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基于LabVIEW的虚拟应用物理实验室的设计与实现

徐玓  
【摘要】: 虚拟仪器作为现代仪器的一个主要发展方向,在测量和控制方面都有无以伦比的强大功能和灵活性,如今它作为传统仪器的主要替代方式,在科学研究和工业生产中得到广泛的应用。 物理实验室是院校教学体系的重要组成部分,在培养学生科学素质、实验技能和创新能力方面具有不可替代的作用。高起点、高标准的建设物理实验室,为教学和科研提供坚实的基础,对提高院校办学水平和教学质量有十分重要的意义。现代科学技术日新月异,这要求物理实验要不断引入新的实验方法,建立新的教学模式。 本课题尝试将虚拟仪器技术引入传统的应用物理实验室。利用虚拟仪器技术进行物理实验,将有助于改革传统的实验教学,充分利用网络资源开展网上实验,并可开出符合课程内容的许多新实验,改变长期以来实验技术跟不上新技术的局面,同时培养学生掌握现代科学技术的能力和动手能力,增强了学生的创新能力,提高了学生的综合素质。 本文首先分析了将虚拟仪器技术引入物理实验室的意义,接着对虚拟仪器的硬件系统、软件系统及开发平台进行了介绍,然后以NI公司的LabVIEW 8.20 Express为平台,基于USB-6009数据采集卡,开发出一系列虚拟仪器,如:函数信号发生器、双通道虚拟示波器、相位检测器等实验仪器。利用虚拟相位差计对光学纤维中光速的测定实验进行了重新设计。设计了基于虚拟仪器技术的减振实验系统,该实验系统的分析部分充分利用LabVIEW数据处理能力有效地实现了对两自由度振动和动力减振的观测和分析。最后本文对对虚拟仪器技术和物理实验的结合存在的问题进行了总结。


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