[01389061]基于LabVIEW的单双臂电桥仿真实验系统

1、课题来源与背景： 本研究成果来源于自选项目。 在当前的物理实验教学中,由于时间、空间、教学资源的限制,在面向大批量学生的实验教学的过程中“依葫芦画瓢”模仿式教学模式长期存在,同时,教学中广泛使用“黑盒子”式仪器,严重影响着实验教学目标的实现与实验教学质量的提高。提高实验教学质量的关键是创建培养大批量学生自主学习能力的教学模式,该仿真实验系统结合“互联网+教育”,可有效弥补师资力量的限制,可远程实时指导学生学习,节约教学成本,实现其经济效益和社会效益的最大化。 2、技术原理及性能指标： 该系统针对大学物理实验中的“电桥法”测电阻实验,理论上统一了直流单臂电桥和双臂电桥中流过检流计的电流强度计算公式,系统集直流单臂、双臂电桥测试功能于一体,通过虚拟仿真的方法实现了单臂电桥和双臂电桥的全部功能。 2.1 提供了单、双臂电桥理论学习界面,通过鼠标点击前面板仪器元件接线区域,可切换实验模式,可在相应仪器元件的接线方法下完成单、双臂电桥仿真实验操作。 2.2 检流计输出/内接可选择,当选中其内接检流计时,内置检流计开始工作,输出端检流计示数为零,并自动隐藏;当选择输出端检流计时,该检流计工作,内接检流计示数为零,并且检流计表盘数字自动隐藏。 2.3 可通过“细调（R1）”对电阻箱R1的值在0-1范围内进行细调,突破了电箱的最小调节值,使得实验测量更加精确。 2.4 通过控件可让待测电阻Rx 的值在前面板上显示出来,方便操作和读数。 2.5 可进行不确定度运算,操作时先显示出待测电阻的不确定度 的值,再通过控件操作表示出Rx的完整测量结果。 3、技术的创造性与先进性： 通过科技查新,虽然有文献从不同角度与该项目的部分研究内容有一定相关性,但在文献检索范围内检索到的国内公开发表的中文文献中,未见其他与该项目查新点内容相同的公开文献报道。主要创新性成果为：突破了电箱的最小调节值;统一了直流单、双臂电桥检流计的计算公式;实现了接线图联动程序和不确定度运算及实验结果的完整表达。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性： 该成果技术成熟,易于调试和使用,兼容性好,在虚拟仿真实验教学资源建设和信息化教学方面有广泛的应用。由于该成果形式为计算机软件,以虚拟仿真实验的形式进行教学,因此使用安全程度高,危险性小。 5、应用情况及存在的问题： 经河南广播电视大学等单位使用,结果表明该项目能有效进行虚拟仿真实验教学,效果良好。 在推广的过程中,也会遇到一些问题,如：高校教师中相应LabVIEW应用型人才缺乏,虽然有这样问题的存在,但是并不影响其光明的应用前景。近年来,计算机、移动互联终端设备和网络技术的飞速发展, “互联网+”技术已在经济社会的方方面面起到了巨大的积极影响,但是在教育方面还处在起步阶段,还有很大的发展空间。 基于LabVIEW的单臂、双臂电桥仿真实验系统的设计与开发,以 LabVIEW 图形化的编程语言为开发工具,该实验系统功能完备、形象逼真、使用方便,从理论讲解到仿真实验操作,再到不确定度的运算,提供了完整的实验过程,可以帮助学生快速掌握大学物理实验课程的特点。该仿真系统提供了仪器元件的接线方法,并在不同的模式下联动相应的接线方式,可以有效辅助教学,提高学生的学习兴趣和积极性,加深学生对物理实验原理的理解,增强教学效果。该系统还可以生成的应用程序（EXE）,并在校园网上共享,开展信息化教学,方便学生学习。该仿真实验系统能够解决许多其他实验系统不能解决的问题,具有很大的应用前景。