基于LabVIEW的检测技实验无纸化及无纸化管理实现毕业论文.docx

1、基于LabVIEW的检测技实验无纸化及无纸化管理实现毕业论文基于LabVIEW的检测技实验无纸化及无纸化管理实现毕业论文 目 录第一章 绪论 11.1课题来源 11.2课题开发设计的国内外的发展状况 11.3 选题背景与意义 21.4 课题的主要设计内容 41.5课题设计的总体方案 51.6 本章小结 5第二章 课题的简介 72.1实验无纸化的简介 72.2图形界面设计 82.3本章小结 9第三章 虚拟仪器技术简介 103.1 虚拟仪器技术发展及国内外研究现状 103.2 虚拟仪器的组成及主要特点 113.3 Labview的模块分析 133.3.1 Labview的工具模块 133.3.2

2、Labview的控件选板 143.3.3 Labview的函数选板 153.3.4 Labview的测量I/O选板 173.4本章小结 17第四章 实验无纸化及无纸化管理图形界面设计的内容 194.1 无纸化实验文件的管理 194.2 无纸化实验测试平台的选择 204.3无纸化实验报告页的选择 224.4无纸化实验数据库的管理 244.5 本章小结 25第五章 实验无纸化及无纸化管理界面设计的总体方案 265.1教师登陆界面的设计 265.1.1教师登陆模块 265.1.2 密码的设定与修改模块 285.1.3教师登陆的身份验证模块 295.1.4教师登陆信息保护模块 31 5.2 学生登陆界

3、面的设计.315.2.1学生登陆模块 315.2.2实验倒计时的模块 335.2.3学生登陆的身份验证模块 345.2.4实验指导书选择的模块 355.2.5登陆成功与失败的提醒模块 365.2.6学生登陆信息保护模块 375.2.7读取实验报告页模块 385.3教师批改学生的无纸化实验报告的界面设计 415.4发布应用程序 425.5生成网页 475.6本章小结 47第六章设计的调试 486.1学生登陆系统调试 486.1.1学生登陆成功的调试 486.1.2学生登陆失败的调试 496.1.3学生登陆倒计时的调试 496.2教师登陆系统调试 506.2.1教师登陆成功的调试 506.2.2教

4、师登陆失败的调试 516.3生成可执行程序调试 526.4本章小结 52第七章总结与展望 547.1遇到的困难 547.1.1学生登陆界面设计时候的困难 547.1.2教师登陆界面设计时候的困难 547.2设计收获与心得 547.3技术展望 55致 谢 56参 考 文 献 57附录A 程序后面板（登陆系统） 58附录B 登陆系统的前面板 60附录C 批改系统的前面板 62附录D 批改系统的程序图 63附录E 学生做实验的界面系统 64附录F 实验指导书的界面前面板 65附录G 实验指导书的界面后面板 66第一章 绪论1.1课题来源 本课题来源于南京工程学院自动化学院测控技术与仪器专业的省级项目

5、。1.2课题开发设计的国内外的发展状况 无纸化实验，是指各大高校可以利用现代化的网络技术进行实验教学。主要传媒工具是计算机等现代化实验工具，可以实现不用纸张和笔进行各种各样的实验。从二十世纪末开始，在本世纪初逐渐增加，预计在本世纪中世纪达到普及。无纸化实验,即不用纸张也不用实际的实验器材，而是在无纸化的实验室中,学生利用计算机、应用软件、通信网络去单独完成实验，从而学生可以从中真正的有所收获，这样一来也可以避免抄袭的现象。尽管未来几十年之内也不能全部变成无纸化实验，但随着更多的信息都是以数字或电子的形式储存和维护，因此，高校实验室的更新应用也就浮出水面。未来的科技将毫无疑问的会使我们越来越走向

6、无纸化实验。实验是理工科学生的重要学习任务之一,完成实验报告是其中必不可少的环节。学生在撰写实验报告时,对其中表格、图形和数据的处理等都是依靠手工完成,既费时又容易出错,相当的难完成波形的绘制，而且浪费纸张，纸张来源于砍伐树木森林，这样一来就会加重生态环境的负担，同时,教师也要耗费大量时间批阅实验报告并进行统计分析，这样既浪费人力，物力，又浪费财力，不仅如此，而且教学质量也不高，因为这样的做完实验后，有学生课下去用笔完成实验报告，这样就给一些懒惰的学生想抄袭带来了机会，这样会让这些懒惰的学生进入恶性循环，影响教学质量。基于LABVIEW的“检测技术”实验无纸化及无纸化管理实现 图形界面设计，国

7、内外的研究人员都看到了它的实际意义，所以都在不余遗力的研究、创新、降低其成本，提高它的稳定性，减少它的误差。现如今，该项研究已经趋向于成熟，但又尚未完全成熟的状态。如果投入使用，将特别的省时省力，节省资源，而且可以为保护环境做一定的工作，但是由于对其硬件要求较高，所以现如今，还没有完全可以投入使用，只是还在研究中。自计算机学科率先实行无纸化的改革，并赢得世界各国的教育界各方面专家的一致好评以来，能否将这一全新的形势稼接到学校的实验中去，一直是教育工作者潜心研究的课题。1.3 选题背景与意义 背景是现在各个高校基本上都是运用传统的看得见的实际的实验器材进行教学实验，这样有很多弊端，实验器材的维护

8、与保养的费用，实验器材的老化，学生做实验时候，相互抄袭的不良行为，课下的实验报告的填写绘制的困难，教师批改实验报告的费时费力。无纸化实验，是指各大高校可以利用现代化的网络技术进行实验教学，提高教学质量与效率，解决学生试验后写实验报告绘制波形及计算实验数据的苦恼。实验无纸化的主要传媒工具是计算机等现代化实验工具，可以实现不用纸张和笔进行各种各样的实验。从二十世纪末开始，在本世纪初逐渐增加，预计在本世纪中世纪达到普及。无纸化实验,即不用纸张也不用实际的实验器材，而是在无纸化的实验室中,学生利用计算机、应用软件、通信网络，虚拟的实验器材去单独完成实验，并且在计算机上进行波形的绘制和对实验数据进行处理

9、，从而从中有所收获。尽管未来几十年之内也不能全部变成无纸化实验，但随着更多的信息都是以数字或电子的形式储存和维护，因此，高校实验室的更新应用也就浮出水面。未来将会使我们越来越走向无纸化实验。实验是理工科学生的重要学习任务之一,完成实验报告是其中必不可少的环节。学生在撰写实验报告时,对其中表格、图形和数据的处理等都是依靠手工完成,既费时又容易出错,而且浪费纸张，纸张来源于砍伐树木森林，这样一来就会加重生态环境的负担，同时,教师也要耗费大量时间批阅实验报告并进行统计分析，这样既浪费人力，物力，又浪费财力，不仅如此，而且教学质量也不高，因为这样的做完实验后，有学生课下去用笔完成实验报告，这样就给一些

10、懒惰的学生想抄袭带来了机会，这样会让这些懒惰的学生进入恶性循环，影响教学质量。自计算机学科率先实行无纸化的改革，并赢得教育界各方面专家的一致好评以来，能否将这一全新的形势稼接到学校的实验中去，一直是教育工作者潜心研究的课题。伴随教育改革的步伐，无纸化改革也势在必行。其实际意义是该系统直接服务于各个学校的实验中。便于学生做实验和老师的审阅批改。这种新模式顺应了教育改革的新形势，是一次改革创新，具有时代特色。充分调动学生多感官活动，培养了学生综合能力。多感官协调使学生情绪振奋。解除了教师批卷的繁重劳动，其反馈的即刻性特点使学生在第一时间里获得成绩信息,计算机的统计、分析功能使教师获得各项准确的数据

11、资料，为快速进行学科成绩分析提供条件。传统实验决定了教师的批改量大，学生等待信息反馈的时间长，教师在数据统计处理过程中的误差决定了成绩分析的可靠程度存在折扣，这些问题在无纸化考试过程中，通过计算机的各种功能得到彻底解决。而且成绩上报可通过网络进行，使得相应的教学管理工作减少中间环节，实现快捷方式。无纸化提高了工作效率和工作质量。节省人力、物力、财力，体现现代管理观念，受到学生、老师和教育管理者的欢迎。这种新模式还具有辐射其他学科的影响力，将不断渗透到相关领域发挥其特殊作用。使用无纸化实验能有效解决各个学校目前实验基本上都是利用传统的实验器材进行实验，社会在进步，创新符合潮流，使用无纸化实验系统

12、已经是各国的各个高校迫切需要。 教师通过对在计算机上的实验报告的批阅，然后第一时间将学生的实验成绩公布到网上，学生便可及时在网络中查阅到自己的成绩以及自己的实验的错误地点并进行修改，从而使学生可以第一时间根据自己的成绩，老师的评语，自己的错误地点，做出后面的学习计划。 无纸化实验可以大大减少重复劳动，它可以使各个环节的单独处理工作串联起来，同时也能处理流程上多环节的任务。可以方便进行各个环节的高效，同时也可以进行不同环节的快速查询。不仅解决了传统实验的效率低下和纸张浪费状况，而且也解决了节省了实际的实验器材的保养维护及维修的费用，节省了高效的实验室的投资，让学校将有限的钱进行最大化的优势。 无

13、纸化实验通过对实验的闭环整合，实现了工作流、信息流和知识流的整合管理，提供了一个科学、开放、先进的信息化实验平台，实现真正的无纸化实验。无纸化实验将学生从繁琐、无序、低端的完成纸张的实验报告中解放出来从事其他事务，整体提高了学生的办事效率和对信息的处理，提高执行力，使学生的大学生活趋于完善。通过网络技术将学校的硬件资源、知识资源、经验资源、制度资源、文化资源等集成在一个平台上进行管理使用，实现各种资源的互相促进和增值，形成正规、科学、开放的学校的制度和文化，保持学校旺盛的生命力，保证学校健康持续发展。 建立起一个紧密、协调、可靠、简单的实验机制，让学校充满活力，促进学校持续发展，彻底消除信息传

14、递中的阻塞、延误、失真，保证正确、及时的反应。 图形界面是指人类用户与计算机系统之间的通信媒体或手段，它是人机双向信息交换的支持软件和硬件。虚拟现实技术、多媒体和可视化对计算机系统的人机界面交互提出了高效、三维和精确的要求，即人机界面具有自然进行三维直接操作的能力，能支持时变媒体，实现三维、精确及隐含的人机交互。图形用户界面的设计是由专业技术人员和设备维护人员设计的，他们对人机界面上能反映的实时数据信息量及其类型、设备运行状态情况很关心，对控制操作希望能够简单、快捷、及时、准确和方便，对于突发故障事件，要求能迅速切换设备和切除报警。 在现代实验中计算机占有重要位置，电子科技的飞速发展，传统的实

15、验方法已经无法满足各大高校的需要。对于数字化、智能化高性能高效率的实验无纸化的需求日益增大。随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，无纸化实验与计算机深层次的结合使得测试仪器领域出现了一种全新的仪器结构即虚拟仪器（VI-virtual instrument）。近年来，虚拟仪器技术发展很快，基于虚拟仪器技术的各种设备不断涌现。 课题就是应用正在蓬勃发展的虚拟仪器技术，即利用微型计算机强大的软件功能和图形环境，并配以对图形界面的研究与开发，在NI公司的虚拟仪器开发平台LabVIEW上研制一种新型的实验系统与教师批改系统-基于LabVIEW的实验无纸化及无纸化实验管理图形界面设计的实验平台，这种实验平

16、台将充分利用计算机软、硬件资源，一台计算机加上labview软件中的虚拟实验器材可替代原来很多实验室的实际的看得见的实验仪器，计算机具有强大的处理能力，以其新颖、清晰的图形曲线显示，方便的数据输出，具有操作方便、性价比高等优点，可以更好地满足高校的实验的要求。1.4 课题的主要设计内容 .实验文件管理 .无纸化实验的运行 .无纸化实验的保存 .实验平台选择 .静态测试平台 .动态测试平台 .实验报告页选择 .箔式应变片性能（电阻应变片特性及应用） .半导体应变计性能 .箔式应变片与半导体应变片性能比较 .电容式传感器特性 .电涡流传感器振幅测量 .光栅的辨向与细分技术 .霍尔传感器的直流激励特

17、征 .相敏检波器原理及特性 .电感式传感器特性（差动变压器性能） .差动变压器测量振动 .数据库管理 .数据库的更新 .数据库的访问 .登陆界面设计 .学生登陆界面的设计 .教师登陆界面的设计 .批改界面设计 .学生实验心得界面设计 .教师评语的界面设计1.5课题设计的总体方案 .学生登陆界面设计 .倒计时方案的设计 .学生姓名学号与数据库相匹配的设计 .学生登陆成功界面提醒设计 .学生登陆失败界面提醒设计 .教师登陆界面设计 .密码的设定与修改的设计 .学生实验界面设计 .学生实验报告页的选择的设计 .学生实验的运行 .学生实验的保存 .教师批改界面设计 .教师界面打分设计 .学生实验总结界

18、面设计 .学生实验心得界面设计 .学生实验数据处理界面设计 .学生实验波形界面设计.教师评语界面设计1.6 本章小结 本章为绪论部分，主要介绍了该课题的选题背景以及研究该课题的意义。随着微电子技术、计算机技术、软件技术、通信技术的迅速发展，新的测量理论，测量方法、测量领域和新的仪器结构不断出现，频率特性测量在现代电子测量中占有重要的地位。自计算机学科率先实行无纸化的改革，并赢得教育界各方面专家的一致好评以来，能否将这一全新的形势稼接到学校的实验中去，一直是教育工作者潜心研究的课题。伴随教育改革的步伐，无纸化改革也势在必行。其实际意义是该系统直接服务于各个学校的实验中。便于学生做实验和老师的审阅

19、批改。这种新模式顺应了教育改革的新形势，是一次改革创新，具有时代特色。充分调动学生多感官活动，培养了学生综合能力。多感官协调使学生情绪振奋。解除了教师批卷的繁重劳动，其反馈的即刻性特点使学生在第一时间里获得成绩信息,计算机的统计、分析功能使教师获得各项准确的数据资料，为快速进行学科成绩分析提供条件。传统实验决定了教师的批改量大，学生等待信息反馈的时间长，教师在数据统计处理过程中的误差决定了成绩分析的可靠程度存在折扣，这些问题在无纸化考试过程中，通过计算机的各种功能得到彻底解决。而且成绩上报可通过网络进行，使得相应的教学管理工作减少中间环节，实现快捷方式。无纸化提高了工作效率和工作质量。节省人力

20、、物力、财力，体现现代管理观念，受到学生、老师和教育管理者的欢迎。这种新模式还具有辐射其他学科的影响力，将不断渗透到相关领域发挥其特殊作用。图形界面是指人类用户与计算机系统之间的通信媒体或手段，它是人机双向信息交换的支持软件和硬件。虚拟现实技术、多媒体和可视化对计算机系统的人机界面交互提出了高效、三维和非精确的要求，即人机界面具有自然进行三维直接操作的能力，能支持时变媒体，实现三维、非精确及隐含的人机交互。图形用户界面的设计现场控制器是由专业技术人员和设备维护人员监管的，他们对人机界面上能反映的实时数据信息量及其类型、设备运行状态情况很关心，对控制操作希望能够简单、快捷、及时、准确和方便，对于

21、突发故障事件，要求能迅速切换设备和切除报警。第二章 课题的简介2.1实验无纸化的简介 无纸化实验，是指各大高校可以利用现代化的网络技术进行实验教学，提高教学质量与效率，解决学生试验后写实验报告绘制波形及计算实验数据的苦恼。实验无纸化的主要传媒工具是计算机等现代化实验工具，可以实现不用纸张和笔进行各种各样的实验。无纸化实验,即不用纸张也不用实际的实验器材，而是在无纸化的实验室中,学生利用计算机、应用软件、通信网络，虚拟的实验器材去单独完成实验，并且在计算机上进行波形的绘制和对实验数据进行处理，从而从中有所收获。尽管未来几十年之内也不能全部变成无纸化实验，但随着更多的信息都是以数字或电子的形式储存

22、和维护，因此，高校实验室的更新应用也就浮出水面。未来将会使我们越来越走向无纸化实验。实验是理工科学生的重要学习任务之一,完成实验报告是其中必不可少的环节。学生在撰写实验报告时,对其中表格、图形和数据的处理等都是依靠手工完成,既费时又容易出错,而且浪费纸张，纸张来源于砍伐树木森林，这样一来就会加重生态环境的负担，同时,教师也要耗费大量时间批阅实验报告并进行统计分析，这样既浪费人力，物力，又浪费财力，不仅如此，而且教学质量也不高，因为这样的做完实验后，有学生课下去用笔完成实验报告，这样就给一些懒惰的学生想抄袭带来了机会，这样会让这些懒惰的学生进入恶性循环，影响教学质量。自计算机学科率先实行无纸化的

23、改革，并赢得教育界各方面专家的一致好评以来，能否将这一全新的形势稼接到学校的实验中去，一直是教育工作者潜心研究的课题。伴随教育改革的步伐，无纸化改革也势在必行。 无纸化实验可以大大减少重复劳动，它可以使各个环节的单独处理工作串联起来，同时也能处理流程上多环节的任务。可以方便进行各个环节的高效，同时也可以进行不同环节的快速查询。不仅解决了传统实验的效率低下和纸张浪费状况，而且也解决了节省了实际的实验器材的保养维护及维修的费用，节省了高效的实验室的投资，让学校将有限的钱进行最大化的优势。 无纸化实验通过对实验的闭环整合，实现了工作流、信息流和知识流的整合管理，提供了一个科学、开放、先进的信息化实验

24、平台，实现真正的无纸化实验。无纸化实验将学生从繁琐、无序、低端的完成纸张的实验报告中解放出来从事其他事务，整体提高了学生的办事效率和对信息的处理，提高执行力，使学生的大学生活趋于完善。通过网络技术将学校的硬件资源、知识资源、经验资源、制度资源、文化资源等集成在一个平台上进行管理使用，实现各种资源的互相促进和增值，形成正规、科学、开放的学校的制度和文化，保持学校旺盛的生命力，保证学校健康持续发展。 建立起一个紧密、协调、可靠、简单的实验机制，让学校充满活力，促进学校持续发展，彻底消除信息传递中的阻塞、延误、失真，保证正确、及时的反应。2.2图形界面设计 图形界面是指人类用户与计算机系统之间的通信

25、媒体或手段，它是人机双向信息交换的支持软件和硬件。虚拟现实技术、多媒体和可视化对计算机系统的人机界面交互提出了高效、三维和精确的要求，即人机界面具有自然进行三维直接操作的能力，能支持时变媒体，实现三维、精确及隐含的人机交互。图形用户界面的设计现场控制器是由专业技术人员和设备维护人员监管的，他们对人机界面上能反映的实时数据信息量及其类型、设备运行状态情况很关心，对控制操作希望能够简单、快捷、及时、准确和方便，对于突发故障事件，要求能迅速切换设备和切除报警。图形用户界面的基本要求 （1）将用户界面操作化繁为简。简短的操作命令，便于快速输入和执行控制信息，简化人机交互对话步骤。必要时屏蔽和捆包一些在

26、运行操作时进行的参数传递和对话细节，而在维护或诊断时可根据一定步骤解开或细查这些参数和对话细节。 （2）尽量将所控制的设备对象的重要参数信息直接反映在主界面上，按照人机交互频率及其重要性要求，排布它们在界面上的显示位置。对象的动态变化重要参数和实时采集的数据信息，宜以图表的形式显示在界面上以便于直观地实时监视和控制。 （3）减少和避免二级菜单操作和控制。现场控制的实时性要求很高，二级菜单不利于提高系统响应速度。适宜于以减少界面上图标的数量和大小来换取直接监控对象的参数可能性及数量。 （4）协调操作界面的显示模式。在实际设备运行过程中，通常会出现的一种矛盾，因此科学合理的协调上述两种界面操作方式

27、的配合是非常重要的一环，必要时要设计以图标对话操作为主的交互界面与以控制命令语句输入为主的交互界面的二重用户界面，用户可以根据需要进行切换操作。 （5）设置安全操作保护措施。通常为了快速启动、控制和运行，所设置的控制口令简短，访问权限和密码较少，因而容易产生误操作，直接危及生产安全和可靠性。对于不符合正常运行操作或逻辑顺序的控制信息输入要给出提示或警告信息，按分类和级别拒绝执行或等待进一步确认后才执行。 （6）设置系统安全运行保护措施。现场控制中，要突出超驰控制的安全保护措施，根据事故发生的原因及类别执行自动切手动、优先减、禁止增和禁止减等逻辑操作，将该控制系统转换到预先设定好的一些安全状态上

28、。图形界面设计原则 （1）顺序原则。即按照处理事件顺序、访问查看顺序（如由整体到单项，由大到小）与控制工艺流程等设计监控管理和人机对话主界面及其二级界面。 （2）功能原则。即按照对象应用环境及场合具体使用功能要求，各种子系统控制类型、不同管理对象的同一界面并行处理要求和多项对话交互的同时性要求等，设计分功能区分多级菜单、分层提示信息和多项对话栏并举的窗口等的人机交互界面，使用户易于分辨和掌握交互界面的使用规律和特点，提高其友好性和易操作性。 （3）频率原则。即按照管理对象的对话交互频率高低设计人机界面的层次顺序和对话窗口菜单的显示位置等，提高监控和访问对话频率。 （4）重要性原则。即按照管理对

29、象在控制系统中的重要性和全局性水平，设计人机界面的主次菜单和对话窗口的位置和突显性，从而有助于管理人员把握好控制系统的主次，实施好控制决策的顺序，实现最优调度和管理。 （5）面向对象原则。即按照操作人员的身份特征和工作性质，设计与之相适应和友好的人机界面。2.3本章小结 本章主要简单介绍了实验无纸化的定义及图形界面的定义。第三章 虚拟仪器技术简介 虚拟仪器（Virtual Instruments 简称VI）是随着计算机技术、现代测量技术、电子仪器技术的发展而产生的一种新型仪器。它彻底改变了传统的仪器观，从根本上更新了测量仪器的概念，代表测量仪器发展的最新方向和潮流，开辟了测量技术的新纪元。 虚

30、拟仪器性能优越，成本低廉，用户可自行配置软件，这使虚拟仪器的应用范围不断扩大，在国内外得到迅速发展。因此，虚拟仪器技术代表了测量仪器发展的方向。用虚拟仪器代替传统仪器是提高仪器设备智能化的行之有效的方法，将虚拟仪器作为重点研究对工业生产、国防、医疗卫生等具有重大意义。3.1 虚拟仪器技术发展及国内外研究现状 美国于1982年研制成功世界上第一台虚拟仪器，此后随着微电子技术、计算机技术、软件设计技术、计算机网络技术的高速发展及它们在电子测量领域的广泛应用，使虚拟仪器技术得到迅猛发展。 美国仪器技术开发和应用的活跃源于1986年美国国家仪器公司推出的LabVIEW软件，它是一种基于图形开发、调试和

31、运行程序的集成化环境。在这个平台上，各专业领域的工程师、科学家们通过定义和连接代表各种功能模块的图标来方便快速地建立高水平的虚拟仪器应用程序，在国外测控领域其普及率已超过39%。国内部分院校，如清华大学、复旦大学、上海交通大学、广州暨南大学、国防科技大学、四川联合大学等高等院校也十分重视虚拟仪器的研制工作，有的实验室已引入了虚拟仪器试验系统。其中，清华大学汽车系利用虚拟仪器技术构建的汽车发动机检测系统，用于汽车发动机的出厂检验，主要检测发动机的功率特性、负荷特性等。一台发动机检测完后，就可打印出完整的检测报告。该校电机系还建立了一个面向学生的虚拟仪器实验室，开设了很多电路、电子技术及自动控制等课程的实验。四川联合大学的教师基于虚拟仪器的设计思想，研制了“航空电台二线综合测试仪”，将8台仪器集于一体，组成虚拟仪器系统，使用方便、灵活。此外，国内已有几家企业在研制PC虚拟仪器，哈工大一起电子有限公司就是其中之一，它的产品已达到一定的批量。其主要产品有数字存储示波器系列、任意波形发生器及频率计系列、多通道大容量波形记录仪系列。但虚拟仪器在我国远没有形成规模，