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基于Lab VIEW的虚拟实验仪器的研究与开发

作　者: 丁翠菲
导　师: 赵圣之；刘仰华
学　校: 山东大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 虚拟仿真实验 Action Script Flash
分类号: TP391.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


实验教学是许多学科特别是理工科教学中的重要环节之一,实验教学相对于理论教学更具有直观性、实践性和创新性。虚拟仪器是一种功能意义上的测量和控制仪器,是具有仪器功能的软件、硬件的组合。它充分利用计算机技术,在基本硬件的支持下,通过调用相应的高级软件模块来完成数据的采集、控制、分析、处理以及结果储存和显示,从而实现各种传统仪器的功能。虚拟仪器的出现可以有效地解决这个问题。在通用计算机平台上,根据测试任务的需要来定义和设计仪器的测试功能,充分利用计算机来实现和扩展传统仪器功能,开发结构简单、操作方便、费用低的虚拟实验仪器,包括数字示波器、频谱分析仪、函数发生器等,既可以减少实验设备资金的投入,又能为学员做创新性实验、掌握现代仪器技术提供了条件。虚拟仿真实验系统是一个融合了多种技术和思想的研究领域,将虚拟仿真实验室概念与教学实验相结合,是对常规实验领域的开拓和发展。本文主要研究基于网络的《物理实验》课程虚拟实验室的设计与实现。论文在讨论当前虚拟仿真、虚拟实验室的研究成果基础上,分析了当前流行的各种虚拟实验技术,并结合物理实验的特点和网络教学的基本要求,从技术可行性、系统性能和经济上考虑,提出了基于Flash技术,结合PHP后台程序、MySQL数据库技术,来构建一个易推广、易实现、效率较高、实验效果较好的网络虚拟实验室解决方案。针对该虚拟实验室系统实现过程中的技术难点,本文深入阐述了重要功能的具体实现过程,如Flash中Action Script脚本的使用、仪器连接正确性检测、数据库的设计及与Flash之间的通讯等。通过本仿真实验室,学生可以不受地点、时间以及实验设备的限制,简单、快速、廉价、高效地进行物理课程实验,该系统有一定的应用和推广价值,本文提出的设计思想和实现方法也是对仿真实验室系统这个领域的一次有意义的尝试。本论文的内容安排如下：第1章为绪论。主要介绍本课题的研究目的和意义,国内外研究现状及发展趋势,课题的主要研究内容及其论文的组织结构。第2章从理论层面分析了当前构建虚拟仿真系统所采用的几种关键技术。以及几种关键技术的比较和技术方案选择的原则,说明了选择Flash技术来构建虚拟实验室的理由。第3章论证了针对选择的Flash技术制订的虚拟实验室构建方案；详细说明虚拟仪器元件的制作、实验场景的制作、交互功能的实现等问题；介绍了用Flash技术,利用后台程序PHP和MySQL数据库,开发基于Web虚拟实验室的具体设计思路。第4章提出了一个完整的网络虚拟物理实验室的界面及具体功能和操作方法。第5章对本文的研究成果以及课题的不足之处进行了总结,同时对基于Web虚拟实验室的发展进行了展望。并提出虚拟实验室进一步完善的方向。

全文目录


摘要  8-10
ABSTRACT  10-11
第一章 绪论  11-23
  1.1 研究的目的、意义  11-12
  1.2 虚拟实验室在国内外发展状况  12-16
    1.2.1 国外研究现状  13-15
    1.2.2 国内研究现状  15-16
  1.3 主要目标  16-17
  1.4 虚拟仪器及其发展  17-21
    1.4.1 虚拟仪器的概念  17-20
    1.4.2 虚拟仪器的构成  20
    1.4.3 虚拟仪器的特点及发展趋势  20-21
  1.5 论文组织结构  21-23
第二章 系统关键技术分析  23-29
  2.1 构建虚拟实验室的几种关键技术  23-25
    2.1.1 VRML虚拟现实技术  23-24
    2.1.2 基于ActiveX技术的远程仿真实验  24
    2.1.3 Flash技术  24-25
    2.1.4 Java技术  25
  2.2 多角度技术方案分析  25-28
    2.2.1 从实验场景角度分析  25-26
    2.2.2 人机交互能力分析  26
    2.2.3 数据处理能力分析  26
    2.2.4 平台适应性分析  26
    2.2.5 网络传送性能分析  26-27
    2.2.6 网络编程性能分析  27
    2.2.7 面向对象编程性能分析  27
    2.2.8 与其它编程语言的接口分析  27
    2.2.9 技术的可实施性分析  27-28
  2.3 技术方案选择  28-29
第三章 网上物理虚拟实验室的设计与实现  29-42
  3.1 基于Flash技术的物理仿真实验的实现  29-38
    3.1.1 软件功能总体设想  29
    3.1.2 仿真实验的开发过程  29
    3.1.3 仿真实验的具体制作过程  29-30
    3.1.4 仿真仪器的制作  30-31
    3.1.5 实验交互操作的实现  31-37
    3.1.6 实验数据处理  37
    3.1.7 实验中测量误差  37-38
  3.2 Flash动画与服务器信息的交互  38-42
    3.2.1 Web交互环境的构建  38-39
    3.2.2 Flash与后台服务器通讯(PHP)  39-42
第四章 物理虚拟实验室的构建  42-49
  4.1 系统功能  42-45
    4.1.1 系统的软件结构  42-44
    4.1.2 3D展示功能的实现  44
    4.1.3 电子实验报告的生成与管理  44-45
  4.2 物理虚拟实验室的整合与发布  45-49
    4.2.1 物理虚拟实验室内容整合  45-48
    4.2.2 物理虚拟实验室的发布  48-49
第五章 总结与展望  49-51
  5.1 总结  49-50
  5.2 进一步设计与构想  50-51
参考文献  51-54
致谢  54-55
学位论文评阅及答辩情况表  55

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 教学机、学习机
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