachingprocess[J].Procedia-Social and Behavioral Sciences，2009，1（1）：776-779.

[6] 游伯坤，闞家鉅，江兆章.溫度測(cè)量與儀表——熱電偶和熱電阻[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1990：290-291.

[7] 蔡幸生.論高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的基本經(jīng)驗(yàn)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2001，20（1）：1-2.

[8] 王蘭省，李振海.虛擬儀器系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)[J].測(cè)控技術(shù)，1999，18（4）：58-60.endprint