虚拟仪器的应用现状及网络化堆垛机

发布时间：2022-09-15 23:08:05 来源：正江五金网

虚拟仪器的应用现状及网络化

虚拟仪器的应用现状及网络化 2012 虚拟仪器(Virtual Instrument，VI)是指在通用计算机为核心的硬件平台上，由用户自己设计定义，具有虚拟的操作面板，测试功能由测试软件来实现的一种计算机仪器系统。它的出现使仪器的概念和设计观点都发生了巨大的变革，代表着仪器发展的最新方向和潮流。虚拟仪器最早由美国国家仪器公司在 1986 年提出，“软件就是仪器”的概念是对虚拟仪器最本质的论述和表达。其所包含的意义包括两方面：一方面，虚拟仪器的面板是虚拟的；另一方面，虚拟仪器的功能是由软件来实现的。近几年来，虚拟仪器技术在高校教学和科研中得到了广泛应用。当代大学教育强调的是素质教育，而现阶段大学生中注重理论知识的学习而忽视实践能力的培养的现象依然存在。为了从根本上解决这些问题，学校应调整现有的课程结构、加大实验经费的投入以及开设符合当前发展需求的课程。在不增加投入的前提下，开设虚拟仪器课程，有助于学生掌握应有的实践技能。虚拟仪器由于具备领先性、开放性和灵活性等特点，学生通过对它的学习可以同时掌握硬件和软件的大量知识，并且培养了动手能力。开设一门虚拟仪器的教学课程对大学的学科建设和学生素质的培养都是大有裨益的。1 虚拟仪器的应用现状1.1 虚拟仪器作为分析仪器在教学和科研中的运用工科院校在教学和科研中需要使用大量的测量分析仪器，为了满足实验的需要，某些仪器需要配置几套。有些仪器价格昂贵，因此设备的一次性投入较大，一般学校难以满足。由于仪器设备缺乏和过时陈旧等原因，学校的教学和科研必然受到影响。如果采用虚拟仪器，这一现状将有所改观。使用虚拟仪器不但可以节约大量仪器设备的经费投入，而且能够提高教学科研的质量与效率。1.2 虚拟仪器在仪器设备实验教学中的运用

实验教学是工科院校绝大多数专业必不可少的一项教学环节。掌握仪器的基本操作方法是每个学生进行科学实验及研究的前提。传统的教学方法是学生在教师的统一指导下进行实际的操作，由此带来的问题是学生的自主性和创造性被限制，并且也增大了教师的工作量，达不到理想的教学效果。如果以虚拟仪器相关软件为平台开发各种基本的“虚拟仪器”系统，不仅切实可行，且交互性好、可操作性高。由它们组成虚拟实验室，学生在其中进行“虚拟仪器”的模拟操作，从而全面学习和掌握各种虚拟仪器的使用方法和操作要点，为实际使用实验仪器设备打下良好的基础，既可减少教师的工作量，也降低对仪器设备的损坏，又可以提高实验教学质量与效果。以仪器的学习和使用为实验教学目的，根据实际需要，将各种虚拟仪器及工作原理、操作方法设计成独立的教学模块，共同组建一个基于网络的虚拟实验室将有助于实验教学的更好实施。1.3 虚拟仪器与 Interent 技术结合在远程教育中的运用

利用 ASP 技术和 Socket 技术，将 Internet 资源与虚拟仪器相结合，可以为远程教学中实验教学提供一种可行的解决方案。一是将虚拟仿真实验室与Internet组成一个基于Web的虚拟实验室，使远程学员可以不受地理位置、使用时间的限制，通过 Internet，利用浏览器在本地计算机上进行各种虚拟仪器实验，掌握虚拟仪器的基本工作原理及常规操作方法。二是将真实的虚拟仪器与Internet 相连接组成远程虚拟仪器系统，将实验室中的虚拟仪器和远程学员计算机上的“虚拟仪器”通过 Internet 连接起来，构建网络实验系统。这种两种方式由于仅需传输少量的文本与数据，完全能够在现有的网络环境下实现，从而解决了网校、电大及继续教育学院中实验教学难的问题。2 虚拟仪器的网络化网络技术的发展影响到社会工作、生活的各个方面。网络技术在虚拟仪器上的应用可以实现测量的数据资源共享，弥补传统仪器测量单一、灵活性不大的缺点。随着 internet 的普及，测试技术网络化成为大势所趋，网络化仪器是虚拟仪器发展的新方向。网络化仪器是应用于远程测试和监控中的仪器。这是网络技术、通信技术、计算机与仪器仪表技术相结合而产生的一种新型仪器。随着 Web 技术不断深入地应用，大多数仪器仪表的远程通信能力将被开发出来。扩展了传输控制协议/网络协议、浏览器和嵌套服务器进一步应用，加快了网络化仪器的实现。网络化虚拟仪器在测试领域有以下几个重要突出点：1) 将分散在不同地理位置、不同功能的测试设备联系在一起，使昂贵的硬件设备、软件在网络内得以共享，减少了设备的重复投资；2) 用户能够远程检测和监控实验数据，具有很强的实时性。如果在实验过程中发生问题，用户可以在第一时间得到有关数据，以便采取相应措施，整个实验过程的可靠性大为提高；3) 用户可以实现过程控制，多个用户也能实现对同一过程进行同时监控。譬如，技术人员可以在办公室中监控一个生产过程，质量控制技术人员可在另一办公地点同时收集这些数据，并且建立数据库；以便控制产品质量:4) 提高了用户协同工作的能力。用户可通过普通仪器设备采集数据，然后利用另一台功能强大的远程计算机处理数据，并在网络上进行实时更新；5) 用户还能够就自己感兴趣的问题在全球范围内寻求合作和访问，例如，软件工程师可以通过网络将开发程序或应用程序传送给远程的目标系统，进行在线调试或实时运行，就像目标系统在同一个工作地点一样。就复杂的测试系统而言，系统的测量、输入、输出和结果分析往往分布在不同的地理位置，仅用一台计算机并不能胜任测试任务，需要由分布在不同地理位置的计算机共同来完成整个测试任务。通过网络实现对被测对象的测试与控制，是对传统测试方式的一场革命。测控方式的网络化，是未来测控技术发展的必然趋势。总之，通过网络技术释放了系统的潜力，打破了测量技术在同一地点进行采样、分析、处理和显示的常规模式；利用网络技术，人们可以有效地远程控制仪器设备，随时可以采集数据、进行数据分析、显示数据。在不久的将来，将会有越来越多的测试和测量仪器融汇到 Internet 网。3 结语尽管Internet 技术最初并没有考虑如何将嵌入式智能仪器设备连接在一起，不过 NI 等公司已开发了通过 Web 浏览器观测这些嵌入式仪器设备的产品，使人们可以通过 Internet 操作仪器设备。根据虚拟仪器的特性，能够方便地将虚拟仪器组成计算机网络。利用网络技术将分散在不同地理位置不同功能的测试设备联系在一起，使昂贵的硬件设备、软件在网络上得以共享，减少了设备重复投资。现在，有关 MCN(Measurement and ControlNetworks)方面的标准正在积极进行，并取得了一定进展。网络化虚拟仪器将具有广泛的应用前景。