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【摘 要】本文着重于虚拟仪器在电子类实验教学中的应用这一角度叙述了基于虚拟仪器的教学实验平台的设计思想、总体结构， 并结合现有的条件，讲虚拟仪器应用到电子类教学实验中，通过实验增加了学生做实验的兴趣，同时也提高了教学质量。
【关键词】 虚拟仪器；虚拟示波器；教学实验
儀器技术发展至今，经历了模拟仪器，数字化仪器。智能仪器以及单台仪器，层叠式仪器系统阶段，在20世纪80年代，美国国家仪器公司NI（National Instruments）提出虚拟测量仪器（Virtual Instrument）概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革。
1 虚拟仪器的概念
虚拟仪器（Virtual Instrument），简称VI，是基于计算机的仪器，是将仪器装入计算机，以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。电子技术飞速发展及助于PC机强大的图形环境和在线帮助功能，建立图形化的“虚拟的”仪器面板，完成对仪器的控制，数据分析与显示。这种与PC机结合构成的，包含实际仪器使用与操作信息软件的仪器，称为“虚拟仪器”。
虚拟具体有两层含义：（1）虚拟仪器的功能是由软件编程实现。（2）虚拟仪器的面板是虚拟构成的。
虚拟仪器的主要特点有：（1） 尽可能采用通用的硬件，各种仪器的差异主要体现在软件；（2）可充分发挥计算机的能力，具有强大的数据处理功能，可创造出功能更强的仪器；（3）用户可根据自己的需要定义和制造各种仪器。
2 虚拟仪器与传统仪器的对比
传统仪器与虚拟仪器基本结构上的比较：
3 模拟电子技术和电工技术实验虚拟实验室设计与实现
两个虚拟实验室设计的思路一样，都是将现实电子器件、采集卡和虚拟仪器三者结合在一起，相互配合，共同完成基本实验任务。具体硬件设计见图。
将完成实验所需的基本元件焊接在电路板上，实验中需要测量的信号通过采集卡传送到计算机里，二信号的处理、计算和显示等任务均由计算机中的虚拟仪器来完成。另外，电路板的开关均由继电器来控制，二继电器的工作状态由虚拟仪器控制采集卡输出数字信号来完成的。
下面以虚拟示波器为例详细介绍
虚拟示波器作为虚拟仪器的典型，不仅扩展了示波器的分析和计算能力，而且降低了仪器的价格，增强了仪器的通用性。虚拟示波器是虚拟仪器最有特色的功能，运行该软件后，默认将启动示波器，在界面左下方的“示波器工作方式”下，可以选择示波器的五种工作模式：
X 单踪示波器
X1，X2 双踪示波器
X---Y 两路信号分别做X轴，Y轴输入
X1+X2 两路信号相加
频域 显示信号的频谱分布
使用该虚拟示波器，可以完成电压、电流的波形的测量，其测量过程与真实仪器几乎一样。下面我就用LawVIEW来实现需要的正弦波发生器。
前面板上我们可以任意设置信号的频率、振幅.实现需要的多种正弦波波形，使实验变的简单易行。
通过正弦波发生器的实现演示可以看到，此虚拟仪器完全可以代替真实的仪器来演示多种正弦波，并且制作该套演示装置只需要一台微机和相应的软件。不仅节约了经费，而且能收到很好的实验效果。
4 虚拟仪器在电类教学中的应用
在传统实验室中的实验中需要软硬件相结合，学生通过实验来认识各种硬件仪器与设备，以此来了解与掌握仪器连接、操作方法以及各种数据的采集方法。然而在实际教学中却遇到了现实的瓶颈，工科专业为了保证各种实验的开设，就必须购进各种价格不菲的仪器设备，而且因为现代技术的不断发展，仪器设备更新换代非常快，这样就给学校增加了教学资源配置等一系列的问题。而引人虚拟仪器后，我们创新一种实验模式，在具体教学中采用虚拟仪器、实测信号、数据采集卡相结合的实验方式不仅可以节省开支，将各种资源平衡运用，同时也可以提高学生兴趣与动手能力以及实际分析与解决问题的能力。
5 结束语
通过实验教学手段的改革，使学生在实验中加深知识的理解，使学生在实验中体验方法，从实践中总结，在实验中创新，教师的教学更加轻松，学生的学习的积极性、创新性和主动性都有大幅度的提高。除此以外，虚拟仪器的卓越计算能力和巨大数据吞吐能力使其在自动控制和工业控制领域应用广泛，因此掌握好虚拟仪器技术能为学生在后续发展中提供一个良好的平台，为学生在未来的学习和工作能够更好的展现实力铺平道路。
【关键词】 虚拟仪器；虚拟示波器；教学实验
儀器技术发展至今，经历了模拟仪器，数字化仪器。智能仪器以及单台仪器，层叠式仪器系统阶段，在20世纪80年代，美国国家仪器公司NI（National Instruments）提出虚拟测量仪器（Virtual Instrument）概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革。
1 虚拟仪器的概念
虚拟仪器（Virtual Instrument），简称VI，是基于计算机的仪器，是将仪器装入计算机，以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。电子技术飞速发展及助于PC机强大的图形环境和在线帮助功能，建立图形化的“虚拟的”仪器面板，完成对仪器的控制，数据分析与显示。这种与PC机结合构成的，包含实际仪器使用与操作信息软件的仪器，称为“虚拟仪器”。
虚拟具体有两层含义：（1）虚拟仪器的功能是由软件编程实现。（2）虚拟仪器的面板是虚拟构成的。
虚拟仪器的主要特点有：（1） 尽可能采用通用的硬件，各种仪器的差异主要体现在软件；（2）可充分发挥计算机的能力，具有强大的数据处理功能，可创造出功能更强的仪器；（3）用户可根据自己的需要定义和制造各种仪器。
2 虚拟仪器与传统仪器的对比
传统仪器与虚拟仪器基本结构上的比较：
3 模拟电子技术和电工技术实验虚拟实验室设计与实现
两个虚拟实验室设计的思路一样，都是将现实电子器件、采集卡和虚拟仪器三者结合在一起，相互配合，共同完成基本实验任务。具体硬件设计见图。
将完成实验所需的基本元件焊接在电路板上，实验中需要测量的信号通过采集卡传送到计算机里，二信号的处理、计算和显示等任务均由计算机中的虚拟仪器来完成。另外，电路板的开关均由继电器来控制，二继电器的工作状态由虚拟仪器控制采集卡输出数字信号来完成的。
下面以虚拟示波器为例详细介绍
虚拟示波器作为虚拟仪器的典型，不仅扩展了示波器的分析和计算能力，而且降低了仪器的价格，增强了仪器的通用性。虚拟示波器是虚拟仪器最有特色的功能，运行该软件后，默认将启动示波器，在界面左下方的“示波器工作方式”下，可以选择示波器的五种工作模式：
X 单踪示波器
X1，X2 双踪示波器
X---Y 两路信号分别做X轴，Y轴输入
X1+X2 两路信号相加
频域 显示信号的频谱分布
使用该虚拟示波器，可以完成电压、电流的波形的测量，其测量过程与真实仪器几乎一样。下面我就用LawVIEW来实现需要的正弦波发生器。
前面板上我们可以任意设置信号的频率、振幅.实现需要的多种正弦波波形，使实验变的简单易行。
通过正弦波发生器的实现演示可以看到，此虚拟仪器完全可以代替真实的仪器来演示多种正弦波，并且制作该套演示装置只需要一台微机和相应的软件。不仅节约了经费，而且能收到很好的实验效果。
4 虚拟仪器在电类教学中的应用
在传统实验室中的实验中需要软硬件相结合，学生通过实验来认识各种硬件仪器与设备，以此来了解与掌握仪器连接、操作方法以及各种数据的采集方法。然而在实际教学中却遇到了现实的瓶颈，工科专业为了保证各种实验的开设，就必须购进各种价格不菲的仪器设备，而且因为现代技术的不断发展，仪器设备更新换代非常快，这样就给学校增加了教学资源配置等一系列的问题。而引人虚拟仪器后，我们创新一种实验模式，在具体教学中采用虚拟仪器、实测信号、数据采集卡相结合的实验方式不仅可以节省开支，将各种资源平衡运用，同时也可以提高学生兴趣与动手能力以及实际分析与解决问题的能力。
5 结束语
通过实验教学手段的改革，使学生在实验中加深知识的理解，使学生在实验中体验方法，从实践中总结，在实验中创新，教师的教学更加轻松，学生的学习的积极性、创新性和主动性都有大幅度的提高。除此以外，虚拟仪器的卓越计算能力和巨大数据吞吐能力使其在自动控制和工业控制领域应用广泛，因此掌握好虚拟仪器技术能为学生在后续发展中提供一个良好的平台，为学生在未来的学习和工作能够更好的展现实力铺平道路。