labview实验感想（推荐13篇）
labVIEW的学习除了老师在课堂上和我们讲的内容之外，我们还在实验室里亲自用LabVIEW软件区实现一些老师所安排的编程任务。其中我们需要做虚拟万用表，虚拟示波器，信号分析与处理，动态称重的设计这四个实验，在做这些实验的过程中，我们更加进一步的了解到了LabVIEW的各种特性和功能，让我们对这门课程有了更加深刻的理解。
这门课的实验，总的来说并不是很难，LabVIEW是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言，在实验过程中，我们主要的难点就是在找各个图标的位置。这是建立在你对这门课，这个软件有一定的了解的基础上的，了解了这个软件的基础内容后，我们便可以在前面板和后面板进行一定内容的操作。
总的来说，LabVIEW这个软件的操作性很好，让初学者比较容易入手，不需要记忆太多的算法和语句，只需要了解各个图标的具体作用，并能够在操作中更多的了解一些使用软件时的注意事项，我们就可以操作这个软件了。而在实验中我经常遇到的问题无非就是找不到图标，还有图标的一些属性的设置，不过在看书和多次尝试后，也能够做出正确的选择和答案。通过这一学期的学习，我主要了解到对LabVIEW软件及虚拟仪器的理解以下几方面的内容：
1、一开始老师通过关于此课程的基础概念讲解是我了解了使用labview开发平台编制的程序成为虚拟仪器程序，简称为VI。VI包括三部门：程序前面板、框图程序和图标/连接器。每一个程序前面板都对应这一段框图程序。框图程序用labview图形编程语言编写，可以把它理解成传统程序的源代码。框图程序由端口、节点、图框和连线构成。其中端口被用来同程序前面的控制和显示传递数据，节点被用来实现函数和功能调用，框图被用来实现结构化程序控制命令，而连线代表程序执行过程中的数据流，定义了框图内的数据流动方向。
2、通过上机对一些程序的制作和运行，我知道了labview具有多个图形化的操作模版，用于创建和运行程序。这些操作模版可以随意在屏幕上移动，并可以放置在屏幕的任意位置。操纵模版工有三类，分别为工具模版、控制模版和功能模版。工具模版为编程者提供各种用于创建、修改和调试VI程序的工具。该模版是用于前面板中的。如果该模版没有出现，则可以在Windows菜单先选择show tools palette命令一现实该模版。用控制模版可以给前面板添加输入控制和输出显示。每个图标道标一个子模版。如果控制模版不现实，可以用Windows菜单的show controls palette功能打开它，也可以在前面板的空白处，点击鼠标右键，以弹出控制模版。功能模版是创建框图程序的工具。该模版上的每一个顶层图标都是表示一个子模版，若功能模版不出现，则可以用Windows菜单先的show functions palette功能打开它，也可以在框图窗口的空白出点击鼠标右键一弹出功能模版。
3、关于程序调试技术方面，我知道了如果一个VI程序存在语法错误，则在面板工具条上的运行按钮将会变成一个折断的箭头，表示程序不能被执行。这时这个按钮被称作错误列表。点击它，则labview弹出错误清单窗口，点击其中任何一个所列出的错误，选用find功能，则出错的对象或端口就会变成高亮。在labview的工具条上有一个画着灯泡的按钮，Vi程序就以比较慢的速度运行，没有被执行的代码灰色显示，并显示数据流线上的数据值。使用断点工具可以在程序的某一地点终止程序执行，用探针或者单步方式查看数据。使用断点工具时，点击你希望设置或者清除断点的地方。断点的显示对于节点或者图框表示为红框，对于连线表示红点。当VI程序运行到断点被设置处，程序被暂停在将要执行的节点，以闪烁表示。按下单步执行按钮，闪烁的节点被执行，下一个将要执行的节点变为闪烁，只是它将被执行。你也可以点击暂停按钮，这样程序将连续执行直到下一个断点。你可以用探针工具来查看当框图程序流经某一根连接线时的数据值。从tools工具模版选择探针工具，再用鼠标左键点击你希望放置探针的连接线。这是显示器上会出现一个探针显示窗口。该窗口总是被显示在前面板窗口或框图窗口的上面。在框图中使用选择工具或连线工具，在连线上点击鼠标右键，在连线的弹出式菜单中选择“探针”命令。同样可以为该连线加上一个探针。
机械工业是国民经济建设和社会发展的支柱产业和基础学科之一。机械类人才的培养在整个教育体系中占有极其重要的位置。随着科学技术的蓬勃发展, 人类已经进入信息时代, 信息已经成为科技发展和人类生活的重要资源。所有的信息必须通过测试技术手段得以提取和凝练, 才能发现其内在规律和发展趋势。测试技术是一门用于检测和处理各种信息的综合性科学, 它在科学、医疗卫生、工业生产、教育、管理等方面都起着相当重要的作用。
2 机电测试技术是机械类工科学生必修的一门专业基础课, 知识面广、实践性强, 测试实验能够帮助学生很好理解课上所学的理论知识
而目前的实验环节普遍存在以下主要问题:a.实验设备根据理论课进行划分, 没有形成一个有机的整体, 缺少系统的观念, 而且, 部分实验设备陈旧, 难以适合现代技术发展的需要;b.实验内容侧重于理论的验证和模仿训练, 每个学生的实验内容千篇一律, 缺乏对学生的创新意识的培养和综合能力的提高;c.实验模式过于死板, 难以调动学生的主动性和创造性, 教育处于应试状态, 实验室的开放性难以发挥, 学生得不到应用的学习和训练。
结业我校机电测试实验室具体情况, 本课题组致力于开发适用的基于Lab VIEW的机电测试技术实验系统。
3 实验系统设计
3.1 Lab VIEW的特点。
虚拟仪器是全新概念的最新一代测量仪器, 是现代计算机技术和仪器技术深层次结合的产物, 是当今计算机辅助测试领域的一项重要技术, 是在通用计算机平台上, 用户根据自己的需求来定义和设计测试功能的仪器系统。与传统仪器相比, 虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性能价格比、可操作性等方面都具有明显的技术优势。虚拟仪器最核心的技术是软件开发环境。美国NI公司的Lab VIEW软件是一种基于图形编程语言 (G语言) 的开发环境, 它使用各种图标、图形符号、连线等编程。其图形化人机界面 (GUI) 使用的都是测试工程师熟悉的旋钮、开关、波形图等, 非常直观形象。
3.2 信号拾取系统。
本次设计采用NI公司正版Lab VIEW 7.0软件, 及NI公司的软件接口设备。被采集的信号来源于实验室内工作的实验设备, 被测量的信号首先被相应的传感器拾取, 再经过调理电路处理后, 送入采集卡。
为了便于教学和学生分析、理解信号采集和处理的理论知识, 本实验被采集的信号主要来自于本实验室的信号发生器生成的信号, 也有切削加工过程来自于机床床身的振动、被加工工件的振动和切削力等信号。传感器都能满足相应的灵敏度和精度的要求。
3.3 模数转换系统。
由于试验中采用多个传感器同时进行数据采集, 所以, 首先设置多路开关, 实现多路信号同时提取;采集到得信号一般为低功率信号, 进行功率放大, 得到采集电路能够转换的电压信号;通过采样保持电路采样、再量化编码后, 得到对应的数字信号, 实现数字转换。
本次实验先是采用实验室按照上述步骤自行开发设计的信号采集电路。后来采购了A/D采集卡, 提高了信号转换的精度、速度及实验设备的完整性, 在一定程度上提高了实验质量。
3.4 信号分析系统。
信号分析模块是测试系统中最重要的模块, 主要包括时域和频域两个部分, 所以, 显示模块中分为时域和拼域两个部分。在LabVIEW中, 一个VI由两个部分组成:前面板和流程图, 前面板主要用来显示处理的结果, 相当于测试仪器的前面板;流程图则相当于测试仪器中的硬件电路。本系统设计中, 信号分析显示部分主要都在前面板, 而信号分析部分则在流程图中。
在分析信号之前, 先通过滤波器对所采集到的信号进行滤波, 得到有用信号, 去除早声和不希望的成分。本实验中主要采用低通滤波器, 因为干扰和噪声一般都是高频信号。
3.5 信号显示系统。
人机接口界面用来实现对设备运行状态的观测, 对采集到和分析后的信号进行时时监测和显示。图1、图2显示了本实验室所实现的测试实验系统中的两个瞬时截面, 输入为一个加有噪声的低频信号, 采集卡提取后, 经过快速傅立叶变换和低通滤波器处理后, 得到图2所示结果。通过此界面, 能够清晰直观地监测和识别, 达到测试的实时性效果。
4 结论
4.1在Lab VIEW环境下, 通过前面板设计及流程图的编制, 设计开发各种虚拟仪器和测试实验。虚拟仪器能够实现数据采集、分析、显示等基本功能, 较传统仪器功能强大许多。
4.2虚拟测试实验越来越突显其优越性, 在机电测试教学中的地位明显提高, 而且, 其网络化速度亦在加速, 有针对性的虚拟设计正被业内人士广泛接受。
参考文献
[1]零点工作室.LabVIEW8.20中文版编程及应用[M].北京:电子工业出版社, 2008.
[2]唐贵基, 刘玉秋.基于LabVlEW虚拟测试分析仪的信号分析功能设计[J].仪器仪表用户, 2004, 1 (11) .
1.充分利用物理趣味实验，创设乐学情境。激发学生求知欲
兴趣是最好的老师。初中学生对生动形象的物理实验普遍怀有好奇心和神秘感，合适的实验不仅能帮助学生理解和掌握知识，而且能激起学生的兴趣，启迪其思维定向探究。
1.1可以利用惊奇实验导入新课
这是一种相当普遍的实验导入方法。利用学生意想不到的奇特现象，唤起学生的注意，引起学生思考，从而产生强烈的求知欲望而导入。例如：“大气压”是比较抽象的概念，新课引入先演示窄口瓶“吞”鸡蛋的实验，这奇迹般的现象一下子就吸引了学生们的注意力，我先把答案告诉学生，这就是大气压现象，那么什么是大气压呢?在学生兴趣被激发的情况下转入新课教学。当学生明白大气压的概念后，为了加深印象，我将一只玻璃杯灌满水，用一张塑料卡片盖在杯口上，再按住卡片把水杯倒过来。问，当把手移开后，会产生什么现象?松手后学生惊讶不已。纷纷议论，这大气压到底有多大?为了满足学生的好奇心和求知欲，我将抽去空气的马德堡半球示出，叫学生推选两个力气最大的男同学来拉，结果用尽力气也拉不开，再换四个不服气的同学，还是没有拉开，当我把进气阀门打开后，一个人就很轻松的把两半球拉开了。学生既惊奇又信服，对“大气压不但确实存在而且又很大”的结论深信不疑了。
1.2也可以在教学过程中利用实验引发新的问题
例如：我在浮力的授课中，为了引发浮力的产生是由于液体对物体上下表面的压力差而形成的，我设计了一个这样的实验：用一只塑料可乐瓶剪去底部(瓶颈的截面直径略小于乒乓球的直径)把一只乒乓球放入瓶内，从上面倒入水，观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出，但乒乓球并不上浮，在这种情况下，老师设问：乒乓球是否受到了浮力?有的学生认为受到了浮力，有的认为没有受到浮力。这时我叫一位学生用手堵住瓶的下部流水处，可观察到乒乓球浮起，学生感到好奇，也坚信此时乒乓球受到了浮力，那第一次实验为什么没受到浮力?学生感到疑惑于是，我慢慢引导他们，学生很快理解了浮力产生的原因。这样通过实验情景，提出问题。使教学信息具有新奇性，从而使学生产生好奇心和求知欲，极大地激发了学生的探索动机和兴趣，有利于培养学生的创新意识和解决问题的能力。
2.培养学生的动手能力
有人曾总结过：对于事物的认识，听到不如见到，见到不如一做。这说明动手做的重要性。前苏联教育家苏霍姆林斯基说过：“学生的聪明才智来自他们的手指头”。他一针见血地点明了“动手”有着不可替代的作用。要培养学生的创造能力，就要培养学生的动手能力。
2.1让学生多动手
在物理教学中，只要能让学生动手的实验，就应该创造条件让学生动手做，让学生在动手中观察思考、讨论分析、推理、判断，自己去发现问题、解决问题和得出结论，使做实验的过程成为学生再发现的创新过程。比如学习“液化现象”时，课本上有压缩体积的演示实验，而没有降温液化的实验，我让学生每人手拿一块玻璃，并对玻璃呵气，让学生体会、研究实验现象，得出结论。
2.2让学生都动手
在上分组实验课时，秩序井然，实验结果(结论)正确，而在实验考查时，发现不少同学动手能力差，怎么回事呢?原来在分组实验的时候，大部分教师只注意小组的活动，如各小组是否动手、各组的实验数据、各组完成实验的情况等，而没有注意到组内每个人的活动，因此，出现了基础好的或动手能力强的学生次次做，其他同学坐着看，没有做到人人动手。针对上述情况，教师在分组实验时应强调：实验时，每次一人为主，其他为辅，轮流做主，使大家的动手能力都能提高。
3.培养学生的实验技能
初中物理实验是学生将来从事科学实验的起点。因此，在物理实验课的教学中，必须重视培养学生的实验技能和独立工作能力，使学生养成良好的实验习惯。每次做实验时，教师要指导学生弄懂实验原理，学会正确使用物理仪器，掌握计数、读数和处理实验结果的技巧，能够通过分析、推理得出正确结论。比如在电学实验中，教师要反复强调电流表、电压表的连接特点及“+”、“-”接线柱的接法，让学生学会用欧姆定律正确估算量程，避免量程过大使测量值的误差大，又避免量程过小而烧坏仪表。学生掌握了基本实验技能，就能独立动手操作，打好实验的基础，有了这种基础，学生就能自主地探究其它电学实验例如，探究水果电池的电压，探究串、并联电路的电流电压的规律等，这样通过实验，不仅有效地帮助学生领会物理知识，更重要的是通过观察实验现象，分析和解决实验中的问题，能够很好地培养学生的创造性思维能力。
鼓励学生做好课外小实验、小制作，促进学生对教学内容的学习。各种物理实验，从某种意义上说，都是一种特殊的、直观的实践，学生在动手完成各种小实验、小制作过程中，思维异常活跃，学习欲望高涨，参与意识增强，都迫切地希望进一步探索问题。通过实验，学生学习到的物理知识就比较深刻、牢固。例如，“估计大米的密度”一题，先让学生凭生活经验估计大米的密度大约是多大?接着让学生想出几种测大米密度的方法，然后实际做一做，最后做出评价，哪一种方法既简便易行而且误差又小。又如课本中“硬纸盒烧开水”、“电铃”、“楼梯开关”等小实验、小制作，有很强的趣味性和知识性，十分贴近学生的生活，符合初中学生好奇、好问、好动、好学的心理特征。教师要鼓励学生做好这些课外小实验、小制作，这样激发了学生动手做实验的兴趣，同时也推动物理教学向前发展，是实施创新教育的重要途径。
4.单纯的教师演示变为学生参与的合作演示实验
一个新的物理概念的形成和建立，是学生对这一认知客体的感知过程，能否化抽象的知识为具体而生动的形象知识，关键在于教师能否做好与这一概念密切相关的实验。就这点来说，教师往往在课前准备实验，然后课上演示，让学生通过观察，使学生在感性上对物理概念及现象有比较清楚的认识，这样的做法在教学中固然起到一定的效果。但是笔者认为，如果我们将有关的演示实验适当的让学生参与，那么学生的激情就会更加的高涨。由于是学生自己的参与而使问题得到解决，因此情绪就十分的亢奋，就能在愉悦欢乐的气氛中接受所学知识，取得理想的效果。
如：我在讲分子的热运动时，分别给相临座位的两个学生每人一杯热水和一杯冷水，让他俩同时往杯子里的水中注入一滴红色墨水，过一会儿，就观察到热水中的红色墨水很快地而且均匀地扩散开来，而冷水杯中的红色墨水却仍聚集一团，扩散缓慢，几乎没有动静。实验表明，温度越高，分子做无规则运动的速度就越大，所以大量分子做无规则运动的速度跟温度有关。实验中，通过自己动手做做，自己再进行分析、总结，学生能透过具体的物理现象，理解并总结出抽象的物质运动的规律，从而提高了逻辑思维能力。
在讲阿基米德定律时，先给学生讲讲阿基米德和王冠的故事，然后每人发给一个盛水的烧杯，一块小方木，一枚大头针，让学生自己体会F浮=p液gV排的实际意义。用大头针的尖端向下压木块，木块浸没于水中的体积越大，会感到用力越大，直到全部浸没为止。也就是说，在木块没有完全浸没之前，排开水的体积越大，水对木块向上的托力(即浮力)也越大。在这个实验中，学生通过亲自体验，亲身体会，自己验证阿基米德定律，实验为学生的认识发展提供了依据，学生在实验中得到了诸多能力的锻炼，同时也提高了观察事物的能力和逻辑思维能力。实验教学中，我们深深体会到，搞好实验教学，向教师提出了更高要求。自古有“名师出高徒”说法，虽然它的说法不是很科学，但也有一定的道理，一位“德才兼备、学识渊博、胸怀韬略”的教师，对于学生有着莫大的示范和模仿作用。这就要求教师必须提高自身的素质，才能更好地实现“三维”目标。
地质工程10-7班
周圆圆
2010074211 本学期我们开了大学物理实验这门课，石油大学是一个以理工科为主的大学，因此学会进行科学研究的方法，为今后参加科学研究打下基础是很重要的。所以，我们要重视实验课，注重理论与实践相结合。物理学是研究物质基本结构及物质运动的普遍规律的科学，物理实践课覆盖面广，有丰富的实验思想、方法、手段，提供综合性很强的基本技能训练，是培养学生科学实践能力、提高科学总可素质，考验实际动手能力和分析问题的综合能力的重要基础。通过这门课程，我们掌握了科学实验的基本技巧、基本方法和基本技能，提高了分析与解决实际问题的能力。
这一年大学物理实验课让我受益颇多。
首先，我养成了课前预习的好习惯，课前预习必不可少的环节，实验前通过实验题目和所学习的相关理论知识，并根据实验教材的相关内容，搞清楚实验的目的，基本原理，了解实验所采用的方法。预习的同时，也要将预习过程中不理解的知识点圈出，并在实验过程中找到答案，此外，着重了解实验的过程，为实验快速、有效地进行打下基础。
第二，实验加强了自己的动手能力，现在的大学是很注重动手能力的，实验和理论的结合在大学是很普遍的，大学物理课给了我提供了一个很好的实践平台。光靠老师在课堂讲的理论知识是远远不够的，将所学的知识在实际生活中应用起来是很重要的。在实验过程中，老师的讲解很少，但对我们做实验的帮助很大，即使是以自己动手为主，但是一定要牢记老师在实验前讲的注意点，可以减少出现常见错误的次数。在操作过程中，如果遇到不理解的地方，应该先通过自己的摸索，找到正确的方法，如果还是不会，可以和旁边的同学讨论。尽量依靠自己，这样能在摸索中加深对实验的理解。
第三，物理实验也能够增加了自己的耐心。物理实验远远没有想象中那么简单，要想做好一个实验，容不得半点松懈。物理实验正是这样一门培养我们耐心、恒心和信心的课程。实验过程一般都要求测量多组数据，每一次实验数据都要自己完成，不能抄袭。而且，每次实验结束后写实习报告也是很磨练自己的耐性，要处理数据、表格，并通过公式，联系实验过程得到结果，其中不确定度的计算也是必不可少的，这是判断实验过程是否有效、实验是否准确的重要依据，同时，这又考察了我们数据处理的能力。实验处理要独立完成，这样才可以了解实验在什么地方可能出了问题，以及最后得出的数据是否与标准数据一致，学会判断结果是否合理，以及误差产生的原因，这样实验才有意义。
第四，实验培养了自己严谨的研究态度。实验过程中，适当 进行简单的验算，对于实验中产生的较大误差，不能马虎了事，一定要找到产生误差的原因。如果是仪器出现了问题，立刻找实验老师，进行仪器的调换和修复。并且重新进行实验：如果是自己读数的问题，就要多测量几组数据，并分析自己是在哪个方面读错数据；如果是对实验内容的错误理解，那就要仔细看实验书，找到错误点，并及时进行改正。即使我们在实验中遇到坎坷，但是我们不能因为想要得到高分，把精准的数据抄到报告上去，即使写的再好，依旧不是自己的东西，但是就算留下了错误的一笔，也是一种宝贵的财富，我们应该是追求真理，而不是高分。
第五，实验加强了自己的创新能力，在完成实验书上的实验内容后，老师会给实验书上的实验内容后，老师会给一些附加实验供选择。课本上实验掌握后，通过自己的研究创新加深理解，在自己设计小实验的过程中，能充分发挥自己的创新能力，灵活的应用实验学到的知识，并通过实际的操作来判断实验的可行性，最终得到更多的结论。在没有老师辅导的情况下，通过小组的合作与讨论，提高效率，培养了合作能力。今后的实验是以创新型的为主，依靠自己的自主设计，所以一定要自己的创新能力进一步提高。
第六，八次实验让我充分了解了很多与物理实验有关的基本知识。误差的分析：综合系统误差和随机误差。实验结果的表示，最后的数据结果可以有：方程表示法、图形表示法，如果是验证型的实验，就直接用最后证明的结论。
对于这门课，有点小小的想法，现在虽然是理论和实际的统一，但是所做的实验内容与大学物理课程不都是同步的，如果实验能够按照课程的安排，这样会更有利于实验课程以及物理课知识点的吸收。此外，期待这学校能有更多的实验内容，让我们能在多个方面掌握知识，也期待着学校能够给于我们更加先进的仪器。
在这些次实验中，我发现了自己的很多不足，操作比较慢，动手能力不够强，探索方式有待改善，创新意识还不够，数据处理的能力不够好。这些不足之处我将会努力改善，克服困难，通过学习、实践等方式不断提高。物理实验让我们有了更多实践的机会，教会我们实践中出真理，而在碰到问题时，要自己动手去解决问题，而不是坐等别人去教你，这正是我们在以后的学习中需要的精神，物理实验课是进行科学素养的基础课程；是科学接受系统实验方法和实验技能训练的开端；是为学生走上科学发展道路的基石。
经过这一学期的化工原理实验课程的学习，我认识到化工原理实验这一独特的实验课程是用以工程中的实际问题为解决对象，通过小型装置模拟的方法所进行的实验。它与一般化学实验极为不同，化学实验以验证已存在的现象或者测定某一化学计量值为目的，化工原理实验则以解决工程问题为目的，在实验对象以及实验方法上也与其他不同。工程实验的研究对象是具体的工程装置中的现象。而对于化学工程，由于化学工程反应的多样性，具体对每一种反应都进行相应的实验是极其困难与复杂的。所以，在化学工程实验中，把各种反应装置和类型进行归类，分为几种明确的单元操作，从而进行分类研究，极大减少了工作量。而一套完整的化工装置，一定包含着很多的单元操作设备。为了对此进行完善的设计和有效的操作，我们必须掌握并正确判断有关设计或操作参数的可靠性，必须准确了解并把握设备的特性。实际化工过程中影响因素很多，有很多工程上的问题都难以用理论解释，并且反应过程的很多参数由于实际反应过程与理想条件差别很大，很难用理论计算的方法加以论证，所以必须依靠实验的方法解决。另外，在实际实验之前采用计算机模拟的方法，在电脑上预先操作，加深对实验过程和实验装置的认识，为实验做好充分准备。
全部的化工原理实验一共有六个实验：流体流动阻力的测定、离心泵性能实验、传热膜系数测定实验、精馏实验、氧解吸实验、流化床干燥实验。
流体流动阻力实验旨在掌握测定流体流动阻力的一般方法。不可压缩流体在圆形直管中做稳定流动时，由于粘性和涡流的作用产生摩擦阻力，就会在管内形成压降；而在流过突然扩大（或缩小）、弯头等部件时，由于流体运动的速度和方向突然变化，会产生局部阻力。实际化工生产过程中，流体输送是一个无处不在的过程，物料的流体输送所需要的动能、压力、管道内径等都是需要研究的问题。另外，通过完成对离心泵的实验，掌握其操作和调节方法，并测定在不同流量下的离心泵特性曲线，能更好的理解流体输送中流量、阻力、扬程等参数的关系，对整个流体输送过程有一个清醒的认识。传热是化工过程“三传一反”中的重要部分。化学变化的过程中都伴随着热量的变化，而化工生产过程中经常是需要对物料进行加热或冷却才能维持反应的正常进行。热量的传递通常是经由换热器、反应器夹套、冷却器等装置进行的。通过对传热过程的实验，加深对反应过程中热量传递的理解，深刻认识实际化工过程中的各种情况。在精馏实验中，精馏作为工程液相分离的重要方法，在化学工业中占据着极为重要的地位。精馏过程同时包含着物料传递和热量传递，整个精馏过程从开始到稳定，需要内部各塔板气液关系经过一个较长时间的调整。实际工业生产过程中，由于存在各种不理想情况，使得这个稳定的过程非常复杂，所以要求我们必须对精馏过程有一个完整的认识。解吸实验是气相分离过程的一个基础实验，通过对富氧水在解吸塔中的氧解吸过程，加深对气相分离过程的理解。流化床干燥实验，则是通过对小麦物料的流化干燥，建立对干燥过程的认知。
我们刚上实验课时，最开始上的就是测量与误差。
当然，我想，这个不仅是我们测控专业菜上测量，任何专业都是要的，实验是检验理论的最好的办法，而其表现就是测量，当然，测量是范围很广的物理，化学生物，地质学都涉及测量，当然，不能忘记测量的重头戏，那就是天文学，几乎就可以讲那是测量学。我们在物理实验中几乎每一个实验都涉及测量，可见测量的重要性。在我们物理实验中，有很多手工测量的，但也有很多是直接用先进的自动化仪器测量的，虽然自动化仪器按钮比较多，有点看起来繁琐，但我还是挺喜欢自动化仪器的。但是很少有用自动化仪器测量的，像我们做的“李萨如图形”的就是几乎全部手动，那个按钮时多的不得了！还有一个就是测核质比的测定，不过这些实验都有些缺点，就是操作太少不太好玩！所以又觉得有点喜欢直接测量的实验了！这种实验一般都需要作比较久，测量比较麻烦！但是很能找到自己技术比较高的快乐（当然，我技术不太高），但动手之后，就是有种劳动的快感，而直接用自动化的仪器就没有这种感觉了！除了测量呢！误差的计算就是我们实验的重头戏了，我们很多同学都是不管为什么需要计算误差！更是不管哪种误差有什么作用，也不知道为什么需要那么计算误差，不知道精确度的用途，如果说，能过照旧做的，当然是还好，但是有很多是不能照旧的，就不能很好的用了，我就在做误差的时候有个同学请教了我很久，我用了很大的经历才算讲明白，不过还只是就例子说！他还是不要求知道为什需要计算误差，为什么要这样计算误差！但我觉得有必要搞清楚！下面是我对误差的理解！
在误差里面，首先就是要确定精确度的啦！这个好像记忆不是很难，但理解不是很容易！
首先，我们制定精确度的规则，比如说，一个精度为0.1的测量仪器，我们可以看出在每个0.1之间都有可以辨别的空隙，这个空隙就是我们赖以估读的空隙，像我们游标卡尺就没有这个空隙所以不估读，而千分尺，虽然精度为0.01但是还要估读，因为它每刻度间有空隙！
接着前面讲，我们借助这个空隙估读一位数！将这个空隙分成十等分，我们只能确定我们估读的数值更接近哪等分，比如说0.03，而精确值则是在这个数值附近的某个值，我们不确定有没有超过0.04，或者，小于0.02.这样的话，我们就不能将0.03后面再加上一个数值了，我们必须保证我们所估读的数值，不应该使得差值大于我们估读的数值，就像前面说对0.04的差值为0.01，是我们估读位次的一倍，而如果估读0.005的话，最小值为0.01，这样，如果精确值为0.04，则差值为0.001的5倍，而如果是0.02的话差值就是0.001的15倍，都很大，这个估值是个毫无意义的值！所以为了有效性起见，我们规定对于存在读值间隙的我们估读到精度的下一位。上面就是我所理解的估读数值！下面我们讲在这个规则下的估值应用！比如说两个精度的数值相加，一个是12.345，其中0.005是不精确的！另一个1.23，其中0.03是不精确的，我们知道，他们要求的精确的不一样！相加起来，我们得到数值13.575.向前进一位，为13.58。为什么要这样呢！也是像前面讲的，我们知道0.03是不确定的，假设误差为一倍，而0.05也是不确定的误差也为一倍这样我们可以得到1.23的精确值在1.22与1.24之间，而12.345精确值在12.344与12.346之间，二者相加必然在大加大，小加小之间，也就是1.22+12.344与1.24+12.346之间，为13.564与13.586之间，如果我们取13.575，则对13.564差值为0.001的11倍，对13.586也是一样，而取13.58，则对13.564只有1.6倍，13.586只有0.6倍！这样我们的有效性就出来了！而其中用的是我所谓的真值假设法！()在乘法里，这个显得给理解带来很大方便，比如说123.4，与1.2相乘，其中123.4中的0.4为估读，假设真值在123.5与123.3之间，而1.2的0.2是估读的，同样假设真值在1.3与1.1之间，通过相乘我们可以得出真值的范围！160.55与135.63之间，这里由于0.1x123带来了巨大的波动，值为12.3所以，这里，即使是十位都是不确定的，这点是我们同学理解的难点，我同学就是在这种地方问了我很久！看似适中的估读到十位没有根据，其实根据就是在这里！123.4x1.2=148.08,我们上面讲了那么多，就是为这里服务的，我们十位是不确定的，所以我们只要估读到十位，4+1=5，这里用科学计数法为1.5x10。我们这里看出了真值假设法的好处，当然，合理性就是我们一般认为估读差值与最小值的比不大于2倍！真值的假设在物理实验的数据处理中是应用非常广的！好像我们并没有看到真值假设，但是他的影子却在其中，一个很简单的例子，就是我们的不确定度的计算里面σ=，但由于其中真值不知道，我们用=表示，其中a为真值而就是替代，其实就是假设！
关键词：电液伺服系统,滑模变结构控制,鲁棒性,材料试验机
0 引言
变结构控制(Variable Structure Control,VSC)本质上是一类特殊的非线性控制,其非线性表现为控制的不连续性[1]。这种控制策略与其他控制策略的不同之处在于系统的“结构”并不固定,其结构可以在动态过程中,根据系统当前的状态(如偏差及其各阶导数等)有目的的不断变化,迫使系统按照预定“滑动模态”的状态轨迹运动。所以又常称变结构控制为滑动模态控制(Sliding Mode Control,SMC),即滑模变结构控制。由于变结构控制具有快速响应、对参数变化及扰动不灵敏、无需系统在线辨识、物理实现简单等优点,使得该理论在机器人、航天航空和伺服系统领域有着广泛的应用[2~5]。
本文以某材料试验机为研究对象,借助LabVIEW软件设计了滑模变结构控制器,并对该试验机进行了大量的实验研究。实验可分为3部分:两种控制方法的实验对比研究、供油压力对位置闭环以及滑模控制器参数变化对其动态特性的影响。
1 滑模变结构控制器的设计
1.1 材料试验机的数学模型
电液伺服材料试验机是材料力学试验机中精度最高的一种试验机,是精确研究材料的力学性能、模拟零件、部件,甚至整机在实际使用状态下的力学性能的有力试验手段,由于材料试验机上装有位置、速度、压力控制系统,所以它还是电液伺服系统控制技术研究的理想试验台。根据系统的流量方程、力平衡方程等经简化可得到系统的传递函数为:
式中Y—传感器所测得的实际位移
Ksv—伺服阀的静态-流量放大系数(即在一定的供油压力下,伺服阀额定流量与额定电流的比值,也称流量增益)
Ks—位移传感器放大增益
Kp—伺服放大器放大增益
Ap—液压缸活塞的面积
ωh—液压固有频率
ξh—液压阻尼比
U—控制器的输出指令
式中βe—油液的有效体积弹性模量
Vt—总压缩容积
mt—活塞、油液及负载等效到活塞上的总质量
Kce—总流量-压力系数
B—活塞以及负载的粘性阻尼系数
1.2 滑模变结构控制器的设计
假定为给定输入信号,定义系统的偏差向量为:
则写出以偏差向量为状态变量的控制系统状态方程:
式中e1—输入位移与输出位移之间的位移差
e2—输入位移与输出位移之间的速度差
e3—输入位移与输出位移之间的加速度差
取滑模切换函数为:
可得到
1.2.1 切换函数的确定
本文采用极点配置方法设计切换函数。极点配置方法[6]因其设计简单,工程实现方便而得到了广泛的应用。
将状态方程(5)写成分块矩阵形式
由于在子空间上S0=Ker(s),有
其中,Ker(s)为s的核或者s的零空间,那么式(4)在子空间S0上为:
此式即为滑动模态的运动微分方程,它决定了滑动模态的动态品质。令式(15)系数矩阵的特征根等于给定极点,就可以求得c1及c2的值。
本文系统采用主比例控制,将控制策略u=ϕ1e1带入到式(7)得:
当输入为阶跃响应时,很容易证明fr=0。
为保证滑动模态的存在,满足可达性条件也就是说在s=0以外的任意点均能在有限的时间内达到切换面s=0,控制函数u就必须满足下面不等式:
由滑动模态的存在性条件如式(13)所示,可解得:
式中sup()为上确界函数,inf()为下确界函数。
可以证明,如果b足够大,则c2可不受式(15)的限制。
2 控制系统的组成
2.1 控制系统硬件部分的实现
本次实验的硬件部分由下面几部分组成:
1)微型计算机基本配置如下:P4-2.4 G CPU;120 G高速硬盘;256 MB内存。
2)位移传感器本文采用材料试验机作为实验控制对象,在油缸活塞杆的另一端带1只位移传感器,检测出位移信号,作为模拟输入的发生端,旨在形成位移闭环,以判断所设计的控制器的控制效果。所采用的位移传感器是美国BEI DUNCAN公司超精密度导电塑料基片以及铂金电刷组装而成的直线位移传感器(俗称电子尺,电阻尺)。
3)电液伺服阀本实验所采用的电液伺服阀是某公司生产的FF-102型的电液伺服阀,取其固有频率为100 HZ,阻尼系数为0.63。
4)伺服放大器所选型号为某公司生产的MKZ801.14系列伺服放大器,该伺服放大器是专为中航总公司609所生产的伺服阀配套使用的放大器,采用了多项先进技术,控制精度高,可靠性好。
5)数据采集卡美国NI公司的PCI-6024E多功能数据采集卡。
6)I/O端子板选用NI公司的CB-68LP。具体参数如下:外形尺寸14.35×10.74 cm;68个端子。
7)连接电缆选用NI公司的R6868。此电缆两端分别带有一个68芯的连接器,分别和数据采集卡和端子板相连。
2.2 控制系统的软件设计
Lab VIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)[7],即实验室虚拟仪器工程平台,是直观的前面板与流程图式的编程方法的结合,是构建虚拟仪器的理想工具。由于LabVIEW具有强大的硬件驱动能力,便于与数据采集和仪器仪表控制系统交互联系[8],因此借助该软件设计了系统的控制算法。阶跃响应曲线测试的流程图如图1所示。
3 实验研究及对比
本文在该试验机上进行了阶跃响应的研究。从总体上来讲本实验可分为3部分,即:两种控制方法的实验对比研究、供油压力的实验影响以及滑模控制器参数变化对其动态特性的影响。
3.1 两种控制方法的对比实验研究
图2以及图3分别为系统采用PID控制以及滑模变结构控制(SMC)时监控程序的前面板。
为了方便进行对比,选取温度T为25℃,系统压力P为5 MPa时的两组数据放在一起进行说明比较。当目标输入为10 mm时,在两种控制器控制下,系统的阶跃响应曲线如图4所示。
从图4可看出,滑模变结构控制上升快,具有较理想的过渡过程,调节时间短;而利用传统PID控制则过渡过程时间较长,上升慢。可以看出,滑模变结构控制具有很好的优越性。
3.2 供油压力对位置闭环的影响
在油温T=25℃的条件下,当系统输入为10 mm时,针对几组不同的供油压力,从系统阶跃响应的曲线变化,说明系统供油压力对系统动态性能的影响。此时,系统的阶跃响应对比曲线如图5所示。
由图5可看出,随着供油压力P的增大,系统的上升时间,以及调节时间都有所减小。这是因为系统固有频率ωh与油液的有效体积弹性模量βe成正比,而当供油压力升高时,由于有很多混入油液的空气溶解到油液中而不再影响容积模数,使βe值提高,从而使系统固有频率ωh提高,即提高了系统的动态响应性能。同时,从图5中,可以看出,随着供油压力的增大,系统固有频率逐渐增大,在调节参数不变的情况下,系统曲线只是调节时间略为变长,但是曲线形状基本不变,仍然具有较好的跟踪性能。从而验证了在参数扰动的情况下,系统具有鲁棒性的优点。
为了更加充分的了解SMC控制方法,以及更加方便地使用SMC控制器,下面研究了SMC控制器参数变化对动态特性的影响。
在T=25℃,系统压力P为3 MPa时,经过多次实验,当控制器的控制参数分别为:c1=180000,c2=600,m=20时,系统阶跃响应的动态特性最佳。现在分别选取不同的c1、c2、m值进行实验,分析这些参数对系统动态性能的影响。
当目标输入为10 mm,控制器的c2值取600,m值取20,c1值分别选取180000、1000、500000时,系统的对比阶跃响应曲线如图6所示。
从图6可以看出,c1值能够加快响应速度。c1值增大时,系统响应时间缩短,但是c1值过大时,反而会使计算机工作量增加,系统调节时间延长。
当目标输入为10 mm,控制器的c1值取180000,m值取20,c2值分别选取100、600、1000时,系统的对比阶跃响应曲线如图7所示。
从图7可以看出,当c2值增大时,系统超调减小,震荡减少。但是c2值过大时,反而会使计算机工作量增加,系统调节时间延长。
当目标输入10 mm,控制器的c1值取180000,c2值取600,m值分别选取15、20、35时,系统的对比阶跃响应曲线如图8所示。
从图8可以看出,m值增加能够加快系统的响应速度,提高系统的控制精度。随着m值的增大,响应速度加快,超调增大,稳态误差减小。但是m值过大时,响应速度变慢,调节时间加长。
4 结论
本文深入研究了电液伺服系统的滑模变结构控制问题。以某材料试验机为研究对象,借助LabVIEW软件设计了滑模变结构控制器,并进行了实时控制研究。在实验过程中,首先对两种控制方法的控制效果作了对比,然后对系统压力变化以及滑模变结构控制器参数变化对系统动态性能的影响进行了实验研究。实验结果表明:
1)同采用PID控制策略相比,应用滑模变结构控制方法后,系统响应速度变快,调节时间变短。
2)在系统压力发生变化时,系统曲线基本不变,仍然上升快,调节时间短,表明该方法具有较强的鲁棒性和很好的动态性能。
滑模变结构控制方法上升快,调节时间短,鲁棒性好,是一种值得提倡的控制方法。这为提高电液伺服系统的响应速度和精度提供了新的途径,具有很高的推广应用价值。在此基础上,实验研究了滑模变结构控制器的参数变化对动态性能的影响,为工程应用奠定了基础。
参考文献
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[7]杨乐平,李海涛,杨磊.LabVIEW程序设计与应用[M].北京:电子工业出版社,2005:1-2.
在前两次的材料成型工程实践中，我们材料成型及控制工程的所有同学在指导老师的带领下参观了我们系的实验室。
早上9点此参观开始，老师首先带领我们来到了位于一楼的激光焊实验室。实验室的高级工程师详尽的为我们介绍了激光焊的原理及应用，并且演示了TDJG-1型激光焊机的具体功能及操作，激光焊采用激光作为焊接热源，机器人作为运动系统。激光热源有着极高的加热能力，能把大量的能量集中在很小的焊接点上，所以具有能量密度高、加热集中、焊接速度快和焊接变形小等特点，可实现薄板的快速连接，与传统的焊接方法相比有着自己的独特优势，因此我们对此都很有兴趣，还提出了一些相关的问题，老师也不厌其烦的为我们解答，并且在最后使用激光焊机实际操作了焊接过程，通过对过程的观摩以及最终比较成型的焊缝，我们对激光焊的优势有了更直观又深刻的理解。老师和我们交流了一下参观激光焊接的感受，随后带领我们来到了25楼的地下实验室。
当我们走进25楼的地下实验室时，映入我们眼帘的不是豪华的装修，而是一台台的科研设备。这里是科技育人的实验基地，是各种高新科技的中心，因此我们都细心地听老师讲解，默默地记录，希望以后可以有机会实际操作这些设备进行科学创新。老师给我们详细的介绍了一系列的材料性能测试机，其中包括拉伸弯曲试验机，30吨及100吨位的万能试验机以及冲击试验机和低温韧性试验机等等，其中有一台微小力学性能试验机给我的映像最深，据老师介绍，此试验机可以测试的最大吨位也只有2KG，精密程度非常的高，是从外国进口而来，价值近百万元，引起了我们的一片惊叹。
随后老师又带领我们来到了喷涂实验室及无损检测实验室，实验室里的老师都给我们详细的介绍了各实验室的概况，并耐心的解答我们的疑问。其中无损检测技术给我留下了很深刻的映像，据老师介绍无损检测简称NDT，就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象合格与否及判断其剩余寿命等。作为一种新兴的检测技术，具有大量的优势，如无需大量试剂，不需前处理工作，试样制作简单，不损伤样品，无污染等等。老师的介绍帮助我们更好的了解到无损检测技术在焊接结构缺陷检测方面的应用及前景，老师告诉我们加强焊接结构无损检测技术的研究与开发是保证焊接产品安全所必需认真对待的课题，同时他也也欢迎有兴趣的同学将来从事这一方面的研究。
在第二次的实验室参观之行中我们终于见到了期盼已久的焊接机器人，此次参观的焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人由机器人本体和控制柜（硬件及软件）组成。而焊接装，则由焊接电源、送丝机、焊枪等部分组成。机器人具有6个自由度。其中，1、2、3轴可将末端工具送到不同的空间位置，而4、5、6轴解决工具姿态的不同要求。通过焊接机器人实际焊接过程可以明显的体会到它的优越性，人工施焊时焊接工人经常会受到心理、生理条件变化以及周围环境的干扰。在恶劣的焊接条件下，操作工人容易疲劳，难以较长时间保持焊接工作稳定性和一致性，而焊接机器人则工作状态稳定，不会疲劳。因而，选择应用焊接机器人对产品进行焊接可以实现用稳定一致的工艺条件确保产品焊接强度和满足产品各项性能指标的要求，同时满足焊缝成型良好的产品外观质量要求。焊接机器人在高质高效的焊接生产中,发挥了极其重要的作用。我国焊接机器人技术的研究应用虽然较晚,但借鉴于国外的成熟技术,得到了迅速的发展。近年来,我国在焊缝跟踪、智能控制等方面进行了大量的研究与应用,取得了许多优秀的成果。展望未来随着智能机器人技术和人工智能理论的进一步发展,焊接机器人系统还有许多值得我们认真研究的问题。
物理学是研究物质运动和相互作用规律的学科, 是自然科学的基础。因此物理学理论与实践永远不能分离。在物理学理论的教学过程中, 演示实验教学又是一个非常重要的环节。它可以充分体现出理论来源于现象而不是纯粹的逻辑推导。
同学们普遍认为大学物理抽象难懂、深奥复杂、枯燥乏味。物理演示实验能够将抽象、深奥的物理知识转变为具体、简单的趣味内容, 使模糊、枯燥、复杂难懂的内容变得清晰、生动、津津有味。
另外, 物理演示实验能把我们在生产、生活中看到的和听到的现象, 通过实验手段再现出来。实物演示真实、直观, 能给人身临其境之感，极大地调动学习的积极性, 主动性以及激发创造的潜能。
老师让负责操作的同学明确注意事项后,亲自动手操作，使我们具有获得成功的自豪感, 并培养了我们的自信心和学习兴趣。同时, 老师也可以从中发现问题, 从而能够督促教师自身不断的提高自己的业务素质, 真正做到教、学相长。
实验结束后，老师会要求写一份报告，包括对物理现象的解释、对实验仪器提出的改进之处、相关实验的设计等。写文章是为了突出创新两个字。撰写文章的过程应该是对这个实验进行消化的过程。是知识的再运用与逻辑思维能力的提高过程。撰写论文的过程是想象力升华的过程, 从而对我们创新能力的培养起到了潜移默化的作用。
关键词：音频系统,LabVIEW,TMS320C6416,TLV320AIC23B
在音频信号处理系统设计过程中，一般利用Matlab等算法仿真软件验证理论可行性，再手工设计或机器生成目标验证系统的专用程序，同时使用高性能检测仪器，测量该算法实际运行性能。这种验证方案涉及理论推导、程序设计以及硬件调试等方面的工作，并且嵌入式程序修改和维护困难，造成系统周期长，难以满足快速验证多种音频处理算法的需要。为加快算法性能仿真和系统实现，本文提出基于虚拟仪器思想和现代数字信号处理技术，构建通用的音频算法仿真平台，同时利用高性能数字信号处理芯片和专用语音编解码芯片设计通用音频算法验证平台，两者之间按PCI接口协议实时传送音频数据和控制命令。
1 系统概述
音频实验系统主要完成音频信号的采集、编码、传输和上位机音频文件加载、解码、处理和显示等功能，其组成如图1所示。
麦克感应外部声源模拟信号，经TLCA-IC23B滤波、采样、编码后得到数字信号，按IIC协议通过McBSP接口传输至数字信号处理芯片中，经预处理、滤波、编码后，送入数据读缓存区，并通知上位机读取、处理、显示并生成相应结论。
音频实验输出部分为上位机软件对加载的音频数据文件进行格式化处理，按PCI接口协议传输音频编码至目标系统的高速缓存中，经解码、格式化处理后，按照IIC协议控制音频编解码芯片对音频数据进行重建、滤波、输出到扬声器。
2 硬件组成
音频实验系统硬件部分主要包括工控机、数字信号处理芯片、音频编解码芯片以及连接电缆等。工控机与下位机DSP之间利用PCI协议传输数据，DSP与TLCAIC23B (以下简称AIC23B) 按照I C协议进行通信。
2.1 TMS320C6416及特点
TMS320C6416是TI公司生产的一款基于C6000内核架构的高性能定点数字信号处理芯片，时钟频率可达600MHz，并且采用甚长指令结构，具有更强的数据处理能力。其代码、数据地址空间采用32位统一编址技术，便于使用指针对片上外设进行控制[3]。本系统中使用Mc BSP接口与AIC23B进行互联，利用PCI接口与工控机实现通信。同时利用EMIF接口与片外存储器无缝连接，满足系统对高速采样的音频数据缓存的需求。
2.2 AIC23B及外围电路
本系统采用的TLCAIC23B是TI公司生产的高性能音频编码/解码芯片。其采样频率可设置在8到96kbps之间，并且内部采用Sigma-delta过采样技术，可提供多精度采样模式，模数转换部分信噪比可达97dB；数模转换部分信噪比达到100d B，并且具有软件可设置的的输入/输出增益放大器以及低功耗电源管理模块，特别是可编程的多种串行数据传输接口，方便与DSP等处理器进行无缝连接。本系统中连接方式为IIC方式，如图2所示。
3 软件设计
音频实验系统软件部分包括上位机算法仿真软件和嵌入式软件。上位机软件负责音频信号处理算法的设计、仿真以及数字音频文件存储与读取。下位机软件管理音频信号的采集、编码、解码、重建、滤波。两者之间按PCI协议进行通信，构成一体化的实验平台。
3.1 DSP嵌入式软件
(1) DSP/BIOS的特点及应用
DSP/BIOS是TI公司针对DSP架构推出的微操作系统内核，最小只有256字节，同时提供了系统资源配置图形界面以及邮箱、队列等同步与通信函数，适合于对存储空间以及任务调度要求较高的音频处理系统。同时针对外设还提供了CSL函数库，便于控制片内外资源。
根据实时性要求的优先级。本系统设计了三个任务：读AIC23B数据任务，连续读取AIC23B采集的音频数据，并把滤波和编码之后的数据写入对应的缓冲区和修改缓冲区状态标志位；写AIC23B数据任务，输出解码和滤波的缓冲区音频数据，控制音频编解码芯片重建信号；空闲任务，管理液晶显示以及接收键盘数据，属于低优先级任务。
(2) AIC23的使用
在对AIC23控制的过程中，使用了TI提供的通用片上外设支持库（CSL）, 其使用函数的形式封装了芯片常用操作，并且代码多是使用经过优化的汇编，具有非常高的效率。AIC23控制基本过程为，首先利用CSL库中的I2Copen () 函数复位IIC总线并获取相应资源句柄；其次根据AIC23B映射地址表修改相应控制寄存器值；再次使用McB-SPopen () 函数将多通道缓冲口复位并获取资源句柄；最后利用资源句柄完成音频数据的采集与重建任务。
(3）数据缓存
上位机与DSP系统之间使用PCI接口传输数据，因此需要扩展了外部存储器用于缓存音频数据。缓存空间常见的操作有填充、清除以及修改等。以填充为例进行说明，指针控制的方法。
存储器空间填充:
利用指针的方法对数据进行操作
3.2 上位机仿真软件
(1) LV相关介绍及声音组件
Lab VIEW是美国NI公司推出的基于“软件即仪器”思想的图形化集成开发环境。其内部集成了常用的串行和并行硬件接口通信函数库，便于对设备进行控制，同时也提供了功能强大的数学处理函数集，便于算法仿真以及信号处理，特别是NI提供的声音处理组件便于分析功率谱、周期、频率分量组成等相关参数。
(2) PCI通信函数及应用
音频算法仿真软件通过调用动态链接库，实现与下位机之间进行通信。在LabVIEW中调用sheldon instruments公司提供库函数步骤如下利用PCI64＿Open () 初始化并打开设备资源；PCI64＿Fill32 () 清除缓冲区数据；PCI64＿MEMwirte () 允许写AIC23B数据任务启动；PCI64＿MemRead32 () 读取缓存中存储音频数据；使用PCI64＿Close () 关闭句柄并释放设备资源。
(3）上位机软件
上位机软件主要完成信号读取、处理以及写入，和DSP板之间的通信等功能。
上位机软件主要包括数据与显示部分、算法设计部分以及驱动处理部分。基于模块化处理的思想，为每个部分设计完整的接口，并且整体上是基于生产者-消费者结构的，并且线程之间的通讯使用队列的方式，保证了数据通讯的及时性。特别是算法处理部分，可以方便的选用不同的滤波处理算法。
利用操作界面可以直观的对音频信号参数进行设置，观察输出波形的曲线，同时量化给出输出信号的参数指标。
如图3所示，当输入一频率f=1kHz的单频信号，上位机软件自动完成音频文件的加载、计算功率谱和自动显示和存储。
4 结论
基于TMS320C6416和LabVIEW平台的音频算法仿真和实验系统，通过PCI接口实现DSP处理板与上位机之间的音频数据的传送；利用NI提供的数学函数库和声音处理组件实时处理音频数据，试验表明该系统具有一定的通用性和灵活性，可以应用于音频信号实验系统的搭建中。经试验表明，该系统可以满足系统设计要求，在音频信号的算法验证以及处理方面具有一定的应用价值。
参考文献
[1]黎泽清, 王明泉, 李博, 厚琳.基于DSP与TLV320AIC23B的音频处理系统.仪表与自动化, 2009, (8) 57-60.
[2]于子江, 娄洪伟, 于晓, 闫丰, 随永新, 杨怀江.LabVIEW应用实时图像采集及处理系统.微计算机信息, 2007.23卷第5-1期99-100.
在上一堂课中，我们进行了一个创造力开发的实验。实验要求从装有120毫升的水杯中分离出60毫升的水，并且分离过程中只能使用一个容积为80毫升和一个容器为50毫升的容器。
思考过程：
1，思考120，80，50之间与60能够存在的关系。例如80-50=30，30+30=60；又或者是 10+50=60等等可能存在的数学等式关系
2，建立模型进行验证：设原来装有120毫升水的容器称之为A，80毫升的称之为B，50毫升的称之为C
3，首先验证 “80-50=30，30+30=60”此条思路。将A中水注满B，用B中水注满C，则B中剩余30毫升。但是要得到另外一份的30毫升，发现若不借助其他空的容器则无法实现。那么在此将“80-50=30，30+30=60”此方案否决
4，其次验证“10+50=60”此条思路，50毫升可以直接获取，关键在于如何获取10毫升。开始进行发散性思维，关于如何利用120，80，50，这些数字获取10。120-80+50=90，90-80=10。发现确实可行。具体的操作为：将A中水注满B，用B中水注满C，C中水加入到A，将B中剩余的水倒掉，再将A的水注满B，则A中剩余10毫升，接着用B的水注满C，最后将C的水倒入A中。那么就得到了60毫升的水了
如上一系列的思考过程中涉及到各个方面，例如自身的一个观察力，洞悉问题解决的关键所在。对待问题的心态，不骄不躁，宁静思考。处理问题的态度，谨小慎微，条理清晰。
敏锐的观察力是发现问题的关键。具有敏锐、精确的观察力是富于创造的人的重要特征之一，但要培养出敏锐、精确的观察力却绝非是一蹴而就的事。
记忆力的培养：开展创造活动必须借鉴以往的知识和经验，这需要由创造主体高效的记忆力来提供和保证。因此，记忆力是进行创造所必须的重要心理条件。
注意力的培养：创造过程中潜意识的参与和灵感的出现，一般都是在创造主体注意力高度集中后产生的；因此，一个人如果培养不出在一定时间内能够高度集中注意的能力，就很难在创造方面有所作为。
思维是人类特有的一种精神活动。它是在表象、概念的基础上进行分析、综合、判断、推理等认识活动的过程。创新思维是人们在创造中或在解决问题时产生独创性效果的认识活动过程。它既是非逻辑思维，又与逻辑思维、多维思维相通，是一个辩证的思维统一体。
在大三的尾巴上我们迎来了大学的最后一个小学期，在这短短的两个星期中，我们从学生变身成为了一个保温瓶公司的小会计。在这个过程中，我们小组分工合作，团结一心，愉快而比较顺利地完成了此次模拟实验。
在小学期的第一天，经过小组民主讨论，我们推举了稳重认真的XXX为会计总管。由于我在大二下学期赴台湾交换学习，没有学过成本会计，所以负责出纳以及固定资产的工作。XXX负责材料和成本的工作。
第一天，我们组开始制作原始凭证，这个过程中我们刚开始遇到了很多问题。比如我是出纳，很多银行支票、本票、收据、报销单都需要我填写，此前我从来没有填过这些单据，所以刚开始的一个小时，我频繁地参考了上一届同学的原始凭证，但是过了刚刚的新手期，我做得就越来越熟练、出错与不懂的地方也越来越少。我开心地发现，会计是一个熟练活，上手其实很快。到了晚上，我们组就完成了原始凭证的制作。
第二天，我们开始了记账凭证的制作。经过组长的安排，我作为出纳负责货币资金的收付款凭证的填写，这个过程由于有了3年的会计基础，所以做得其实很顺利，基本没有出问题。不过有些涉及到借贷方都有货币资金的凭证还是有点犹豫，在询问了老师以及参考了基础会计学的教材后就明白了应该怎么办。在制作记账凭证的过程中，我发现实践才能发现很多平时没有注意的问题：比如记账之前发现记账凭证有错误，应该重新编制正确的记账凭证，并将错误的凭证作废或撕毁而不能直接在记账凭证上更改。记账凭证的填写过程持续了大约2天，到第三天晚上的时候，大家的凭证填制的都差不多了，负责任的组长就要求我们对其他组员的账复核，这样每个人的凭证都会被复核两遍，不仅要坚持分录写对没有，还有检查记账凭证后面附的原始凭证，将记账凭证和原始凭证的数字核对。在复合过程中，真的发现有错记、漏记的存在。有时候错误很小，比如所附的原始凭证数错了，比如2写成3，其实在记账过程中，我们小组真的都十分认真、十分用心，但是居然还有错。这就说明了有一个好的内部牵制制度有多么重要，复核的过程对于正确性的保证绝对必不可少。就是因为有了第三天的复核，我们才有了后面工作的顺利进行。
第四天早上，我们小组采用流水作业的方式把原始凭证粘贴在记账凭证后面。这个过程很愉悦，因为大家都是好朋友，做得过程轻松快乐，效率也很高。
第四天下午，大家开始登明细账。对于我，就是登记货币资金类的日记账和明细账以及固定资产类的明细账。在这个过程中，我发现细心真的太重要了，我认为自己很细心很细心地时候都登错了3张明细账，所以一个好的会计人员，再怎么细心都不为过。我还强化了如何更改账簿中错账的方法，就是要用红色横线划掉，不是黑色的也不是斜线，然后用黑笔在上方更正。
明细账的工作持续到第五天，我把15日、31日货币资金和固定资产的借贷方发生额以及余额汇总以后交给王可琳制作科目汇总表，之后我就开始制作现金流量台账和现金流量表。现金流量台账是我第一次接触，我按着书上的格式制作了表头，按着书上的数据填了期初数据，然后就按着我做得明细一笔一笔地登记台账。在登记台账的过程中，我也遇到了问题，比如购买一个货物，买价中附的税费要不要单独拎出来，后来问了老师后知道了不应该拎出来，因为它们都是与购买的商品相关的现金支出。还有比如报刊费到底属不属于购买的劳务，后来经过讨论和百度，归结到了其他类。做好了现金台账，现金流量表就很好登了。难等一点的是现金流量附表。2011年年初的余额我找了很久，后来灵机一动，想到资产负债表年初货币资金数就是现金2011年的年初现金余额。现金流量主表的各项目金额实际上就是每笔现金流入、流出的归属，而附表的各项目金额则是相应会计账户的当期发生额或期末与期初余额的差额。附表项目可以直接选取相应会计账户的发生额或余额。比如净利润取利润分配表“净利润”项目、固定资产折旧取折旧明细账户借方发生额。经过学习，我发现补充资料中“将净利润调节为经营活动的现金流量”，实际上是以间接法编制的经营活动的现金流量。它是以净利润为出发点，通过对若干项目的调整，最终计算确定经营活动产生的现金流量。其基本原理是：经营活动产生的现金流量净额＝净利润＋不影响经营活动现金流量但减少净利润的项目-不影响经营活动现金流量但增加净利润的项目＋与净利润无关但增加经营活动现金流量的项目-与净利润无关但减少经营活动现金流量的项目。
这次会计模拟实验我的收获是会计工作一定要按顺序做，复核工作必不可少。我也深刻理解了为什么会计被称作商业语言。会计工作就是把企业的各种经济业务用简明扼要的分录展示出来，最后用4张表展示给人们企业这一年的财务状况、经营成果、现金流量，公司这一年发生的所有就都藏在了这几张表中。通过这几张表，利益相关者就能知道公司的管理水平、还贷能力，从而决定是否对其投资。
这次会计模拟实，我认为我们小组真正体现了团队合作，我们就像一个财务科一样，分工合作，相互牵制。我们的小组长也十分称职，和我们共同进退，大家都一起“加班”，一起努力。当我们在满天的星星下手牵手回到宿舍时，我们都感谢这次实习让我们的友谊又进了一步。
随着集成电路、嵌入式技术的迅速发展,市场上的电子仪器不断的更新,使得传统仪器的缺陷日益凸显,这对学校实验室的建设提出了更高的要求。但市场上的新仪器价格较高,受到经费的限制,学校更新电子测量设备的能力有限,不利于提高教学质量和学习效率。随着计算机技术的发展,电子测量设备正朝着虚拟化发展[1,2,3]。构建虚拟仿真教学平台,则可以提高实验效率、降低实验成本,还可增强学生学习的积极性,并利用多媒体校园网等计算机技术[4,5],实现教学手段的现代化。目前的流行的Matlab软件[6,7]具有强大的运算分析能力,Lab VIEW软件具有优越的界面设计能力[8,9],这些软件的发展为虚拟实验平台的构建奠定了基础。
本文以信号处理实验为例,构建了用于分析线性调频信号的虚拟实验平台。本文在分析线性调频信号、脉冲压缩等基本原理的基础上,利用Lab VIEW和Matlab的混合编程技术构建了虚拟实验平台。该平台主要包括线性调频信号分析平台和脉冲压缩平台2部分。
1 线性调频信号分析平台
线性调频信号作为一种常用的雷达信号,可以提高发射的平均功率,保证足够大的作用距离,其应用十分广泛。需要学生在学习时掌握其时频域特性,信号分析平台会使得学生更直观地观察线性调频信号的特征。线性调频脉冲压缩作为宽脉冲发射信号,其频谱在脉冲宽度内按线性规律变化,即通过对载频进行调制来展宽发射信号的频谱,线性调频脉冲信号的复数表达式可写成[10]:
式中:K是调频斜率,K=B T,B和T分别是信号带宽和时宽;fc是信号载频;rect()表示矩形脉冲信号。根据LFM信号的数学表达式编写Matlab程序,用Lab VIEW实现LFM的仿真平台的操作界面,混合编程设计了仿真平台。当T=100 s,B=30 MHz时仿真结果如图1所示。
调节信号时宽和带宽可以获取不同的线性调频信号波形。当脉宽T=10μs,带宽B=30 MHz时,仿真结果如图2所示。图2(a),(b)分别是波形的参数控制界面和波形的时域波形图。图2(c),(d)分别是匹配滤波后的波形和及其幅频特性,可以较好地分析线性调频信号的频域特征。
2 脉冲压缩仿真平台
在普通脉冲雷达中,雷达的时宽-带宽积为一常量,因此不能兼顾距离分辨力和速度分辨力两项指标。
采用宽脉冲发射以提高发射的平均功率保证足够大的作用距离,而在接收时则采用相应的脉冲压缩法获得窄脉冲,以提高距离分辨力,因而能较好地解决作用距离和分辨力之间的矛盾。线性调频脉冲信号的脉冲压缩可提供良好的距离分辨力和径向速度分辨力。
根据雷达脉冲压缩原理编写了Matlab程序,并利用混合编程设计了线性调频(LFM)脉冲压缩雷达仿真平台,平台涉及的雷达及目标相关参数如表1所示,可以自由的改变参数的大小。
图3为本文实现的仿真平台的操作界面。脉冲压缩平台的主体框架由参数输入控制、结果显示控制2个部分构成。
其中参数输入控制和结果显示控制均为人机交互部分。参数输入控制部分包括线性调频信号的持续脉宽、线性调频信号的调频带宽、每个目标相对雷达的距离等,如图3(a)所示。
结果显示控制部分包括线性调频信号(如图3(b)所示)、脉冲压缩后的雷达回波信号(如图3(c)所示)、脉冲压缩前的雷达回波信号(如图3(d)所示)。雷达系统参数如表1所示。
图3表明,仿真平台参数控制和结果显示控制方面要比直接运行Matlab程序时要更加便捷,脉冲压缩后可以很方便地将目标回波区分出来,可以更直观地了解脉冲压缩的原理。
3 虚拟实验平台的应用
本文开发的虚拟实验平台,可以通过计算机网络的共享、多媒体课件的设计应用到教学中,进一步提高教学质量和学习效率。
(1)计算机网络的共享
教学实践中,可以通过建立教学网站、或者FTP实现虚拟仪器软件的共享。学生可以随时下载软件,随时随地进行运行、测试,以进一步巩固所学的理论知识,不受实验室工作时间的影响,可以进一步提高学习效率。
(2)多媒体课件的设计
将开发出的常用仪器软件嵌入Power Point课件中,在课堂上讲解理论知识时,利用虚拟仪器可以进行课堂演示,实现理论和实践的结合。
4 结语
为进一步提高学生的积极性,本文利用Lab VIEW和Matlab软件构建了虚拟实验平台,有利于提高实验效率和实验效果、改善理论教学效果、提高学生的学习积极性,解决了学生在学习抽象理论知识时无从下手的困惑。此外,虚拟实验平台功能的进一步扩展也是课题的下一步的研究方向。
摘要：线性调频信号作为一种常用的雷达信号,可以提高发射的平均功率,保证足够大的作用距离,其应用十分的广泛。为了进一步增强学生的学习兴趣、改善学生的学习环境,在此利用LabVIEW和Matlab的混合编程技术设计了用于分析线性调频信号的虚拟实验平台,主要包括线性调频信号分析平台和脉冲压缩仿真平台。操作方便,有利于学生更直观地了解信号的时、频域特征、更深刻地理解脉冲压缩的过程和意义。最后提出了该实验平台在教学中的应用方法。
关键词：虚拟仪器,线性调频信号,实验平台,软件开发
参考文献
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[9]周敬森,汪凤娇,朱博航,等.基于LabVIEW的信号与系统实验软平台构建[J].现代电子技术,2011,34(23):169-174.
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