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[摘 要]分析了原有检测技术课程在实践教学中存在的弊端，提出了将理论课程教学与虚拟仪器技术结合的方法，从而提高学生实际动手能力，激发学生学习兴趣和探索精神，实现实验室教学与工业实际应用接轨的实践教学新方案。
[关键词]虚拟仪器 传感器 温度测量
1.原有自动检测技术课程在实践教学中存在的弊端
《自动检测技术》是以控制理论为基础，密切结合工程实际的一门专业基础课，是电气自动化、机电一体化等专业的一门专业基础课。它以《电子技术》、《可编程序控制器》、《单片机技术》为基础，教学的目的在于培养学生掌握电机的控制方法，并从理论逐步过渡到实际的工业控制系统，真正解决实际系统的中的有关问题。然而传统实验手段的落后使得实践教学环节只有两种选择：要么借助一些专用实验设备做一些验证性的实验，了解一些简单传感器的工作原理；要么买一些工业用传感器作为示教。
这两方面都存在这一定的弊端，前者的缺点是学生在专用实验设备上接触到的只能是一些与工业实际传感器差别较大的实验专用的简单传感器，通过实验，学生只能对传感器的原理加深理解，在实际应用方面还是用处不大；而后者则因为各类工业传感器的应用往往是在工业控制过程或某种特定测控对象中，传感器的输出又需要相应的信号处理与显示，如果要在实验室中真实再现各类传感器的工业应用，显然需要大量仪器、设备与资金的投入，与传感器相比，不但投资大，而且其教学效果也并没有想象中的好。
2.虚拟仪器在自动检测技术课程教学中的应用
NI公司的LabVIEW是一种非常优秀的面向对象的图形化编程语言，是一个开放型的开发环境，它使用图标代替文本代码创建应用程序，拥有大量与其它应用程序通信的VI库。作为目前国际上主流的基于数据流的编译型图形编程环境，它可以把复杂、烦琐、费时的语言编程简化成用简单或图标提示的方法选择功能(图形)，并用线条把各种图形连接起来的简单图形编程方式，使得不熟悉编程的工程技术人员都可以按照测试要求和任务快速设计出自己的程序和仪器面板，这大大提高了工作效率，减轻了科研和工程技术人员的工作量。
虚拟仪器作为目前测控领域的最新技术已被广泛应用于航天、航空、工农业生产的各个领域。由于其具有各类标准的信号输入输出接口及各类使用灵活方便的信号处理及仪器模块，恰好为传感器提供了各类信号处理与显示的方案。学生通过虚拟仪器不仅可以将传感器产生的信号采集进来，还可以进一步做二次信号转换、数据处理、显示等。甚至还可以根据检测分析的结果产生相应的输出控制信号，并在计算机上编写用户交互界面，显示相关信息。
3.电涡流传感器静态特性测距实验应用分析
本实验系统采用的数据采集卡为NI公司M系列的PCT6221多功能数据采集卡，具有16路单端输入通道或8路差分输入通道，采集速度最高为25OK／s，分辨率为16位，两路模拟输出通道，最高转换速率为833K／s，分辨率为16位。此外还有两个32位的定时计数器，24路数字量输入输出通道，满足系统的控制要求。
将电涡流传感器的电源线连接到基础实验平台的24V直流电源输出端，数据采集模块的电源线连接到多路输出电源输出端(5芯航空插头)，将电涡流传感器的信号线连接到数据采集模块的通道1上，打开24V直流电源输出端的开关，打开数据采集模块的开关，打开实验程序，如下图所示，“通道选择”设定为1、“采样频率”设定为1(“1”对应为10KHz)、“采样长度”为1024字节。设定好以上三个参数后点击按钮运行程序，在导轨上移动滑块，观察波形图中显示的电压信号。得到采样信号的平均值，比较滑块距离与显示电压值的关系。滑块渐渐远离传感器，观察电压数值的变化，观测传感器的最大测量距离从而可以得到传感器的输出特性。
4.温度传感器测温应用实例分析
温度传感器是自动检测系统中的一个重要章节，由于温度传感器种类较多，目前工业常用的有：热电偶、热电阻、热敏电阻、半导体温度传感器等，如果选用目前工业应用较广的半导体温度传感器为蓝本，设计虚拟仪器测量显示程序。通过在接线面板上的简单连接，将传感器产生的信号输入到虚拟仪器数据采集卡的模拟通道，由于传感器的输出电压随温度的变化规律是：温度每变化1℃，其输出电压改变0.01V，故在程序中只需将数据采集卡采集得到的电压值乘以100即得到了温度值，其数据经温度单位选择开关送温度显示，通过程序的循环执行将当前温度实时地显示在计算机显示屏上。
通过本实验，学生不仅可以真实体会温度传感器在温度测量中的应用，还可加深对动态测量和数据处理的认识。另外只要更换传感器后在程序中稍做修改，就可以做其他温度传感器的测量实验。同时对学过虚拟仪器的学生还可以启发他们自己设计程序完成其他功能的编程，如画出动态温度分布曲线、增加传感器选择功能等。
5.结束语
通过一系列实例，设计的虚拟仪器系统具有友好的人机界面，经过实际测试系统稳定可靠，控制响应速度快，曲线变化平稳，完全满足了实际和教学方面的需要，也充分体现了虚拟仪器的特点。特别是其扩展性很好，可以随时添加更加先进的控制算法，而且开发周期很短。综合看来，虚拟仪器在机电控制系统的实践教学中具有推广使用价值，值得进一步探讨和研究。
参考文献
[1]周求湛.钱志鸿.刘萍萍等编著虚拟仪器与LabVIEw 7 Express程序设计
[2]雷振山编著LabVlEw 7 Express实用技术教程
[3]张红梅.徐启丰.徐贵水.白振兴.虚拟仪器在航空仪器检测中的应用
[关键词]虚拟仪器 传感器 温度测量
1.原有自动检测技术课程在实践教学中存在的弊端
《自动检测技术》是以控制理论为基础，密切结合工程实际的一门专业基础课，是电气自动化、机电一体化等专业的一门专业基础课。它以《电子技术》、《可编程序控制器》、《单片机技术》为基础，教学的目的在于培养学生掌握电机的控制方法，并从理论逐步过渡到实际的工业控制系统，真正解决实际系统的中的有关问题。然而传统实验手段的落后使得实践教学环节只有两种选择：要么借助一些专用实验设备做一些验证性的实验，了解一些简单传感器的工作原理；要么买一些工业用传感器作为示教。
这两方面都存在这一定的弊端，前者的缺点是学生在专用实验设备上接触到的只能是一些与工业实际传感器差别较大的实验专用的简单传感器，通过实验，学生只能对传感器的原理加深理解，在实际应用方面还是用处不大；而后者则因为各类工业传感器的应用往往是在工业控制过程或某种特定测控对象中，传感器的输出又需要相应的信号处理与显示，如果要在实验室中真实再现各类传感器的工业应用，显然需要大量仪器、设备与资金的投入，与传感器相比，不但投资大，而且其教学效果也并没有想象中的好。
2.虚拟仪器在自动检测技术课程教学中的应用
NI公司的LabVIEW是一种非常优秀的面向对象的图形化编程语言，是一个开放型的开发环境，它使用图标代替文本代码创建应用程序，拥有大量与其它应用程序通信的VI库。作为目前国际上主流的基于数据流的编译型图形编程环境，它可以把复杂、烦琐、费时的语言编程简化成用简单或图标提示的方法选择功能(图形)，并用线条把各种图形连接起来的简单图形编程方式，使得不熟悉编程的工程技术人员都可以按照测试要求和任务快速设计出自己的程序和仪器面板，这大大提高了工作效率，减轻了科研和工程技术人员的工作量。
虚拟仪器作为目前测控领域的最新技术已被广泛应用于航天、航空、工农业生产的各个领域。由于其具有各类标准的信号输入输出接口及各类使用灵活方便的信号处理及仪器模块，恰好为传感器提供了各类信号处理与显示的方案。学生通过虚拟仪器不仅可以将传感器产生的信号采集进来，还可以进一步做二次信号转换、数据处理、显示等。甚至还可以根据检测分析的结果产生相应的输出控制信号，并在计算机上编写用户交互界面，显示相关信息。
3.电涡流传感器静态特性测距实验应用分析
本实验系统采用的数据采集卡为NI公司M系列的PCT6221多功能数据采集卡，具有16路单端输入通道或8路差分输入通道，采集速度最高为25OK／s，分辨率为16位，两路模拟输出通道，最高转换速率为833K／s，分辨率为16位。此外还有两个32位的定时计数器，24路数字量输入输出通道，满足系统的控制要求。
将电涡流传感器的电源线连接到基础实验平台的24V直流电源输出端，数据采集模块的电源线连接到多路输出电源输出端(5芯航空插头)，将电涡流传感器的信号线连接到数据采集模块的通道1上，打开24V直流电源输出端的开关，打开数据采集模块的开关，打开实验程序，如下图所示，“通道选择”设定为1、“采样频率”设定为1(“1”对应为10KHz)、“采样长度”为1024字节。设定好以上三个参数后点击按钮运行程序，在导轨上移动滑块，观察波形图中显示的电压信号。得到采样信号的平均值，比较滑块距离与显示电压值的关系。滑块渐渐远离传感器，观察电压数值的变化，观测传感器的最大测量距离从而可以得到传感器的输出特性。
4.温度传感器测温应用实例分析
温度传感器是自动检测系统中的一个重要章节，由于温度传感器种类较多，目前工业常用的有：热电偶、热电阻、热敏电阻、半导体温度传感器等，如果选用目前工业应用较广的半导体温度传感器为蓝本，设计虚拟仪器测量显示程序。通过在接线面板上的简单连接，将传感器产生的信号输入到虚拟仪器数据采集卡的模拟通道，由于传感器的输出电压随温度的变化规律是：温度每变化1℃，其输出电压改变0.01V，故在程序中只需将数据采集卡采集得到的电压值乘以100即得到了温度值，其数据经温度单位选择开关送温度显示，通过程序的循环执行将当前温度实时地显示在计算机显示屏上。
通过本实验，学生不仅可以真实体会温度传感器在温度测量中的应用，还可加深对动态测量和数据处理的认识。另外只要更换传感器后在程序中稍做修改，就可以做其他温度传感器的测量实验。同时对学过虚拟仪器的学生还可以启发他们自己设计程序完成其他功能的编程，如画出动态温度分布曲线、增加传感器选择功能等。
5.结束语
通过一系列实例，设计的虚拟仪器系统具有友好的人机界面，经过实际测试系统稳定可靠，控制响应速度快，曲线变化平稳，完全满足了实际和教学方面的需要，也充分体现了虚拟仪器的特点。特别是其扩展性很好，可以随时添加更加先进的控制算法，而且开发周期很短。综合看来，虚拟仪器在机电控制系统的实践教学中具有推广使用价值，值得进一步探讨和研究。
参考文献
[1]周求湛.钱志鸿.刘萍萍等编著虚拟仪器与LabVIEw 7 Express程序设计
[2]雷振山编著LabVlEw 7 Express实用技术教程
[3]张红梅.徐启丰.徐贵水.白振兴.虚拟仪器在航空仪器检测中的应用