【正文】 定義儀器功能，而不像傳統(tǒng)儀器那樣，受到儀器廠商的限制。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有以下幾個特點:(1)開放性 在一定通用硬件模塊和軟件環(huán)境的支持下，用戶可以根據(jù)實際情況設(shè)計出自己的測試方案，以完成不同的測試任務(wù)。目前，為不同的應(yīng)用目的和環(huán)境，已設(shè)計了多種性能和用途的數(shù)據(jù)采集板卡，從低速采集板卡到高速同步采集板卡，直至圖像采集卡都有成熟的產(chǎn)品，因此，在使用時完全可以根據(jù)需要直接購買現(xiàn)成的產(chǎn)品。VXI系統(tǒng):是以VXI標(biāo)準(zhǔn)總線儀器與計算機為硬件平臺組成的測試系統(tǒng)。虛擬儀器是計算機化的儀器，由計算機、模塊化功能硬件和應(yīng)用軟件二大部分組成，虛擬儀器根據(jù)其模塊化功能硬件的不同，而有多種構(gòu)成方式。儀器的面板由顯示在計算機上的軟面板來代替，信號的獲取和信號的分析、處理、存儲及打印等功能完全由軟件來實現(xiàn)。傳統(tǒng)的儀器設(shè)備通常是以某一特定的測量對象為目標(biāo)，把以上三個過程組合在一起，實現(xiàn)性能、范圍相對固定，功能、對象相對單一的測試目標(biāo)。又如，用戶有時只需要用到儀器中的一小部分功能，而在用到其他功能時卻達不到所需指標(biāo)，如信號的頻率受制于實際元器件的限制。(3)靈活性和可擴展性差。研發(fā)周期長，技術(shù)更新慢，使用當(dāng)中存在元器件老化等問題從而導(dǎo)致工作狀態(tài)不穩(wěn)定，日常維護費用較高，技術(shù)難度大，使用壽命短。（5）滯后的實驗設(shè)備和死板的實驗?zāi)Ｊ诫y以調(diào)動學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，實驗教學(xué)處于應(yīng)試教育。系統(tǒng)開發(fā)前我曾在網(wǎng)上對國內(nèi)一些高校的實驗教學(xué)內(nèi)容和實驗設(shè)備進行了考查和調(diào)研，調(diào)研中發(fā)現(xiàn)目前高校理工科實驗教學(xué)仍然沿用著傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）實驗內(nèi)容和實驗設(shè)備依附于理論課程進行劃分，各實驗室和實驗內(nèi)容沒有形成一個有機的整體，缺乏系統(tǒng)的觀念。近年來，由十虛擬儀器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，通過網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建虛擬實驗室已成為可能，遠(yuǎn)程教育的學(xué)習(xí)者通過網(wǎng)絡(luò)進行遠(yuǎn)程實驗也為時不遠(yuǎn)。高等院校，肩負(fù)著為國家培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重任，但是目前，在中國許多高校中使用的教學(xué)實驗儀器，大多數(shù)仍然是相當(dāng)落后的傳統(tǒng)儀器。t be promised. The Educating organization has to consider how to keep up with the times and the advanced nature, and construct an open experiment environment with enrich experiment contents, firm training operation and being free from time space restriction. In recent years, because of the virtual instrument, imitate true technique and network technology developing soon, it will be the first project economical and efficient to choose to set up a virtual laboratory based on WEB. The main work of this paper is to study the design of network teaching experiment system based on virtual instrument under the LabVIEW environment.First, the paper concludes the virtual instrument，contrasts with traditional instrument, introduces the application of the developing platform of LabVIEW in virtual instrument, and the software design methods of several kinds of mon virtual instrument under the LabVIEW environment, such as virtual signal generator，relative analysis ， filter and virtual spectrum analyst.Following that, this article emphatically introduces how to assemble the four kinds of designed virtual instruments to construct a virtual laboratory, then how to make use of the virtual instrument technology to establish a webbased virtual lab homepage, fully utilize the network technology to construct a webbased virtual experimental system, and last uses the network munication technology of virtual instrument to achieve the longdistance experimental goal of the webbased virtual experimental system.This subject can avoid increasing some basis repeated instrument and save more funds and this subject is good to improve the level of teaching as a whole. It is convenient for students to make the theory easy to understand in this case and guide them to do the experiment correctly. So the students can make the great progress in sensibility and theoretic. The virtual laboratory can be not only making up the shortage of remote teaching pattern, but also make the remote education better. Combining the virtual laboratory with remote education, the virtual laboratory has being a new style education pattern based on network technology and virtual instrument technology.Key words: virtual instrumentation。關(guān)鍵詞：虛擬儀器。本課題研究可以節(jié)省許多基礎(chǔ)設(shè)施的重復(fù)建設(shè)和儀器設(shè)備重復(fù)引進的資金投入，有利于從整體上改善辦學(xué)條件和提高教學(xué)水平。近年來，由于虛擬儀器、仿真技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，構(gòu)建基于LabVIEW的虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗室將會成為一種經(jīng)濟、高效的首選方案。此外普通實驗室涉及到儀器調(diào)試、管理、易損壞等問題。，普通實驗室的更新速度無法跟上技術(shù)的發(fā)展。教育機構(gòu)必須考慮如何跟上實驗的時代性和先進性，創(chuàng)設(shè)實驗內(nèi)容豐富、訓(xùn)練操作扎實、不受時空限制的開放性實驗環(huán)境。接著，本文著重介紹了如何把設(shè)計的幾種虛擬儀器構(gòu)成一個虛擬實驗室，并利用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)建一個網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室，充分運用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建一個網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗系統(tǒng)，并采用虛擬儀器的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實現(xiàn)該網(wǎng)絡(luò)虛擬系統(tǒng)的遠(yuǎn)程實驗?zāi)繕?biāo)。將虛擬實驗室與遠(yuǎn)程教育結(jié)合在一起，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)的虛擬實驗室己成為新型的遠(yuǎn)程教育模式。InternetDESIGN OF VIRTUAL NETWORK LABORATORY BASED ON VIRTUAL INSTRUMENTATION不是全部都大寫AbstractAs the fast development of electronic technology, the exchanging speed of mon laboratory can not keep up with the pace of technology. In addition mon laboratory has the problem of instrumentation test，management and easy damage. It also limits the students not only in the experimenting time but also on the experimenting projects of easy damage. Similarly, students of long distance teaching all will e to school. Equally, the longrangeeducation students generally all will e to the appointed school the appointed time concentrically to acplish experimental projects. The quality of technical ability developed can39。 Internet目 錄第一章 緒論 1 1 1 2 2 3 4 4 6 基于虛擬儀器的網(wǎng)絡(luò)實驗系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 6第二章 虛擬儀器的開發(fā)環(huán)境 8 8 8 8 9 9 12第三章 虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗室的軟件設(shè)計 12 虛擬信號發(fā)生器 12 儀器原理與功能 13 前面板和程序框圖的設(shè)計 13 虛擬相關(guān)分析儀 15 儀器原理 15 16 虛擬濾波器 19 19 虛擬濾波器的軟件實現(xiàn) 19 虛擬積分器和微分器 20 儀器功能 20 前面板和程序框圖的設(shè)計 21 虛擬調(diào)幅波解調(diào)器 22 儀器原理和儀器功能 22 前面板和程序框圖的設(shè)計 23 虛擬頻譜分析儀 24 信號的頻域分析 24 傅里葉變換 24 本章小結(jié) 26第四章 虛擬儀器實驗系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布 26 概述 26 TCP通訊 26 在Web上發(fā)布程序 28 服務(wù)器端的Web發(fā)布配置 29 客戶端的遠(yuǎn)程連接 31第五章 總結(jié) 35謝辭 36參考文獻 37附錄 39外文資料 41XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計第一章 緒論在這個計算機和網(wǎng)絡(luò)時代，利用計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造，已是大勢所趨，而虛擬儀器系統(tǒng)正是計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與傳統(tǒng)的儀器技術(shù)進行融合的產(chǎn)物，虛擬儀器（Virtual Instrument，簡稱VI）作為當(dāng)前自動化儀表領(lǐng)域研究的熱點，正越來越受到人們的廣泛關(guān)注。對十虛擬儀器應(yīng)用十高校實驗教學(xué)，目前仍處十起步階段，但其顯著的經(jīng)濟性和實用性已顯示出其巨大的優(yōu)勢和潛力。本論文正是在這種背景下進行研究的，在此背景下作者想到開發(fā)一個網(wǎng)絡(luò)化的虛擬儀器實驗教學(xué)系統(tǒng)，以解決陳舊的教學(xué)方式和實驗儀器與教學(xué)現(xiàn)代化、多元化之間的矛盾。（4）實驗的內(nèi)容側(cè)重于理論的驗證和模仿訓(xùn)練，每個學(xué)生的實驗內(nèi)容千篇一律，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。傳統(tǒng)電子儀器價格比較昂貴，動輒幾十萬人民幣。另外由于硬件設(shè)備的限制，往往無法實現(xiàn)更靈活、更特殊、更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析功能，也難以實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)編輯、存儲和打印等功能。根據(jù)實際生產(chǎn)的需要，采用不同的軟硬件組合，用戶就能在屏幕上定義自己的儀器，生成各種不同的“儀器面板”)。 測試儀器一般都可以分為三部分:數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理、測試結(jié)果顯示和記錄。所謂虛擬儀器，是指在以通用計算機為核心的硬件平臺上，由用戶設(shè)計定義，具有虛擬面板，其儀器的大部分測試功能由測試軟件實現(xiàn)的一種計算機儀器系統(tǒng)。利用I/O接口通信設(shè)備完成信號的采集與傳輸，最終完成各種測試功能。GPIB系統(tǒng):是以GPIB標(biāo)準(zhǔn)總線儀器與計算機為硬件平臺組成的測試系統(tǒng)。PXI系統(tǒng):是以PXI標(biāo)準(zhǔn)總線儀器與計算機為硬件平臺組成的測試系統(tǒng)。虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較表如表1所示。而用軟件創(chuàng)建的虛擬儀器，可重復(fù)使用完全不受時間、地點、使用次數(shù)的制約，這是傳統(tǒng)儀器所不能比擬的。應(yīng)用虛擬儀器系統(tǒng)技術(shù)，用戶可以用較少的資金、時間、系統(tǒng)開發(fā)和維護費用，開發(fā)出功能更強、質(zhì)量更可靠的產(chǎn)品和系統(tǒng)。這其中，最重要的一個環(huán)節(jié)就是學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。隨著測試技術(shù)的發(fā)展，儀器更新?lián)Q代的步伐越來越快，功能越來越復(fù)雜。利用這些虛擬儀器，學(xué)生在計算機上就可以學(xué)習(xí)和掌握儀器原理、功能與操作，并通過儀器與儀器，儀器與電路的相互配合，完成實際測試過程，達到與實際儀器教學(xué)的相同目的。此外，實驗課程的遠(yuǎn)程教學(xué)一直是一個很大的難題，它不像理論課的遠(yuǎn)程教學(xué)，可以通過下載教學(xué)課件、教學(xué)資料、在線點播、收看電視教學(xué)節(jié)目等形式進行。第二種方法是讓學(xué)生郵購專為教育制造的廉價實驗儀器，學(xué)生自己在家中做實驗，目前國外一些遠(yuǎn)程教育機構(gòu)采用的就是這種方法。從這個意義上說，虛擬儀器技術(shù)在實驗教學(xué)上的應(yīng)用是實驗課程遠(yuǎn)程教育發(fā)展的突破點和轉(zhuǎn)折點。從硬件的角度講，計算機是虛擬儀器的硬件基礎(chǔ)，一般的實驗室都擁有相當(dāng)數(shù)量的計算機，只需要購買一些相關(guān)的虛擬儀器硬件，就可以構(gòu)建虛擬儀器系統(tǒng)。一些發(fā)達國家的高等院校已將虛擬儀器作為常規(guī)的實驗儀器在學(xué)生實驗中應(yīng)