《虛擬儀器技術》教學大綱

《虛擬儀器技術》教學大綱課程編號：13180223英文名稱：VirtualInstrumentTechnology學分：2學時：總學時32學時，其中理論32學時先修課程：電路原理、電子技術、傳感與檢測技術課程類別：專業(yè)方向課授課對象：機械電子工程專業(yè)測控技術方向學生教學單位：機械與電氣工程學院修讀學期：第6學期一、課程描述和目標《虛擬儀器技術》將儀器科學與計算機技術相結合，采用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件完成各種測試、測量和自動化應用，是機械電子工程專業(yè)學生的選修課程之一。通過本課程的學習，使學生掌握虛擬儀器系統(tǒng)的基本構成及基本設計思想，學習應用圖形化語言進行編程和設計，掌握LabVIEW軟件的應用。以基于LabVIEW圖形化編程語言的虛擬儀器開發(fā)平臺為基礎，學習掌握LabVIEW編程環(huán)境、編程方法、數據采集、信號分析與處理等方面的內容。同時在掌握基本理論知識和編程方法的基礎上，能夠從測量問題的本身出發(fā)，通過題目分析，電路組成等設計合理的測量方案，利用數據采集卡和相應的硬件設施，解決實際的測量問題。使學生掌握虛擬儀器系統(tǒng)軟件的設計方法，提高計算機技術綜合應用的能力。課程目標1：了解并掌握虛擬儀器的工作原理及工作過程；掌握利用圖形化虛擬儀器開發(fā)平臺進行虛擬儀器設計的方法與技術。課程目標2：了解自行設計的基于網絡的虛擬實驗室平臺軟件及其使用方法；掌握虛擬數字存儲示波器、虛擬頻譜分析儀以及基于USB總線和PCI總線的數據采集系統(tǒng)的設計方法。課程目標3：能夠針對復雜機電工程問題，初步具備設計虛擬儀器硬件系統(tǒng)，并利用虛擬儀器軟件平臺編寫虛擬儀器軟件系統(tǒng)的能力。課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點課程目標權重指標點3-1.能夠對特定需求的機械產品、零部件、傳動與控制、機械制造過程等復雜機電工程問題進行方案設計。課程目標10.4課程目標20.6指標點4-1.能夠綜合運用所學科學原理并采用科學方法，針對復雜機電工程問題制定實驗方案，建立實驗系統(tǒng)，按照合理步驟進行實驗并獲取數據。課程目標20.6課程目標30.4教學內容、基本要求與學時分配序號教學內容基本要求及重、難點（含德育要求）學時教學方式對應課程目標1虛擬儀器概述了解虛擬儀器的基本概念，虛擬儀器的體系及虛擬儀器面臨的挑戰(zhàn)；掌握虛擬儀器的軟件結構和虛擬儀器的軟件開發(fā)過程。2講授式啟發(fā)式課程目標12LabVIEW的開發(fā)環(huán)境及開發(fā)入門熟悉LabVIEW開發(fā)環(huán)境；掌握工具模板、控件模板、函數模板機器參數設置；熟悉各種工具使用方法。2講授式練習式課程目標23數據對象類型與操作熟悉數值型對象、布爾型對象、字符串對象適用場合及其屬性設置和操作；注意局部變量與全局變量使用中的區(qū)別及注意事項。2講授式啟發(fā)式練習式課程目標24數組、簇與圖形顯示了解數組、簇的概念、創(chuàng)建及其操作；熟悉圖形顯示常用的控件。2講授式練習式課程目標25結構控制及文件的I/O管理熟悉各種程序結構特點和區(qū)別、掌握其使用方法；了解文件I/O的操作節(jié)點分類、文件類型；熟悉波形文件的操作、測量數據文件操作方法。2講授式討論式課程目標26數據采集方案了解數據采集系統(tǒng)的結構，熟悉在MAX中添加DAQ?mx任務及通道的方法；初步掌握基于DAQ任務的程序設計；了解常用信號調理類型；熟悉添加和設置SCXI系統(tǒng)的方法。2講授式練習式討論式課程目標2課程目標37儀器控制方案了解GPIB、VXI、VISA、IVI儀器總線功能；熟悉LabVIEW中的儀器控制模板；初步掌握儀器控制程序設計方法。2講授式啟發(fā)式練習式課程目標2課程目標38信號產生與信號處理熟悉波形產生VI和監(jiān)視、波形測量工具的特點及使用方法；掌握信號的時域處理、頻域處理方法；了解窗函數的概念；掌握數字濾波器對波形調理的使用方法。2講授式啟發(fā)式練習式課程目標2課程目標3合計32四、課程教學方法采用集中講授、小組討論、上機練習等教學方式。五、學業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構成與要求課程考核注重形成性和終結性評價相結合，考核內容主要由平時作業(yè)、課題匯報、期末考核組成，均按百分制計分，其中期末考核成績占60%、平時作業(yè)成績占20%、課題匯報成績占10%、課堂表現成績占10%。2.課程目標達成考核與評價序號教學環(huán)節(jié)課程目標1（分值）課程目標2（分值）課程目標3（分值）合計1平時作業(yè)10100202課堂表現334103課題匯報055104期末考試20202060課程目標對應分值333829100（二）考核與評價標準1.平時成績考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)按時完成，90%以上的作業(yè)內容齊全，基本知識點理解、掌握到位。能夠利用理論知識識別、分析紡紗領域相關專業(yè)問題。按時完成，70%以上的作業(yè)內容齊全，基本知識點理解、掌握較到位。能夠較好利用理論知識識別、分析紡紗領域相關專業(yè)問題。延時完成，60%以上的作業(yè)內容齊全，基本知識點理解、掌握基本到位。利用理論知識對紡紗領域相關專業(yè)問題有一定的識別、分析。不交和補交，50%以下的作業(yè)內容齊全，基本知識點理解、掌握有偏差。不能利用理論知識對紡紗領域相關專業(yè)問題進行識別、分析。2.課題匯報課題匯報根據匯報題目及評分標準進行打分（百分制）。3.期末試卷考核與評價標準根據課程目標及教學內容，設計期末考核試題，綜合檢驗學生對課程相關知識的掌握、綜合應用及解決復雜問題的能力，根據考試題目設計相應評分標準。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《虛擬儀器技術》，周冀馨主編，機械工業(yè)出版社，2018年1月版。（二）參考資料1．《虛擬儀器技術分析與