汽車檢測技術(shù)課程實驗虛擬儀器研究

1、<p>　　汽車檢測技術(shù)課程實驗虛擬儀器研究</p><p>　　摘要：本文在分析了高校課程傳統(tǒng)實驗特點的基礎(chǔ)上，引入虛擬儀器在汽車檢測技術(shù)課程實驗中的應(yīng)用，給出了實例，將虛擬實驗與傳統(tǒng)實驗相互對比，驗證虛擬儀器在實驗教學(xué)中的優(yōu)越性。 </p><p>　　Abstract： In this paper， on the basis of analyzing the traditi

2、onal experimental characteristics of college courses， virtual instrument is introduced to the experiments of automotive detection technology course， examples are gave， the virtual experiment and traditional experiment ar

3、e compared to prove the superiority of virtual instrument in the experimental teaching. </p><p>　　關(guān)鍵詞：課程實驗；LabVIEW；汽車檢測；發(fā)動機 </p><p>　　Key words： experimental course；LabVIEW；automotive inspection

4、；engine </p><p>　　中圖分類號：G640 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）06-0254-02 </p><p><b>　　1 傳統(tǒng)實驗教學(xué) </b></p><p>　　在理工科的教學(xué)中，實驗一直占據(jù)著一定的地位，而且是理科教學(xué)過程中一個重要的環(huán)節(jié)，有很多的課程都是在教學(xué)實驗的基礎(chǔ)上開展的。實驗對于

5、教學(xué)的重要性體現(xiàn)在很多方面，實驗?zāi)軌蜻M一步的鞏固學(xué)生所學(xué)的理論知識，并加深理解，能增加學(xué)生對于學(xué)習(xí)的興趣，在實驗中自己動手，對于學(xué)生的實踐能力也有很好的提升作用，另外也有利于學(xué)生在實驗中培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)分體，分析問題并自主解決問題的能力。在我國發(fā)展素質(zhì)教育的今天，實驗在教學(xué)中的地位會更加鞏固，另外實驗條件也是反映辦學(xué)水平和科研水平的重要標(biāo)志之一。 </p><p>　　目前大多數(shù)高等工科院校依然沿用著傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法，

6、課程實驗以演示實驗、驗證實驗的實驗形式出現(xiàn)居多。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)使用實物儀器，實驗內(nèi)容和實驗設(shè)備依附于理論課程進行劃分。課程實驗側(cè)重于理論的驗證和模仿訓(xùn)練，實驗內(nèi)容千篇一律，容易將學(xué)生的思維限定在一個狹窄的范圍內(nèi)，缺乏對學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)和綜合能力的提高，同時各實驗室和實驗內(nèi)容較難形成一個系統(tǒng)的整體。這些在很大程度上制約了實驗教學(xué)的發(fā)展和人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。究其原因，不能不說在科技迅猛發(fā)展的今天，以教育有限的投入無法滿足實驗設(shè)備價格昂貴、

7、更新速度快的要求，是其最根本的原因。這就要求從事實驗教學(xué)研究的工作者，開發(fā)能夠滿足現(xiàn)代實驗教學(xué)要求、物美價廉的實驗教學(xué)儀器，以提高實驗教學(xué)水平，培養(yǎng)高素質(zhì)的適應(yīng)時代要求的合格人才。 </p><p>　　2 汽車檢測技術(shù)虛擬儀器實驗教學(xué) </p><p>　　汽車檢測技術(shù)課程實驗具有非常強的實踐性，該實驗環(huán)節(jié)可服務(wù)汽車服務(wù)工程專業(yè)的《汽車診斷與檢測技術(shù)》、《汽車電器與電子》等課程。從培養(yǎng)學(xué)

8、生動手能力、創(chuàng)新能力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)出發(fā)，實驗?zāi)Ｊ綉?yīng)在演示型實驗系統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上，逐漸過渡到自主、探究性型和設(shè)計型實驗系統(tǒng)教學(xué)。按照學(xué)生能力形成的不同階段，在實驗教學(xué)中分層次教學(xué)。在培養(yǎng)學(xué)生實驗基礎(chǔ)知識、基本方法和基本技能的同時，更加注重培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識分析、解決實際問題的基本思維和基本能力，引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)科學(xué)研究與工程實現(xiàn)方法。自主、探究性型和設(shè)計型實驗教學(xué)屬于開放性的實驗?zāi)Ｊ剑瑢嶒炘O(shè)備和實驗項目的開放性較大，需要投入大量資

9、金購買大量先進的實驗教學(xué)設(shè)備，滿足學(xué)生實驗要求。 </p><p>　　汽車檢測技術(shù)虛擬儀器實驗充分體現(xiàn)了自主、探究性開放式實驗?zāi)Ｊ降奶攸c。它可在現(xiàn)有實驗設(shè)備的基礎(chǔ)上搭建硬件平臺，然后利用虛擬儀器LabVIEW2010軟件，創(chuàng)建一個測試速度快、實時性好、具有良好人機界面、開放性和靈活性好的虛擬儀器實驗環(huán)境。學(xué)生可通過數(shù)據(jù)采集對汽車相關(guān)部件進行實時檢測與監(jiān)測，也可通過輸入輸出設(shè)備操作虛擬環(huán)境中的實驗儀器，模擬實驗過

10、程、觀察實驗現(xiàn)象、探索實驗規(guī)律。同時還能將多個實驗項目集成在一個平臺，利用LabVIEW的網(wǎng)絡(luò)模塊可實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)操作。虛擬儀器用于汽車檢測實驗可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開闊思維，提高教學(xué)效果，同時也彌補了傳統(tǒng)汽車檢測實驗需要大量的儀器設(shè)備，不同的性能測試所需儀器各不相同，通用性、操作性差，不能現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)處理，價格昂貴的弊端。 </p><p>　　3 虛擬儀器LabVIEW軟件開發(fā)平臺簡介 </p>&l

11、t;p>　　美國國家儀器公司（National Insruments Crop，簡稱NI）于1986年提出了虛擬儀器的（VI）概念，LabVIEW是NI公司推出的一種基于圖形化編程語言的虛擬儀器軟件工具（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，實驗室虛擬儀器工程平臺），是目前國際上唯一的編譯型圖形化編程語言。LabVIEW與傳統(tǒng)的編程語言相比，采用圖形化編程方式可以節(jié)

12、約使得計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得以長驅(qū)直入80%的程序開發(fā)時間，而且運行速度和實時性幾乎不受影響。LabVIEW內(nèi)部集成了大量的生成圖形界面的模板與豐富的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，易于實現(xiàn)汽車檢測實驗系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，使更多的學(xué)生能通過網(wǎng)絡(luò)進行實驗的監(jiān)控，獲得實驗資源共享。同時LabVIEW模塊化的特點利于提高軟件系統(tǒng)開發(fā)效率，可實現(xiàn)程序的重用，具有良好的可擴展性和交互性，有利于設(shè)計開放的控制系統(tǒng)實驗平臺。支持可執(zhí)行代碼的生成，便于在不同平臺上移植。虛擬儀器總體結(jié)

13、構(gòu)框圖如圖1。 </p><p>　　4 虛擬儀器在汽車檢測技術(shù)課程實驗中的應(yīng)用 </p><p>　　汽車的許多參數(shù)大多數(shù)是非電量。非電量的檢測需要采用電測量方法進行，也就是先要將非電量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，然后?jīng)過信號調(diào)理電路等一系列的處理，將非電量的參數(shù)顯示出來。 　　下面以虛擬儀器在汽車發(fā)動機負(fù)荷性能檢測實驗中的應(yīng)用為例說明。該實驗系統(tǒng)利用虛擬儀器LabVIEW軟件平臺，結(jié)合實驗室現(xiàn)有的發(fā)

14、動機臺架進行實驗系統(tǒng)硬件裝置設(shè)計。根據(jù)實驗系統(tǒng)的實際需要，系統(tǒng)硬件部分主要選用了磁敏轉(zhuǎn)速傳感器、高溫型溫度傳感器、LC0201-2信號調(diào)理器、PCI6014數(shù)據(jù)采集卡，實驗系統(tǒng)硬件裝置結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。 </p><p>　　為了便于學(xué)生能直觀地觀察到實際數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生自主、探究性實驗素養(yǎng)，增強實驗開放性，實驗程序應(yīng)采用模塊化設(shè)計。實驗系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。 </p><p>　　

15、汽車發(fā)動機負(fù)荷性能檢測實驗可對發(fā)動機的實時轉(zhuǎn)速、實時轉(zhuǎn)矩以及燃油消耗量等參數(shù)進行測試。由于LabVIEW的界面形象直觀，具有強大的數(shù)據(jù)可視化分析和儀器控制能力等，學(xué)生在實驗過程中，可直觀地觀察到相關(guān)的性能曲線。實驗系統(tǒng)可記錄下學(xué)生選用的實驗參數(shù)，也可在脫離實驗設(shè)備實物的情況下，由仿真系統(tǒng)生成實驗數(shù)據(jù)。實驗完成后，在實驗記錄冊上填入實驗數(shù)據(jù)，生成打印數(shù)據(jù)和查閱的實驗報告。 </p><p><b>　　5

16、 結(jié)束語 </b></p><p>　　實踐結(jié)果表明，虛擬儀器軟件平臺應(yīng)用在汽車檢測技術(shù)課程實驗中，可以很好地將虛擬仿真實驗教學(xué)與傳統(tǒng)實驗教學(xué)有機結(jié)合，既增強了學(xué)生對基本知識的學(xué)習(xí)理解能力，提高了學(xué)生的基本功訓(xùn)練，又讓學(xué)生掌握了先進、高效的實驗手段，實現(xiàn)優(yōu)勢互補。虛擬儀器用于汽車檢測技術(shù)實驗，可實現(xiàn)模塊化，開發(fā)性好，節(jié)約成本的同時提高了教學(xué)效果。 </p><p><b&

17、gt;　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]嚴(yán)一平.虛擬儀器技術(shù)和發(fā)展趨勢[J].上海計量測試，2005，（3）. </p><p>　　[2]汪立民，余永生.基于LabVIEW虛擬儀器在汽車試驗中的應(yīng)用[J].2002，（5）. </p><p>　　[3]仇成群.LabVIEW在汽車電子虛擬實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 儀器儀表用戶，201

18、1，（6）. </p><p>　　[4]陳樹學(xué)，劉宣. LabVIEW寶典[M].電子工業(yè)出版社，2011. </p><p>　　[5]Tsvetozar Georgiev，A Virtual Instrument for Automobiles' Fuel Consumption Investigation[J]，International Conference on Com