仿真仪器论文范文

仿真仪器论文范文（精选5篇）

仿真仪器论文 第1篇

1 仪器分析实验教学现存的问题

现在很多高职院校的许多专业都已将仪器分析列为必修课程,如工业分析与检测专业、药学专业、食品专业等等。高职仪器分析中实验教学占了相当大的比重,通过实验教学不仅让学生学会使用一些仪器,掌握一些操作技能,更重要的是让学生从实验中获得将来从事专业岗位所应具备的职业能力。然而在目前仪器分析实验教学实施过程中,还面临着一些问题:(1)随着现代科技的发展和产业对分析仪器要求的提高,分析仪器正在向着高科技性、操作个人化、智能化发展,从而使它的价格越来越昂贵。由于受到教学开支的限制,各个院校的配置量极少,甚至无法配置。原有的落后的实验仪器和死板的实验模式难以调动学生的主动性和创造性,从而在很大程度上制约了实验教学的发展和人才培养质量的提高。(2)由于学校办学规模不断扩大,学生人数不断增加,原有仪器设备不足,仪器数量已不能满足教学需要。实验教学只能采用传统的分组实验的模式,难以实现学生个人独立完成实验的目的。(3)某些实验实际操作费用高昂,材料损耗较大,考虑到教学经费的问题学院不一定一一开设。(4)由于受到条件的限制,很多院校的教师对新仪器、高档仪器的接触和使用的机会比较少,从而缺乏实践经验。很难要求他们能够传授给学员较多的操作经验,分析比较新仪器新方法的优劣,深入阐述各类试验参数的理论影响和实际作用。

以上的这些问题都限制高职院校对学生职业技能的培养,改革传统的实验教学势在必行。在传统的仪器分析实验教学中引入了“仿真教学”可以解决以上问题。在解决高职院校经费不足的基础上,培养学生无需实际操作即可熟练地掌握操作技能,提高教学质量。

2 开展仪器分析仿真实验教学的必要性和重要性

所谓分析仪器的仿真教学,就是利用建立分析仪器的数学模型,利用计算机技术、网络技术、仿真技术和信息技术,在计算机上建立起一套反应特性与真实分析仪器完全相同的虚拟分析系统进行教学,学生通过操作这台虚拟分析仪器,可以获得与操作真实仪器一样的丰富经验。仪器分析仿真教学在实验教学中的优越性体现在以下几个方面。

2.1 满足大批量的教学、培训需求

分析仪器设备一般比较昂贵,很难大批量购买。分析仪器仿真软件系统可以在普通微机上运行,可以缓解学生人数多而仪器设备相对匮乏的紧张局面,实现人手一机,学生独立完成操作,提高教学质量。

2.2 可以对仪器设备进行仿真操作

分析仪器仿真教学的功能主要是满足对仪器设备操作培训的需要。目前市场上出现的分析仪器仿真系统基本上仿真了包括原子吸收光谱装置、气相色谱装置、紫外吸收光谱装置等在内的常用普通分析仪器的内容,有些系统还仿真了如傅立叶变换红外光谱仪、质谱等价格昂贵的精密仪器内容。在教学中让学生在计算机上对这些仪器设备模拟操作后可基本上掌握其结构、工作原理及使用方法。且不必考虑误操作对仪器设备的损害,大大节约了仪器设备维护和使用费用。

2.3 对仪器设备的结构,用途等相关知识进行形象教学

在分析仪器仿真系统中教师可以很方便地查看相关仪器介绍的文字说明、图片、原理演示、动画及录像,从而将一些难以讲解明白的结构、工作原理和操作形象逼真地表现出来,轻松提高教学/培训效果。

2.4 可进行不同实验操作训练

教学大纲所要求的某些实验中,有些试剂价格较贵而其用量大,在考虑教学成本的问题上,这些实验就很可能被封杀。仿真系统在计算机上进行虚拟操作,操作过程不必考虑实验耗材、仪器损耗等问题,因而某些在平时很难有机会操作的实验可在仿真系统中反复训练。

2.5 大大提高学生分析问题、解决问题的能力

在仿真实验中,系统一方面给出了操作规程,另一方面也给了学生一些自由发挥的空间,学生可进行探索性试验,试验中如果出现问题,系统会及时提示,并要求学生更正,否则无法进入下一步操作。这比起传统实验学生发现问题的几率要大的多,在解决问题的过程中学生的分析能力也得到了大大提高。

2.6 可实现远程实验教学

利用Internet技术和仿真软件可实现远程实验教学,这样学生不仅可不受时间、地域的限制进行实验操作,还可以利用网络进行协作实验,对实验进行讨论学习。

3 仪器分析仿真实验教学建设的思路

3.1 仿真实验室的建设

仿真实验室的建设包括硬件建设和软件建设。近几年随着高职教育教学改革的推进,各个院校的网络信息、电脑设备等硬件建设已日趋完善,但是具有实用价值的仿真软件系统较为缺乏。目前国内的仿真软件普遍存在开发周期长、可靠性差、不能资源共享等缺点,这与广大教育工作者和学生的迫切需求不相符合,已引起了广泛关注,相信在不久的将来一定会有成熟、完善的仪器分析仿真软件系统呈现在大家面前。

3.2 实验教学师资的建设

一方面仿真实验指导教师应熟悉每个仿真软件操作原理,并能够熟练地对每个仿真软件进行操作,学生进行仿真实验的过程中涉及操作上的问题,指导教师能够及时解决并加以指导;另一方面虚拟仿真实验融合了许多技术领域并相互影响,这些就要求从事实验教学的教师具有综合实验能力和雄厚的理论基础,并且要从思想上改变传统教学模式,掌握仿真教学这一新的教学理念。

3.3 仿真实验项目的选择

一方面要根据课程教学目标,从学生的实际情况、教学的设备条件出发,选择一些功能相对简单,包含一定的算法、操作技术及信号处理的实验项目。另一方面要充分利用虚拟仪器、仿真实验系统的优越性,逐步扩大综合性、设计性、研究性实验的范围,培养学生自主学习能力和创新思维能力。

总之,在传统的仪器分析实验中引入仿真教学手段,不仅能节约教学资源,更能提高教学质量。随着计算机技术的飞速发展,同时各个院校内的信息网络、电脑设备等硬件条件也在不断改善,相信像仪器分析仿真软件这种具有较高实际教学作用的教学如见一定会得到越来越广泛的认可和应用。

参考文献

[1]苏旭霞,刘素楠,管立新.开展虚拟仿真实验促进实验教学改革[J].科技广场,2008,3.

[2]荆涛,郑永杰,田景芝.仿真技术在高校化工教学中的应用[J].高师理科学刊,2006,26(4).

[3]孟宪锋.仿真技术在化工专业实践教学中的应用[J].中国现代教育装备,2007,11.

[4]高敬格,王书强,等.虚拟仪器技术在实验教学中的应用[J].科技情报开发与经济,2007,17.

仿真仪器论文 第2篇

为了及时准确监视飞机运行的设备状态,设计开发了将高速数据采集卡、高频任意信号发生器与工控计算机等集成的虚拟仪器系统.该系统使用虚拟仪器技术,将更多的工作交付给软件,减少操作人员的`劳动强度.

作 者：敬良胜 作者单位：四川纵横仪器有限公司,四川,成都,610041刊 名：西南交通大学学报 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF SOUTHWEST JIAOTONG UNIVERSITY年，卷(期)：37(z1)分类号：V241关键词：虚拟技术 仿真 数据采集 飞机

浅谈仪器分析仿真在教学中的应用 第3篇

一.仪器分析仿真教学的现状分析及存在的问题

仪器分析仿真实训课是一门实践性很强的课程。它的任务是使学生掌握仪器分析化学的基本理论、仪器的基本构成部件、基本实验操作技能及其在其他化学化工方面的应用;学会应用仪器的检测分析方法, 在实验教学中真正实现知识和技能的传授与能力和素质培养的相互促进和统一, 为将来从事与分析专业有关的岗位工作打下坚实的基础。

目前, 根据我们石化系的仪器分析仿真实训课中存在的主要问题谈一谈:

1. 由于现代工业分析对分析仪器的性能要求越来越高, 从而

所进购的价格越来越昂贵, 就我们长炼炼油厂的几个工业分析单位来说, 如催化剂化验中心、环境监测站、中心化验室近年来已经更换了一批比较先进的实验设备仪器。由于学院教学的开支有限, 大型的分析仪器根本无法配置, 实训室现有的气相和液相色谱设备数量有限, 不能完全满足学生的操作要求。

2. 由于学院暂时的硬件条件有限, 每个班的人数较多, 况且

机器运行状况不一, 以致有时候不能完全满足每位学生的训练要求, 也导致老师不能很好地掌握每位学生的训练操作情况。

3. 现有的仪器分析仿真版本比较落后, 而且分析仪器更新较

快, 仿真软件的开发设计完全跟不上。这样从很大程度上制约了实践教学的发展和人才培养质量的提高。

4. 考试成绩的考核形式单一, 由于还没开发出教师机系统, 考试测定的可行性不高, 老师无法知道每位考生的具体情况。

5. 由于没有设置设计性、综合性的实训项目, 学生在做训练

时, 只需按歩操操作就行, 这样在操作过程中学生基本无需动脑思考, 更不需要创造性的探索, 只需要记住相应的操作条件就可, 而且大部分学生只知道某种仪器的单独操作, 而不知道几种仪器联用技术等等。

二.仪器分析仿真实训教学的可行性

目前高职院校普遍存在着实训设备投入不足的现象, 随着高职院校越来越受到政府部门和社会的重视, 招生规模不断地扩大, 设备数量不足、大型设备缺乏和落后等现状与技能型人才培养实际需要的矛盾更加突出。通过运用仿真实训教学的思想理念, 去构建大型分析仪器仿真实训教学系统, 是一条有效解决当前高职化工类专业仪器分析实训教学设备远远不能满足实训要求这一突出问题的方法。

三.仪器分析仿真实训教学的重要性

仪器分析仿真是以仪器分析理论教学为基础, 通过计算机技术建立一个虚拟的操作平台, 可以让学生通过计算机实现模拟现场的操作, 通过项目训练, 以提高学生相应的专业技能操作水平。仪器分析仿真在我们系工业分析与检测专业中是不可或缺的一门专业课程, 下面我就它在课程体系中的作用谈一谈:

1. 构建虚拟操作平台以助学生模仿实际操作

实验室的建设毕竟有限, 大型的仪器分析设备或试剂购价昂贵, 有些仪器很难配置, 这也是我们同类高职院校所面临的问题。通过仿真系统, 学生可以模拟现场操作, 能很好地与实践结合, 通过对实验操作环节或条件的探讨, 有利于开发学生的创新思维能力, 比如:气相色谱仿真中, 载气类型的选择、载气的流速及温度设置、色谱柱温的设置等, 学生通过分组讨论和摸索, 总结出合适的操作条件, 或者让学生自己设计出一套操作方案。这样学生的兴趣不仅提高了, 而且思维也会变得更加开阔。

2. 理实结合以助能力深化

仪器分析仿真课程的设置是在仪器分析理论教学的基础之上, 在仿真系统中, 可以很好的结合图像、动画、演示录像对基本原理, 基本构成部件进行讲说, 这样使得原来呆板的上课形式变得更加生动和形象, 以动吸引学生的注意, 提高他们的兴趣。仿真中的仪器就是参照事物而来, 通过项目操作, 与岗位对接, 也就是有针对性地锻炼学生的岗位能力, 并且通过仿真操作可以积累实践经验。

3. 教学方法多样以助提高教学质量

仿真教学可以采取项目式和任务式教学法。在项目式教学法中, 每个单独的实验项目里有许多小的测试项目, 如原子吸收仿真实训中有:测土壤中总铬的含量、用工作曲线法测水中钙 (钠) 含量、测水中铜含量, 要求学生单独完成每项实训任务, 每个测试项目的操作条件不一, 但是原理一致, 通过训练, 要求学生能举一反三。在任务式教学中, 我大致可以分为以下几种任务:要求掌握基本原理及基本构造, 要求熟练掌握操作流程, 要求能分析操作条件并会处理操作中出现的一般问题。

4. 可以满足教学和强训的需要

教学和强训中使用仿真系统可以大大节省教学资源, 不需要每个学生都须花大量的时间来单独指导, 通过主机控制系统, 进行一体化讲解。

四.仪器分析仿真教学改革的一点建议

1. 仿真实训室的建设

实训室的建设包括硬件和软件建设。近年来实训室投入了几套色谱设备, 但是现有实训设备条件还是不能满足学生的要求, 很难提全面高学生的技能操作水平。而且具有实用价值的仿真软件系统的开发跟进较慢。目前国内的仿真软件普遍存在开发周期长、不能资源共享等缺点, 导致不能满足教学的需求, 但我相信随着各院校对仿真越来越重视, 仿真的系统开发会越来越完善。

2. 仿真实训室管理体系有待加强

实训室要树立好“卫生清洁”、“行为素养”和“安全操作”三个重要理念, 实行等同于岗位化的管理机制。学生在实训室内需要保持卫生的清洁, 进入到色谱实训室对现场要认真维护, 形成一个制度化, 规范化的管理体系。实训过程中培养学生养成团结协作, 积极进取, 遵循规章制度操作的精神, 提升岗位人员的素养。安全是车间作业的头等大事, 在平时的训练中不断地给学生灌输安全理念, 任何细小的环节都要重视, 不能因个人疏忽造成安全隐患。

3. 教师的培养

随着科技的进步, 分析仪器设备也在不断完善, 这也要求教师能及时跟上知识不断变更的潮流。一方面现在仿真中的仪器大多数已经相对落后, 教师应从讲台走进岗位去实践, 多接触岗位的实际操作, 不断丰富自己的专业知识, 才能给学生灌输专业领域里最新的信息。另一方面, 学院应提供给教师更多参与培训的机会, 如果不能及时更新所必需的知识, 那就只能做井底之蛙, 导致教学质量会受损, 也会使和同类高职院校之间教学水平的差距日益拉大。

摘要：本文介绍了仪器分析仿真教学的现状及存在的一些问题, 分析了仪器分析仿真教学的可行性及其重要性, 阐述了如何利用仿真软件进行教学, 以及仪器分析仿真教学的建设。

关键词：仿真,仪器分析,实训,应用,设备,模拟操作,高职院校,专业技能

参考文献

[1]王织云.高职仪器分析仿真实验教学的探讨[J].广州化工, 2009年07期

[2]张桂文.在仪器分析实训管理中应用“6s”管理探讨[J].化工职业技术教育, 2010年10期

[3]宿高明.浅论高职院校化工仿真实训平台之建设[J].职业教育研究, 2008年12期.

[4]苏旭霞, 刘素楠, 管立新.开展虚拟仿真实验促进实验教学改革[J].科技广场, 2008年03期.

[5]高敬格, 王书强, 文露等.虚拟仪器技术在实验教学中的应用[J].科技情报开发与经济, 2007年17卷16期

仿真仪器论文 第4篇

飞控系统是以飞机为被控对象的控制系统,主要是稳定和控制飞机的姿态和航迹运动。实施对飞机舵面的控制,从而实现对飞机飞行姿态/方位、飞行航迹、空速/Ma数等飞行状态参数的操纵控制。飞控系统主要由三部分组成:主操纵系统、辅助操纵系统和警告系统。主操纵系统包括副翼、方向舵和升降舵,用以改变或保持飞机的飞行状态。主操纵系统主要用于操纵飞机绕三个转轴的运动。副翼用于操纵飞机绕纵轴的滚转运动;升降舵用于操纵飞机绕横轴的俯仰运动;方向舵用于操纵飞机绕立轴的偏航运动。

虚拟仪器是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。而在虚拟仪器领域,目前应用较广的软件就是美国NI公司的Labview称为“G语言”,是一种图形化的程序语言,与其他的编程语言相比不同的是,使用Labview进行程序设计时基本上不写程序代码,而是使用流程图,它用图标连线和框图代替原有的程序代码,使程序员们可以更好地理解程序的流程。由于Labview拥有高性能的模块化的软硬件,使其有高性能、扩展强、开发周期短等特点。正因为Labview有很多优点,因此是在测试测量领域、控制和仿真领域特点尤其突出。

Labview是一种图形化程序开发环境,是近年来迅速发展起来的一项革命性技术,它摆脱了传统实验室内孤立的、固定模式的台式仪器相互连接、组合,构成功能有限的实验测量系统的模式,虚拟仪器以计算机为基础,以软件为核心,通过必要的信号调理和数据采集模块,与传感器构成完整的实验系统,可以根据需要编写不同的实验程序,完成不同的实验任务,显著降低实验设备费用、扩大实验的灵活性。由虚拟仪器构成的实验系统采用模块化组合,升级换代简便易行,是现代各领域信号检测分析的发展方向。

2 基于虚拟仪器的飞机控制及轨迹跟踪平台

“基于虚拟仪器的仿真型飞机控制及轨迹跟踪平台”主要采用卫星定位系统,包括GPS定位,中国“北斗”导航系统等。本设计立足国内外先进的定位设备,通过自主设计一套将定位数据转换成三维立体仿真图像的软件,得到遥控飞机的飞行轨迹。添加航拍,风速测量仪,温度测量仪等设备,了解低空大气环境状况,探索适合低空航拍的拍摄角度。

该平台分航拍飞行器、飞行控制操纵部件、定位及航迹显示终端三个部分。航拍飞行器模块主要工作任务是提供航拍及空间定位系统载体;控制部分的主要工作任务是编制接口数据并调试显示及控制程序;显示操作终端模块的主要工作任务是编制显示窗口程序。

就硬件部分,平台配置了一套四轴飞行器,其中包括飞行器本身、用于航拍的摄像机、用于稳定摄像机的云台、用于控制飞行器的遥控器、用于显示航拍内容的显示屏、用于飞行器的航向、高度、速度等信息的无线传输仪器设备。四旋翼机的稳定性在所有航空器中最高。它可自动调节,使机身具有良好的俯仰稳定性、滚转稳定性和速度稳定性。旋转起来的旋转桨盘恰似个大惯性轮,且旋翼没有周期变距等变化。又由于旋翼视的旋翼安装角比直升机的要大些,所以具有较好的陀螺效应,稳定性较高。

该平台的软件设计部分则是借助Labview等软件开发出一套能够实时监测飞机飞行状态及轨迹的系统。从功能的角度主要可划分为飞机舵面及姿态信息显示窗口、飞机系统控制窗口、飞行轨迹跟踪窗口以及飞行环境状态参数采集四个模块,以下为四个模块的功能说明:

(1)飞机舵面及姿态信息显示窗口(见下图):主要用来直观显示飞机各个舵面的状态,包括副翼、升降舵、方向舵的状态等。

(2)飞机系统控制窗口:主要用于精确控制硬件(航模)各个舵面,包括副翼、升降舵、方向舵。通过控件的上下或左右移动来控制飞机进行滚转、俯仰、偏航等姿态变化,并且可以精确控制飞机的油门大小,从而模拟飞机进行上升或下降等姿态变化。

(3)飞行轨迹跟踪窗口:用于采集飞机的具体位置信息,包括经纬度及高度等,是时以三维立体方式显示飞机的飞行轨迹。

(4)飞行环境状态参数采集:主要显示低空飞行环境下的温度、风况等信息。

除了主控制系统,该平台还设计实现了基于Labview的仿真飞机舵面位置信息采集本设计对飞机模型的姿态数据的控制和采集都是实时的,而且该系统中的软件模块界面直观易懂,其中的飞机姿态实时模拟模块可以从连接模块接收飞机模型各舵面的数据并实时以3D模型模拟的方式显示在屏幕上。本设计通过对仿真飞机模型实时监控,可在ECAM面板上显示飞机的平飞、俯仰、转弯等姿态,并且以数据的形式直观地体现给操作者。

3 结论

该平台的特点在于集成度高,即能采用智能传感器,如MEMS、GPS等来采集飞行器航行姿态及轨迹等飞行数据,并动态跟踪飞机位置及高度。此外,该平台仿真度高,可模拟飞行控制系统主要操纵系统及数据采集系统的工作原理。该平台可拓展性也较强,可实现对多飞行参数实时采集及信息融合等数据处理的相关设计。

该平台应用前景广泛,可用于空中交通管制员实时在屏幕上监测飞机的飞行姿态,从而利于飞行调度。还可以让空管员更快地发现飞机飞行中飞机姿态上的问题,从而降低飞行事故发生率。也可安装在飞机上,从而在飞行姿态记录仪中记录飞行时飞机在各个时间点上的姿态以及各个舵面的变化情况,用于飞行后的飞行质量总结和飞行事故症候的评估。此外,也可用于飞行事故后的分析,可通过回放的形式来观测飞机各个时刻飞机舵面的姿态为飞行事故的分析提供数据、图片等资料。并且可以通过对飞机舵面的姿态分析来对事故进行评估。

摘要：文章采用Labview软件实现了仿真型飞机控制及轨迹跟踪平台,主要可实现对仿真飞机主操纵系统的控制,并设计实现飞机航迹跟踪系统,采集飞机的高度、位置、轨迹及飞行状态参数,实现低空航拍的同时,采集温度、风速等低空飞行条件下的环境参数。

关键词：Labview,飞行控制系统,飞行轨迹

参考文献

[1]李中立,黄菊花,郭伟春.基于Labview的汽车网络监控系统研究[J].测控技术,2013,32(2):93-96.

[2]黄键,宋晓,薛顺虎.RTX平台下实时仿真系统的设计方法[J].计算机应用与软件,2009,26(4):167-169.

[3]王行仁.建模与仿真技术的发展和应用[J].机械制造与自动化,2010,39(1):1-6.

[4]杨维.半物理仿真综合测试平台的设计与实现[D].西安:西安电子科技大学,2011.

仿真仪器论文 第5篇

温室生产是在人为地创造作物生长所需的最佳环境条件, 通过科学的经营管理, 获得最佳经济效益的一种农业生产模式。温室生产的关键技术是环境控制, 温室环境控制是通过改变温室内的温度、湿度、光照和CO2浓度等环境因子来获得作物生长的最佳条件, 从而提高农业经济效益。但是, 温室环境控制在所有室内环境控制中是最困难的, 除了要监控温度、湿度外, 还需兼顾土壤水分、光照度、CO2浓度、EC值、p H值等。另外, 温室环境控制的对象种类繁多, 在不同生长阶段的需求也各不相同, 而且受能源、资金、劳动力等资源的限制及市场与天气变化的影响, 温室环境控制必须在极有效率的状态下进行。因此, 要建立一个好的温室环境控制系统, 就必须要有一个好的系统控制方案。

基于虚拟仪器技术的温室控制系统, 将传感器技术, 计算机技术, 虚拟仪器技术等有机结合, 应用Lab VIEW软件开发平台进行控制软件的设计与实现, 从而完成对温室内各环境参数的数据采集与分析, 系统监测与控制及历史数据处理等功能。

2.温室控制系统总体方案设计

2.1测控系统总体方案

温室控制系统整体由信号检测部分、数据采集部分、计算机控制部分和执行机构部分组成。

在温室控制系统中, 数据采集及测量部分通过各种高性能传感器对外界气候环境进行测量, 对温室内的温度、空气湿度、光照、CO2含量等进行数据采集, 通过信号调理把信号进行放大, 滤波, 调制解调等, 然后将测量结果通过虚拟仪器, 也即数据采集卡送至个人计算机, 计算机根据控制要求输出结果并对整个温室进行综合控制。整个测试系统的设计流程为:

被测对象→传感器→信号调理→数据采集卡→计算机→执行机构。

在温室控制系统中, 信号检测部分主要是通过各类传感器来测量各个环境参数, 它们对温室内环境因子进行采集并把数据传送给数据采集卡。

数据采集系统是温室测控系统的一个重要组成部分, 它通过各种高性能传感器对温室内的温度、湿度、光照度和二氧化碳浓度进行测量, 把测得的这些非电量信号转化为电压或电流等电信号, 并且由于测得的电信号比较小, 需要进行信号调理把信号进行放大, 滤波, 调制解调等, 之后才能通过数据采集卡送至计算机。

计算机控制部分接收数据采集部分传送的各环境参数的数字信号, 结合相关算法进行数据处理, 得到相对精确结果并对整个温室进行综合控制。同时经数据采集卡的输出通道进入执行机构的适调电路。而执行机构部分接受计算机输出的控制信号, 执行相应的动作, 使温室环境参数达到最理想的状态。

因此, 对于整个温室环境监控系统而言, 其主要包括两个方面: (1) 环境参数检测系统; (2) 环境调控系统。

2.2数据采集系统的实现

从目前国内外温室控制技术的现状来看, 温室控制系统中大部分采用PLC或单片机来实现

对整个系统的数据采集和控制。而本文是采用虚拟仪器来作为整个测控系统的控制模式来进行数据分析和处理, 具体是通过其软件平台Lab VIEW来实现的。

虚拟仪器的软件包括仪器驱动程序, 应用程序和前面板程序。仪器驱动程序主要用来初始化虚拟仪器, 设置特定的参数和工作方式, 使虚拟仪器保持在正常的工作状态。应用程序主要用来对输入计算机的数据进行处理, 用户就是通过编制应用程序来定义虚拟仪器功能的。

数据采集硬件有多种多样的形式, 它的选择要根据具体的应用场合并考虑到开发系统所现有的技术资源, 整个测试系统的数据采集硬件采用NI公司开发的USB—6009数据采集卡, 可以同时满足这两方面的要求。另外, 硬件驱动程序是应用软件对硬件的编程接口, 它包含着待定硬件可以接受的操作命令, 完成与硬件之间的数据传递。而整个数据采集所采用的开发环境是Lab VIEW7.0, 且采用基于NI—DAQmx的数据采集系统, 因为DAQmx系统不仅能对硬件进行各种必要的设置和测试, 然后调用DAQmx数据采集函数编写程序外, 它还提供了通过数据采集助手DAQ Assistant快速进行交互式的硬件设置和自动生成数据采集程序图形代码的方法。

测试系统的主要内容包括模拟信号输入输出和数字信号输入输出, 我们把这些都归于数据采集D A Q---D a t a Acquisition。因此, 基于虚拟仪器的测试系统的典型结构为:传感器→信号调理器→数据采集设备→计算机。即中间环节的数据采集设备是完全由虚拟仪器来承担完成的。由此, 测出整个温室内部各环境参数的实际值, 与设定值相比较, 给出判断并送给执行机构以执行相应的操作, 从而使整个温室系统的内部环境达到最佳。

3虚拟仪器技术应用于温室控制系统的意义与前景

3.1温室控制系统中采用虚拟仪器技术的意义

温室控制系统中采用虚拟仪器技术, 进行计算机测控系统的设计, 与传统测试中采用的多参数分别用单个仪器检测、数据单独汇总处理的方式, 或基于单片机的数据采集处理系统相比, 其意义主要表现在以下几个方面:

1、在系统软件方面, 采用Lab VIEW虚拟仪器开发平台和模块化设计方法, 实现了环境参数的实时获取、采集信息的实时显示、控制信号的准确输出及数据的自动处理, 并且可实现多通道采集, 减少了人为干预, 增加了测控过程的稳定性, 避免人为的读数误差和计算误差。

2、可以实时显示不同的参数曲线变化及其历史曲线变化, 从而可以方便地进行比较分析。

3、在出现异常数据的时候, 可以按照使用人员指定的方式输出多种报警。如:声光报警、鸣笛报警等。

4、所有的数据采集都可以记录到计算机上, 数据可以按照使用人员的要求定时自动备份、打印、归档等。

5、温室控制系统中使用虚拟仪器, 改变了设计者的工作方式, 帮助他们迅速开发和测试原始的样机, 同时能够更迅捷更完满地测试产品。最终提高了产品质量, 且能迅速投放市场。综合起来, 虚拟仪器的使用节省了时间, 节省了资金, 收到了好的经济效益。

3.2应用前景

虚拟仪器作为新兴的仪器仪表, 其优势在于用户可自行定义仪器的功能和结构等, 且构建容易、转换灵活, 目前, 它已广泛应用于温室控制系统中以进行测控系统的设计。而随着各种新技术的发展, 虚拟仪器技术在温室控制系统中的应用前景也越来越广阔, 主要表现在:

1、虚拟仪器技术的应用大大提高了检测控制的精度, 提高了数据处理的速度, 并增强了系统的通用性、可靠性、可维护性和可扩展性。

2、虚拟仪器技术将会向高效、高速、高精度和高可靠性以及自动化、智能化和网络化的方向发展, 并且越来越大众化和小型化。因此, 开放式的数据采集标准将使温室测控系统走上标准化、通用化、系列化和模块化的道路。

3、温室控制系统中, 运用虚拟仪器技术, 以微机为基础, 构建集成化测试平台, 可代替常规的仪器、仪表, 不仅满足测控系统的需要, 而且大大提高了设备利用率, 降低了实验的成本。

4、可以结合具体的作物试验, 在实践中应用所开发的虚拟仪器测试系统, 进一步增强系统的可靠性和可扩展性, 并逐步完善。

4.结语

温室控制系统是现代化农业的发展方向, 具有广阔的应用前景和发展空间。而虚拟仪器技术的出现开辟了新一代温室测控系统的方向。基于虚拟仪器技术的温室测控系统的设计实现, 能方便直观地对温室环境进行全自动综合智能监控, 对实现设施农业工厂化生产和现代农业有着重要意义。

摘要：近年来, 随着设施农业朝着集约化、规模化方向的发展和温室管理智能化要求的提高, 虚拟仪器技术在温室控制系统中得到了广泛的应用, 这是现代智能温室发展的必然趋势。本文对虚拟仪器技术在温室控制系统中的应用进行了比较详细的阐述。

关键词：虚拟仪器,温室控制,数据采集,环境参数

参考文献

[1]邓焱, 王磊等主编.LABVIEW7.1测试技术与仪器应用[M].北京:机械工业出版社, 2004.