[發明專利]一種電子測量教學設備及其使用方法

無效

• 申請號: 200910091195.4
• 申請日: 2009-08-13
• 公開（公告）號: CN101630461A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 路輝;毛可飛
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明屬于虛擬儀器技術領域，具體涉及一種電子測量教學設備及其使用方法。

背景技術

目前各類院校廣泛開展了電子測量以及相關課程。為提高教學效果、培養學生的動手能力，各類院校也同步開展了電子測量實驗教學。電子測量教學實驗環境是開展電子測量實驗教學的基礎，傳統電子測量教學實驗環境由獨立和真實的電子測量教學設備組成，開展實驗教學需要大量的電子測量教學設備，如：示波器、邏輯分析儀、數字信號發生器、頻譜分析儀、計數器、萬用表等。

眾所周知，電子測量教學設備成本高，實驗環境初期建設投入大。另外，電子測量教學設備更新迅速，電子測量實驗環境后期維護和保障的支出很大。受到教學經費的制約，部分院校電子測量實驗教學環境的建設水平有限，影響了教學質量和效果的提升。

再者，電子測量教學設備功能專一，為滿足教學任務，需采購多種電子測量教學設備，并將這些設備常年保留在實驗室中，既增加了電子測量教學實驗環境的管理難度，又造成了電子測量教學設備的資源浪費。

另外，電子測量教學設備無法實現環境噪聲和定量干擾等特殊實驗內容，限制了電子測量實驗教學內容的豐富，制約了電子測量以及相關課程教學水平提高。

近年來隨著計算機技術和虛擬儀器技術的發展，虛擬儀器的理論被應用到教學領域中，主要有兩個方向的發展，其一是完全利用計算機系統虛擬計算和顯示來實現虛擬儀器，學生在這種電子測量教學設備下開展實驗教學，其成本很低，但是其不能提供給學生實際儀器的真實操作感覺；另一種是僅利用計算機系統的運算處理功能，并配合信號采樣硬件進行真實信號的采集和運算，來實現電子測量教學設備，這也是一種獨立和真實的電子測量教學設備，只是部分運算功能由計算機系統來實現和代替，因此這類電子測量教學設備具有獨立和真實的儀器設備的所有不足，并且由于采樣硬件的實現難度和價格都很高，該類電子測量教學設備可以實現的功能有限、制造的成本較高。

發明內容

本發明的目的是提供一種成本低、實驗內容多、功能變換靈活的電子測量教學設備及其使用方法。本發明所述的電子測量教學設備及其使用方法，利用計算機系統實現實驗界面的虛擬顯示，利用模擬硬件接口模塊進行實驗中的硬件操作。首先，降低了電子測量教學設備的采購成本和維護成本；其次，可以提供原有電子測量教學設備無法提供的實驗內容；另外，易于進行實驗內容轉換、功能升級，從而提高電子測量以及相關課程教學水平和教學效果。在本發明所述的電子測量教學設備上，學生可以通過自主分析和實際操作學習，掌握電子測量設備原理多方面的基礎理論知識以及實際應用。

本發明是一種電子測量教學設備，該設備包括計算機系統，第一模擬硬件接口模塊、……、第N模擬硬件接口模塊，第一外部總線、……、第N外部總線，第一偽連接電纜、……、第M偽連接電纜，其中N為小于16的正整數，M為不大于4N-4的正整數；其中計算機系統由顯示器、主機系統、第一外部總線接口、鍵盤鼠標和存儲設備組成，第一外部總線接口和存儲設備位于主機系統機箱內，顯示器以及鍵盤鼠標位于主機系統機箱外。主機系統和顯示器連接，并向顯示器輸出信號；鍵盤鼠標和主機系統連接，并向主機系統輸出信號；第一模擬硬件接口模塊通過第一外部總線和位于主機系統內的第一外部總線接口進行連接和數據交換，……，第N模擬硬件接口模塊通過第N外部總線和位于主機系統內的第一外部總線接口進行連接和數據交換。

本發明一種電子測量教學設備的使用方法主要是通過計算機系統和模擬硬件接口模塊配合工作，提供給操作者電子測量教學設備的顯示和操作，完成電子測量實驗教學內容。本發明通過主機系統內部的第一外部總線接口、模擬硬件接口模塊內部的第二外部總線接口、第一外部總線、……、第N外部總線，進行計算機系統與模擬硬件接口模塊的雙向數據傳輸。操作者通過第一偽連接電纜、……、第M偽連接電纜連接第一模擬硬件接口模塊、……、第N模擬硬件接口模塊中的各第一偽電路接口、第二偽電路接口、第三偽電路接口和第四偽電路接口，上述N個模擬硬件接口模塊中的各偽電路接口可根據實驗需要進行連接，進行實驗線路的搭建，通過鍵盤鼠標、各按鍵旋鈕對電子測量教學儀器的實驗參數進行設置，通過顯示器觀察和分析實驗結果，最終完成實驗過程或學習計劃，實現電子測量實驗教學的教學目標。

本發明的優點在于：

(1)本發明電子測量教學設備結合了虛擬儀器和實際儀器的特點，制造成本和維護費用都大幅低于傳統電子測量教學設備；