微波驻波自动测量教学实验系统的设计及实现

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为了探索微波教学实验的创新教学模式,将CAI与微波教学实验相结合,采用单片机技术、虚拟仪器技术、计算机接口技术等,研制了一套微波驻波自动测量教学实验系统。该系统在微波源、衰减器、测量线的基础上配以PC机、单片机控制模块、数字微电流检流计、步进电机及其驱动电路等,成为由PC机控制测量过程、数据处理及结果显示的教学实验系统。在参数自动测量过程中,系统按照用户控制命令进入相应的程序,模拟手动测量的方法和步骤控制系统进行自动测量。单片机通过步进电机控制测量线探针的位置,同时把该位置探测得到的正比于场强的检波电流,经过检流计进行电流/电压转换、放大和单片机A/D采集后从串口输入计算机中。计算机配以LabVIEW编程实现的人机界面,获得测量线内驻波电场分布数据图,可以方便地测量出波导波长、驻波比等微波驻波参数。本文的主要创新点:(1)自制了一个数字微直流电流检流计,该检流计最小分度值为5×10-9安/分度,阻尼时间小于0.5S,检流值可液晶数字显示,也可通过串行通信接口接往外部设备。该检流计造价低,在教学实验中可替代昂贵的市面检流产品;能与计算机通信有利于教学实验测量手段的教育现代化。(2)在微波测量教学实验领域,首次采用虚拟仪器技术,编写了测量操作的人机接口界面。该人机接口界面,既实现智能测量,提供直观的实验现象,减少手动测量误差;又提供了必要的人机交互操作,防止了过于自动化带来的学生不懂实验原理和测量过程的后果。达到了实验功能、教学功能相统一。
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