虛擬儀器的硬件是以通用微型計算機為基礎的,購買一些儀器模板,就可以構成一定數量的虛擬儀器供學生使用。LabVIEW是一種由相應的硬件(接口卡)支持的圖形編程語言,它具有十分強大的功能,包括數值函數運算、數據采集、信號處理、輸入/輸出控制、信號生成、圖像的獲取、處理和傳輸等等。它采用了工程界熟悉的術語、圖標等圖形化符號來代替常規的編程,把復雜、煩瑣、費時的語言編程簡化成簡單、直觀、易學的圖形編程方式。學生可以很快學會使用LabVIEW設計出各種電子測試儀器。
在電子教學實驗中,可以用虛擬儀器測試各種電子設備,如電視機、影碟機、錄像機等電子設備。同一臺虛擬儀器系統可以虛擬出電壓表、電流表、頻率計、示波器、信號發生器、掃頻儀等多種測量儀器。學生可以根據實驗要求,自行設計各種軟面板,定義儀器的功能,并以各種形式表達輸出檢測結果,進行實時分析。例如:虛擬儀器虛擬出的函數發生器,其波形、頻率、幅值等都可用鍵盤或鼠標進行設置,完全能代替常規的儀器使用。用它虛擬出的示波器,不僅具有常規示波器的功能,還可同時顯示、記錄、存儲和打印多通道輸入的波形,對存儲的曲線可通過“回放”功能顯示在屏幕上,“回放”速度可調,“回放”過程可暫停波形掃描,以便能更清楚地觀察波形的變化,所存儲的曲線可以在任何時間打印輸出,學生可以及時進行數據處理,觀察和分析實驗結果。從而激發了學生的實驗興趣,提高了實驗效果和效率,加深了他們對理論知識的掌握。
虛擬儀器在電子教學中主要有以下優勢:
1、一機多用,節省資金及空間
使用虛擬儀器系統就解決了多種儀器價值昂貴,體積大,占用空間多的問題。不僅虛擬儀器工作平臺的PC機可以一機多用,而且實驗室也可以一室多用,節約了設備投資,還可緩解高校實驗室空間不足的問題。
2、與計算機網絡互連,為遠程實驗教學創造了條件
LabVIEW的TCP/IP和UDP網絡VI模塊能夠與遠程應用系統建立通信;Internet工具箱還為系統增加了E-mail、FTP和Web功能;利用遠程自動化VI模塊還可以對控制其他設備的分散VI進行控制;利用OLE和DDE則可以將應用程序與其他基于Windows的系統集成起來。這為虛擬儀器在遠程實驗教學創造了有利條件。
3、具有強大的數據處理功能
虛擬儀器以計算機為核心,因此,它具有數據采集、儲存、分析、處理、傳輸及控制的強大功能,使用虛擬儀器能夠輕而易舉地測量、顯示暫態或緩慢變化的量以及對被測量進行各種分析,而這對于傳統儀器來說是困難的。
4、測量精確,克服各種機械故障
虛擬儀器的操作面板是由軟件生成的,用鼠標或鍵盤對其進行操作,不會出現類似于傳統儀器那樣的機械故障。另外,傳統儀器的指針式儀表,其測量誤差較大,而虛擬儀器則可以進行高速和精密測量。