論電子技術試驗中對虛擬儀器的有效運用

歐陽斌

摘 要：在計算機技術、測試儀器及相關技術的發展背景下，儀器接口總線方式不斷豐富和完善，為電子技術試驗中虛擬儀器的運用提供了基礎。相比于傳統儀器，虛擬儀器實現了應用功能及范圍上的延展，在電子技術試驗中提供了更為方便、快捷、靈活的應用方式，其實踐價值效力毋庸置疑。時至今日，有關電子技術試驗中對虛擬儀器有效運用的學術研究備受關注，并成為現代科技發展的重要議題。本文基于對虛擬儀器的概述及分析，就其在電子技術試驗中的有效運用進行了探究。

關鍵詞：虛擬儀器 電子技術試驗 有效運用

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（a）-0051-02

自20世紀80年代“虛擬儀器”概念提出以來，其在歷經了30多年的探索后獲得了長足發展，并且技術醇熟度越來越高，在多個應用領域發揮重要作用。相較于其他技術，虛擬儀器技術具有高性能、強擴展性、節約時間以及無縫集成等特點優勢。在電子技術試驗中，虛擬儀器的有效運用，構建了一個全新的系統，為學習者提供了很好的便利操作平臺。在具體的實踐中，只有全面深刻了解虛擬儀器，才可對電子技術試驗進行有效指導，這也是本文的構思路線。

1 虛擬儀器概述

信息化時代，虛擬儀器作為通信、電子、計算機等現代科學技術集約發展的產物，在科研、教學、測控等領域得到了廣泛應用，并且發揮了重要作用。本節從概念與特點兩個維度上對虛擬儀器進行了概述，為其有效運用作鋪墊。

1.1 概念

20世紀80年代，美國儀器公司NI率先提出了虛擬儀器概念，在傳統儀器領域引發了異常重大變革。綜合來看，NI公司提出的虛擬儀器概念，其核心思想是“軟件即儀器”，它通過對計算機技術、網絡技術以及儀器技術的串聯應用，充分發揮了計算機智能資源的有效性，并生成全新的虛擬儀器系統。在此過程中，虛擬儀器的構建包括電腦或工作站、軟件和I/O部件。其中，I/O部件既可以是獨立儀器，又可以是模塊化儀器、數據采集板抑或傳感器等，很直觀地呈現圖形編程語言，因而在不同工程應用和行業測控的用戶中備受歡迎。通過虛擬儀器的圖形化語言和程序框圖，能夠清晰、自然地顯示當前數據流，并通過地圖化的用戶界面，直觀地顯示數據，更便于數據的查閱、修改等操作。目前，很多高校針對教學需求研發了虛擬儀器，并實現了時頻分析、示波器、記錄儀、信號源以及頻譜分析儀等多樣化功能，對推動電子技術試驗發揮了重要作用。

1.2 特點

隨著微機技術發展及應用，虛擬儀器的種類十分繁多，根據其總線方式的不同，可分為插卡型虛擬儀器、并行口市虛擬儀器、GPIB總線方式虛擬儀器、VXI總線方式虛擬儀器以及PXI總線方式虛擬儀器。其中，基于計算機內數據采集卡與專用軟件結合的插卡型虛擬儀器，價格相對昂貴，并且受PC機機箱及總線限制。而并行口式虛擬儀器，將各種集成硬件容納在一個采集盒內，能夠完成各項測量測試儀器的功能，且可直連筆記本計算機，方便使用。GPIB總線方式的虛擬儀器，實現了單臺手工操作向大規模自動測試系統的發展，能夠同時串聯多臺儀器組合應用，數據獲取精度高。VIX總線方式的虛擬儀器，具有標準開放、結構緊走、同步定時準確等有點，尤其適用于中大規模自動測量系統以及精度、速度要求高的場景，是其他虛擬儀器所不能比擬的。PXI總線方式虛擬器，具有高度的可擴展性優勢，其與臺式PC的性價比結合，勢將成為未來虛擬儀器平臺。

2 電子技術試驗中虛擬儀器的有效運用

以當前的虛擬儀器技術發展形態來看，其在電子技術試驗中的運用發揮了重要作用。如上分析，不同總線方式的虛擬儀器各有所長，在電子技術試驗中的運用要求存在差異。作者結合上述理論，以電子技術試驗實例為基礎，提出了以下幾種虛擬儀器有效運用策略，以供參考和借鑒。

2.1 二極管伏安特性曲線試驗

針對二極管導體進行的伏安特性曲線試驗，能夠真實反映二極管電阻的變化規律，是物理學常用的圖像試驗法之一。在具體的試驗操作中，應按照導線順序將二極管電阻、虛擬信號發生器以及虛擬試波器進行有效連接，并認真予以檢查，在多方面確認無誤后，再打開虛擬儀器和計算機進行相關試驗操作。同時，為了保障虛擬儀器可以達到適合值，還需根據計算機顯示屏的呈現數值變化對虛擬儀器進行調整，從而提高二極管伏安特性曲線試驗數據精準度。此后，通過多次調整虛擬儀器最終得到合適的通道值、衰減幅度值，繼而獲得穩定的波形，即二極管伏安特性曲線。對比傳統試驗演示方式，虛擬儀器在電子技術試驗中的運用，能夠有效保證數值精準度，且操控準確。在此過程中，就需注重利用現代計算機中的基礎資源，根據引進軟件或儀器模塊進行語言環境下的編寫。

2.2 共射極單管放大電路試驗

在共射極單管放大電路試驗中，首要保障相關器材連接正確，有效地將電容、電阻連接起來，以免影響試驗結果?；诖?，試驗者還需對靜態工作點進行設置優化。常規上來講，信號幅度偏小時，則合理選擇較低的靜態工作點，不僅可以有效減少電能消耗，同時亦利于降低放大器噪音。在此過程中，要著重保障傳輸信號不能失真。此類電子技術試驗中，合理選擇靜態工作點的關重原因在于，靜態工作點選擇不當會造成飽和失真或截止失真等現象發生，是綜合測量靜態工作點影響關重因素的重要試驗。在虛擬儀器的運用過程中，試驗者可根據不同應用形式發現弊端，從而分析可能存在的編程失誤等情況，有效提升虛擬儀器的使用功能。

2.3 單極低頻放大器演示試驗

在單極低頻放大器演示試驗中，要將電阻、變阻器以及虛擬示波器等器件連接在一起，確保整個操作過程無誤。在此過程中，虛擬儀器運用作用體現為顯示電壓波，繼而根據所需的頻率及波形，放在正確的時間和幅度上，最終獲取有效波形。而這個波形正是通過虛擬儀器調整得來的低頻放大器輸入和輸出電壓波形。在此過程中，試驗者勢必會用到計算機的實用功能，包括數據分析、數據采集、數據處理、傳輸控制等，同時在同一PC機上實現虛擬儀器的不同功能，如數字存儲示波器、智能信號發生器、頻譜信號分析儀器等?；谔摂M儀器有效運用的電子技術試驗，完成了對常規儀器的取代，并由此生成自行設計的操控方式，最終獲取不同形式表達的檢測數據。

3 結語

總而言之，電子技術試驗中對虛擬儀器的有效運用，具有十分重要的價值及意義。未來隨著計算機技術發展，虛擬儀器技術將更加醇熟，其采用總線方式可能會出現更加多元的變化，在電子技術試驗中的運用功能不斷延展。由于個人能力有限，加之虛擬儀器技術不斷革新，本文做出的研究可能存在不足。因此，作者希望學術界大家持續關注此課題研究，深刻解讀虛擬儀器的概念及特點，根據不同電子技術試驗要求及需求，提出更多有效運用虛擬儀器的建議或策略，并藉此推動我國電子技術發展。

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