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[摘 要] 实验为职业院校教学内容的主要构成部分，也是培养学生动手能力的主要途径。但是现代传统实验室设备的使用率比较低，降低了学生的实验效果。在有限资源中使实验室使用效率得到提高，成为职业院校研究的主要课题。在实验教学过程中使用虚拟仪器技术，创建虚拟仪器技术电学类实验室，使学校实验设备成本得以降低，使学生实验学习兴趣得到提高，从而提高实验效果，促进教学改革。因此，对基于LabVIEW的电子电工专业虚拟现实设计进行分析，从而提高学校实验水平。
[关 键 词] LabVIEW;電子电工专业;虚拟现实;设计
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2021）34-0142-02
在新课改逐渐推进的背景下，实验成为职业教育的主要内容。所以，创建实验室为教学过程的主要构成内容。尤其是对于理论性课程，利用实验能够使学生学习兴趣和积极性得到提高。电子类课程为职业院校专业基础课程，此课程内容比较专业，学生在学习过程中有一定难度和深度，所以要利用实验环节加深理解。此课程涉及大量实验，比如基尔霍夫定律验证、伏安特性曲线等，在实验过程中要使用传统实验设备，比如示波器、万用表等，根据一定的实验要求对数据进行测量。在计算机和电子技术不断发展的过程中，各种虚拟实验室也得以广泛使用，包括职业院校虚拟实验室。
一、系统的结构设计
以网络数据流量和网络通信需求为例，常见网络化管理模式包括基于Browser/Server、Clitent/Server与两者结合的网络化管理模式。基于电工电子网络虚拟实验室系统设计需求，本文使用基于B/S模式系统结构，图1为虚拟实验室结构。
使用此三层B/S模式，能够提高系统扩展性和开放性。在校园网中设置Web服务器，此服务器为虚拟实验室、客户端、数据库的中间联络站。Web服务器要接受用户远程控制与访问的情况，对请求进行逻辑处理之后，为数据库服务器、虚拟实验室进行提交，用户就能够远程控制、访问虚拟实验室，对各种管理信息进行查询。在本机中，数据库管理系统与虚拟实验室都是基于LabVIEW所创建的VI。之后使此VI根据Web服务器方式在校园网中发布，客户端在服务器网页登录，就能对虚拟实验室中的虚拟仪器和数据库信息进行远程控制和访问。
二、虚拟平台的数据库设计
电子电工虚拟实验平台由多子程序构成，包括管理员登录、电工电子实验登录和用户登录。登录界面包括学生、教师和系统管理员三种身份，不同身份的权限各有不同，只有在输入正确用户名和密码之后，才能使用权限进入操作界面。如果身份不匹配，就会提示用户名或者密码不正确。
（一）基于LabVIEW的数据库访问
通过LabVIEW实现数据库访问，并利用ADO、SQL等底层程序实现封装。LabVIEW中的LabSQL属于工具包，能够实现LabVIEW数据在平台之间相互查看。LabVIEW为SQL和ADO空间的产物，利用ODBC管理器工具访问数据库。Labview具有多个VI小安装包，在LabSQL运行前，要创建Access数据库，从而构成数据库到ODBC的链接，描述用户访问各参数和数据库。
通过LabSQL可编程功能访问数据库的步骤为：实现数据库连接，之后访问，最后断开。用户能够输入不同SQL命令，从而实现数据库记录的增加、查看、查询和删除等功能。
（二）用户管理模块
创建功能完善的网络虚拟实验平台，要对用户管理模块进行完善，利用LabSQL和Access创建用户登录平台。
1.用户登录界面
将Access打开，在菜单栏中选择新建文件，创建空数据库并且命名。在数据库工作界面中利用设计器创建表单，在表单中输入学生信息，只有在此表中的学生才能开展实验，每年根据学生情况增减。之后利用数据源管理器对已经创建的用户数据源进行选择，通过词法昂视连接数据库DSN，结束后通过LabSQL编程，调用数据。使顺序结构在事件结构中内嵌，事件结构在while循环中内嵌;在最外层while循环外部包括一个布尔控件，和前面板登录按钮对应。接收程序后输入用户名和密码，只有点击登录按钮，才能进行登录。登录界面还设置有退出按钮，和停止按钮对应。
成功登录后先提取数据库中的数据，利用之前创建的EData.mdb使实验数据在此数据库中导入，使用LabSQL中ADO函数编程，对数据库中的数据进行调取使用。
2.实验数据库数据调取
重复上述操作，在登录实验平台主界面后进行虚拟实验。比如虚拟巴特沃斯滤波器作为基础，在电子电工虚拟平台中实现VI子系统集成，以此创建完整虚拟实验平台。
三、数据采集设计
信号采集为虚拟现实的主要环节，还是系统控制的主要出发点。在完善的闭环系统中，要对被控对象进行检测，从而采集被控对象的状态信息，还原此信息实际流量、温度等信息，使其作为控制基础。利用信号采集对控制结果和目标一致性进行衡量，对目前状态信息采集，并且分析此信息掌握控制过程，从而开展优化。在数字化不断普及的过程中，数字化控制为现代控制主流，数字信号采集属于数字控制系统主要单元。 串口通信程序利用VISA设计，其为美国NI公司所开发和各仪器总线通信的高级应用编程接口。LabVIEW 8.2以上版本具备VISA，装完VISA驱动之后就能够实现串口、PXI、VXI等系统配置、调试和编程。VISA具备简单控制函数集，资源管理与仪器控制功能强大，并且使用方式简单。
在本文设计过程中，安装各类型传感器，比如温度、压力、电参数、流量、声音等，受到现场环境限制传感器信号无法远传，可以使用远程或者分布式采集卡，使现场将信号高精度转变为数字量，之后利用远传通信技术使数据传输到计算机或者控制器中进行处理。此为数据采集卡的一种，对环境具有较强的适应能力，能够应对各种恶劣环境。
数据采集设备为控制、检测系统及计算机与传感器连接的设备，被测信号传输到计算机中开展后续处理，利用计算机内部总线、网络、并行、串行等外部接口实现。因为数据采集被广泛应用到科学、工业研究中，部分通用数据采集设备不断发展，促使市场需求得到满足。数据采集卡利用PCI插槽或者PC机、USB接口连接，假如没有数据采集卡，在性能要求允许时能够使PC机中声卡利用适当设置后具备模拟输入输出功能简单数据卡采集卡使用，使简单实验需求得到满足。
四、虚拟数字滤波器
滤波器为带通滤波器，通频带属于混频信号中频段。通过频段100HZ～400HZ，截止其他频率成分，显示滤波后信号的功率谱和幅度谱。在界面中设置不同信号创建混频信号，在窗口中显示原始波形信号和滤波后信号，显示幅频和相频波形。
其实滤波器就是选频装置，根据滤波器选频作用划分为带阻、带通、高通、低通四种滤波器，图2为混频音频和噪声波形VI连接图。
在滤波器设置界面中设置：
滤波器类型：使用高通、低通、平滑、带阻;
截止频率：对阻带、定通带的过渡点进行设置;
并且设置滤波器为无限、有限冲激响应滤波器，两者划分标准就是系统函数对于单位样值响应是否无限长，IIR滤波器主要特点为幅频特性平台，FIR滤波器能够严格线性相移。
使用while循环结构，使循环条件设置为“真（T）时停止”，和“停止”布尔控件相互连接。根据路径寻找混合单频和噪声波形放到循环结构中，根据路径寻找滤波器连线。
五、结语
本文结合网络技术和虚拟仪器技术，对基于虚拟仪器的网络实验进行研究，创建远程控制、访问、数据共享与资源共享的实验室。对比传统实验室，此网络虚拟实验能够在教学中使用，不仅能够完成教学任务，还能够降低实验成本，使实验教学过程中的设备紧缺问题得到解决。打破传统实验模式后，学生能够自己选择上机地点、实验时间，使实验教学的开放性得到提高，并且能激发学生的实验兴趣，提高实验教学效率。
参考文献：
[1]张济麟，张艳鹏.应用VR及AR技术的虚拟仿真实验设计与实现[J].软件，2018（8）：202-206.
[2]王博.基于LabVIEW的电子电工网络实验平台设计实現[J].国外电子测量技术，2019，38（3）：140-144.
[3]陈杨.基于虚拟现实技术的教学手段在职业院校电工电子课程中的应用探索[J].智库时代，2018（38）：180-181.
[4]赵江萍.一种基于LabVIEW的电工电子学实验系统设计[J].中国现代教育装备，2019（21）：32-35.
[5]许晨，张勇.基于LabVIEW的电工电子虚拟仪器设计[J].佳木斯大学学报（自然科学版），2018（2）：65-69.
[6]熊晓卫.基于虚拟现实技术的电子产品展示平台的设计与实现[D].长沙：湖南大学，2019.
[7]许晨，张勇.基于LabVIEW的电工电子虚拟实验平台设计[J].攀枝花学院学报，2018，35（5）：64-68，80.
◎编辑 司 楠
[关 键 词] LabVIEW;電子电工专业;虚拟现实;设计
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2021）34-0142-02
在新课改逐渐推进的背景下，实验成为职业教育的主要内容。所以，创建实验室为教学过程的主要构成内容。尤其是对于理论性课程，利用实验能够使学生学习兴趣和积极性得到提高。电子类课程为职业院校专业基础课程，此课程内容比较专业，学生在学习过程中有一定难度和深度，所以要利用实验环节加深理解。此课程涉及大量实验，比如基尔霍夫定律验证、伏安特性曲线等，在实验过程中要使用传统实验设备，比如示波器、万用表等，根据一定的实验要求对数据进行测量。在计算机和电子技术不断发展的过程中，各种虚拟实验室也得以广泛使用，包括职业院校虚拟实验室。
一、系统的结构设计
以网络数据流量和网络通信需求为例，常见网络化管理模式包括基于Browser/Server、Clitent/Server与两者结合的网络化管理模式。基于电工电子网络虚拟实验室系统设计需求，本文使用基于B/S模式系统结构，图1为虚拟实验室结构。
使用此三层B/S模式，能够提高系统扩展性和开放性。在校园网中设置Web服务器，此服务器为虚拟实验室、客户端、数据库的中间联络站。Web服务器要接受用户远程控制与访问的情况，对请求进行逻辑处理之后，为数据库服务器、虚拟实验室进行提交，用户就能够远程控制、访问虚拟实验室，对各种管理信息进行查询。在本机中，数据库管理系统与虚拟实验室都是基于LabVIEW所创建的VI。之后使此VI根据Web服务器方式在校园网中发布，客户端在服务器网页登录，就能对虚拟实验室中的虚拟仪器和数据库信息进行远程控制和访问。
二、虚拟平台的数据库设计
电子电工虚拟实验平台由多子程序构成，包括管理员登录、电工电子实验登录和用户登录。登录界面包括学生、教师和系统管理员三种身份，不同身份的权限各有不同，只有在输入正确用户名和密码之后，才能使用权限进入操作界面。如果身份不匹配，就会提示用户名或者密码不正确。
（一）基于LabVIEW的数据库访问
通过LabVIEW实现数据库访问，并利用ADO、SQL等底层程序实现封装。LabVIEW中的LabSQL属于工具包，能够实现LabVIEW数据在平台之间相互查看。LabVIEW为SQL和ADO空间的产物，利用ODBC管理器工具访问数据库。Labview具有多个VI小安装包，在LabSQL运行前，要创建Access数据库，从而构成数据库到ODBC的链接，描述用户访问各参数和数据库。
通过LabSQL可编程功能访问数据库的步骤为：实现数据库连接，之后访问，最后断开。用户能够输入不同SQL命令，从而实现数据库记录的增加、查看、查询和删除等功能。
（二）用户管理模块
创建功能完善的网络虚拟实验平台，要对用户管理模块进行完善，利用LabSQL和Access创建用户登录平台。
1.用户登录界面
将Access打开，在菜单栏中选择新建文件，创建空数据库并且命名。在数据库工作界面中利用设计器创建表单，在表单中输入学生信息，只有在此表中的学生才能开展实验，每年根据学生情况增减。之后利用数据源管理器对已经创建的用户数据源进行选择，通过词法昂视连接数据库DSN，结束后通过LabSQL编程，调用数据。使顺序结构在事件结构中内嵌，事件结构在while循环中内嵌;在最外层while循环外部包括一个布尔控件，和前面板登录按钮对应。接收程序后输入用户名和密码，只有点击登录按钮，才能进行登录。登录界面还设置有退出按钮，和停止按钮对应。
成功登录后先提取数据库中的数据，利用之前创建的EData.mdb使实验数据在此数据库中导入，使用LabSQL中ADO函数编程，对数据库中的数据进行调取使用。
2.实验数据库数据调取
重复上述操作，在登录实验平台主界面后进行虚拟实验。比如虚拟巴特沃斯滤波器作为基础，在电子电工虚拟平台中实现VI子系统集成，以此创建完整虚拟实验平台。
三、数据采集设计
信号采集为虚拟现实的主要环节，还是系统控制的主要出发点。在完善的闭环系统中，要对被控对象进行检测，从而采集被控对象的状态信息，还原此信息实际流量、温度等信息，使其作为控制基础。利用信号采集对控制结果和目标一致性进行衡量，对目前状态信息采集，并且分析此信息掌握控制过程，从而开展优化。在数字化不断普及的过程中，数字化控制为现代控制主流，数字信号采集属于数字控制系统主要单元。 串口通信程序利用VISA设计，其为美国NI公司所开发和各仪器总线通信的高级应用编程接口。LabVIEW 8.2以上版本具备VISA，装完VISA驱动之后就能够实现串口、PXI、VXI等系统配置、调试和编程。VISA具备简单控制函数集，资源管理与仪器控制功能强大，并且使用方式简单。
在本文设计过程中，安装各类型传感器，比如温度、压力、电参数、流量、声音等，受到现场环境限制传感器信号无法远传，可以使用远程或者分布式采集卡，使现场将信号高精度转变为数字量，之后利用远传通信技术使数据传输到计算机或者控制器中进行处理。此为数据采集卡的一种，对环境具有较强的适应能力，能够应对各种恶劣环境。
数据采集设备为控制、检测系统及计算机与传感器连接的设备，被测信号传输到计算机中开展后续处理，利用计算机内部总线、网络、并行、串行等外部接口实现。因为数据采集被广泛应用到科学、工业研究中，部分通用数据采集设备不断发展，促使市场需求得到满足。数据采集卡利用PCI插槽或者PC机、USB接口连接，假如没有数据采集卡，在性能要求允许时能够使PC机中声卡利用适当设置后具备模拟输入输出功能简单数据卡采集卡使用，使简单实验需求得到满足。
四、虚拟数字滤波器
滤波器为带通滤波器，通频带属于混频信号中频段。通过频段100HZ～400HZ，截止其他频率成分，显示滤波后信号的功率谱和幅度谱。在界面中设置不同信号创建混频信号，在窗口中显示原始波形信号和滤波后信号，显示幅频和相频波形。
其实滤波器就是选频装置，根据滤波器选频作用划分为带阻、带通、高通、低通四种滤波器，图2为混频音频和噪声波形VI连接图。
在滤波器设置界面中设置：
滤波器类型：使用高通、低通、平滑、带阻;
截止频率：对阻带、定通带的过渡点进行设置;
并且设置滤波器为无限、有限冲激响应滤波器，两者划分标准就是系统函数对于单位样值响应是否无限长，IIR滤波器主要特点为幅频特性平台，FIR滤波器能够严格线性相移。
使用while循环结构，使循环条件设置为“真（T）时停止”，和“停止”布尔控件相互连接。根据路径寻找混合单频和噪声波形放到循环结构中，根据路径寻找滤波器连线。
五、结语
本文结合网络技术和虚拟仪器技术，对基于虚拟仪器的网络实验进行研究，创建远程控制、访问、数据共享与资源共享的实验室。对比传统实验室，此网络虚拟实验能够在教学中使用，不仅能够完成教学任务，还能够降低实验成本，使实验教学过程中的设备紧缺问题得到解决。打破传统实验模式后，学生能够自己选择上机地点、实验时间，使实验教学的开放性得到提高，并且能激发学生的实验兴趣，提高实验教学效率。
参考文献：
[1]张济麟，张艳鹏.应用VR及AR技术的虚拟仿真实验设计与实现[J].软件，2018（8）：202-206.
[2]王博.基于LabVIEW的电子电工网络实验平台设计实現[J].国外电子测量技术，2019，38（3）：140-144.
[3]陈杨.基于虚拟现实技术的教学手段在职业院校电工电子课程中的应用探索[J].智库时代，2018（38）：180-181.
[4]赵江萍.一种基于LabVIEW的电工电子学实验系统设计[J].中国现代教育装备，2019（21）：32-35.
[5]许晨，张勇.基于LabVIEW的电工电子虚拟仪器设计[J].佳木斯大学学报（自然科学版），2018（2）：65-69.
[6]熊晓卫.基于虚拟现实技术的电子产品展示平台的设计与实现[D].长沙：湖南大学，2019.
[7]许晨，张勇.基于LabVIEW的电工电子虚拟实验平台设计[J].攀枝花学院学报，2018，35（5）：64-68，80.
◎编辑 司 楠