時(shí)間:2022-04-19 04:22:54
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[摘 要]隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,船舶運(yùn)輸行業(yè)也取得了巨大的發(fā)展與進(jìn)步,鑒于此,就針對(duì)船舶做好相關(guān)的計(jì)量工作也越來(lái)越重要。而傳統(tǒng)所普遍采用的測(cè)深鋼卷尺計(jì)量方法,因受到測(cè)量器具與人為性操作因素的影響而導(dǎo)致各種誤差情況時(shí)有出現(xiàn),因而隨著我國(guó)船舶運(yùn)輸行業(yè)的高速發(fā)展,在進(jìn)行計(jì)量操作時(shí)亟需采取相關(guān)的電子測(cè)量?jī)x器。本文就基于對(duì)電子測(cè)量?jī)x的構(gòu)造及其原理的分析與探討,來(lái)進(jìn)一步闡述了其在船舶計(jì)量當(dāng)中的具體應(yīng)用情況。
[關(guān)鍵詞]電子測(cè)量?jī)x;船舶計(jì)量;構(gòu)造;原理;應(yīng)用
近些年來(lái),在船舶計(jì)量方面所采用的測(cè)量?jī)x器發(fā)展迅速,尤其是以電子測(cè)量?jī)x器為代表的計(jì)量設(shè)備在國(guó)外已經(jīng)得到了大規(guī)模的推廣應(yīng)用。而我國(guó)在這一方面的應(yīng)用水平還相對(duì)較為滯后,完全無(wú)法滿足于快速發(fā)展的船舶計(jì)量需求。為了提高我國(guó)船舶計(jì)量管理的水平,我們不但要盡快加強(qiáng)對(duì)有關(guān)計(jì)量技術(shù)的學(xué)習(xí),同時(shí)還應(yīng)引入先進(jìn)的電子測(cè)量?jī)x器,盡快追趕上國(guó)際水平,以實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)效益的有效維護(hù)。
一、儀器構(gòu)造及原理
本文就以美國(guó)霍尼韋爾公司(honeywell)所生產(chǎn)的HERMetic UTI2000 TOUCH電子測(cè)量?jī)x器為例,詳細(xì)介紹了這一電子測(cè)量?jī)x器的儀器構(gòu)造及原理。這一測(cè)量?jī)x器目前在船舶計(jì)量方面有著十分廣泛的應(yīng)用,主要被用作于大型容器當(dāng)中的液體空距、溫度和底水計(jì)量方面。其可借助于尺砣上的電子傳感探頭,依據(jù)聲波位于不同介質(zhì)環(huán)境下傳播速度差異來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于液面的精確定位,同時(shí)通過(guò)超聲波的傳輸時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)就超聲傳感器和被測(cè)量介質(zhì)之間的位高情況,具備一體化的測(cè)量效果,可實(shí)現(xiàn)智能化的自主校正,具備良好的測(cè)量精準(zhǔn)性與穩(wěn)定性。
(一)儀器構(gòu)造
1、電子傳感探頭
這一部分內(nèi)容就包括了導(dǎo)電性、溫度傳感設(shè)備、剩余空間、參考高度等內(nèi)容,其還具備一項(xiàng)磁性開(kāi)關(guān),在將探棒伸入進(jìn)儲(chǔ)油罐內(nèi)實(shí)施測(cè)量作業(yè)之時(shí)在通過(guò)兩處位于存儲(chǔ)罐底端位置的磁鐵之時(shí)便可將探棒當(dāng)中的電源開(kāi)啟。
2、電子終端
此部分儀器就包括有指示燈、顯示屏、鍵盤(pán)、蜂鳴器、變壓器等。其作用價(jià)值主要是通過(guò)將由傳感器所獲取到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成為蜂鳴器聲響,同時(shí)指示燈發(fā)出閃爍并將數(shù)值讀出并顯示。將所測(cè)量介質(zhì)的溫度、穩(wěn)定性、導(dǎo)電性及相關(guān)信息顯示于顯示屏之上。
3、存儲(chǔ)管
這一儀器主要是通過(guò)不銹鋼所進(jìn)行制造的,在操作的過(guò)程當(dāng)中可對(duì)傳感探頭發(fā)揮出較好的保護(hù)效果,在存儲(chǔ)管當(dāng)中安裝了快速連接探頭,儀器設(shè)備能夠十分高效的被安裝至船艙計(jì)量口閥門(mén)位置,其上端安裝有頂蓋,能夠在不應(yīng)用時(shí)對(duì)傳感探頭起到一定的固定及保護(hù)效果。
4、不銹鋼卷尺
不銹鋼尺是傳感探頭和顯示單元信號(hào)傳輸與地線連接的重要中間介質(zhì),在卷尺的兩面都印有一定的刻度值,其中一面為公制刻度另一面為英制刻度,在進(jìn)行船舶計(jì)量時(shí)通過(guò)觀察其刻度數(shù)值便能夠準(zhǔn)確的了解到反應(yīng)點(diǎn)與讀數(shù)標(biāo)識(shí)間的距離,卷尺讀數(shù)窗口具有明確的讀數(shù)指示與視窗刷;其中所預(yù)先設(shè)置的清潔器能夠有效的預(yù)防運(yùn)輸介質(zhì)被吸入外殼當(dāng)中,在清潔器上設(shè)置了兩個(gè)開(kāi)關(guān)按鍵,另外還有一個(gè)專門(mén)用作維護(hù)的工具。
(二)儀器原理
儀器傳感探頭即為不銹鋼管,在其末尾出封閉有PFA頭,主要是應(yīng)用在對(duì)于高、低粘性液體的測(cè)量過(guò)程當(dāng)中,其具體涵括有溫度傳感器、超聲波液位傳感器、導(dǎo)電電極等設(shè)備。能夠通過(guò)一次測(cè)量便可完成對(duì)于船艙以及儲(chǔ)藏罐體靜態(tài)容器空高液位、溫度、底水等四方面指標(biāo)的測(cè)量。
儀器空距感應(yīng)設(shè)備主要是采用兩項(xiàng)壓電陶瓷板以及電子電路所共同構(gòu)成,在感測(cè)探頭一端被浸入至石油液體當(dāng)中,接收器即可獲取到所發(fā)射出的超聲波信號(hào),同時(shí)將其所測(cè)得的各類信號(hào)及編碼發(fā)送至接收器來(lái)引起蜂鳴器的持續(xù)聲響,進(jìn)而便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于空距的測(cè)量。通常在設(shè)備出廠之前已經(jīng)對(duì)于傳感器進(jìn)行了校對(duì)驗(yàn)證,因此在投入應(yīng)用之后的具體操作過(guò)程當(dāng)中已經(jīng)無(wú)需再對(duì)其空間與界面進(jìn)行調(diào)節(jié)處理。
溫度傳感設(shè)備是由鉑電阻溫度檢測(cè)設(shè)備所構(gòu)成的一種元器件,其更多的情況下是被安裝于溫度電極當(dāng)中,為了能夠?qū)y(cè)量反應(yīng)時(shí)間盡可能的減短,在此電極當(dāng)中便添加了一種導(dǎo)熱體,能夠?qū)囟葯z測(cè)元器件所發(fā)出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),此傳感器電阻式溫度檢測(cè)器元件電阻值對(duì)于溫度特性曲線均會(huì)存儲(chǔ)于傳感器存儲(chǔ)器當(dāng)中,且由于船舶發(fā)生偏移或是漂移等情況而產(chǎn)生出的誤差值均可通^安裝于傳感器探棒當(dāng)中的微處理器來(lái)予以校對(duì)與補(bǔ)償,微處理器能夠?qū)⒏嗟臄?shù)據(jù)信息予以串行化同時(shí)將之顯示于控制面板,將所測(cè)得的數(shù)據(jù)如實(shí)的顯示出來(lái)。此時(shí)若要對(duì)傳感器亦或是卷尺再進(jìn)行更換也無(wú)需再次予以校對(duì)驗(yàn)證。空距、溫度轉(zhuǎn)換和設(shè)定等相關(guān)操作均可借助于控制面板來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在對(duì)介質(zhì)界面進(jìn)行檢測(cè)之時(shí),主要是利用單個(gè)測(cè)量電極與接地電極間的導(dǎo)電性來(lái)對(duì)液面分界點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量,在儀器通過(guò)非導(dǎo)電液體空間進(jìn)入至導(dǎo)電液體空間之時(shí),傳感器導(dǎo)電電極和與之相關(guān)的電子電路編碼信號(hào)便會(huì)將蜂鳴器聲響從長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù),轉(zhuǎn)變?yōu)橹虚g存在一定間隔的聲音,進(jìn)而便能夠完成對(duì)于介質(zhì)界面的精確測(cè)量。
二、在船舶計(jì)量中的應(yīng)用
(一)參考高度測(cè)量
在船艙計(jì)量口閥門(mén)處正確連接儀器,同時(shí)做好對(duì)地線的連接工作,卷尺清潔器應(yīng)被設(shè)定為關(guān)閉狀態(tài),開(kāi)啟艙計(jì)量口閥門(mén)同時(shí)啟動(dòng)電子測(cè)量?jī)x,之后將不銹鋼尺的把手旋轉(zhuǎn)按鈕松開(kāi),持續(xù)放入到船艙罐體當(dāng)中,促使傳感器能夠完全浸入到所要測(cè)量的介質(zhì)當(dāng)中,在傳感器觸碰到基準(zhǔn)底板后,按下開(kāi)啟按鍵,把儀器轉(zhuǎn)換為浸入與溫度存儲(chǔ)單元,其中“+”鍵能夠切換出儀器的浸入功能,在此過(guò)程之中偏移量往往采用毫米為單位而展示于顯示屏上,同時(shí)蜂鳴器每間隔2s鳴響1次。持續(xù)下放傳感器直至其觸及基準(zhǔn)板蜂鳴器連續(xù)鳴響即可逐步將卷尺卷收直到蜂鳴聲完全停止,在此過(guò)程之中要做好對(duì)顯示高度的記錄工作。
(二)空高測(cè)量
使卷尺清潔器處于開(kāi)啟位置,同時(shí)卷回直至蜂鳴器每間隔2s鳴響1次。而后關(guān)閉卷尺清潔器在傳感器和船艙儲(chǔ)罐當(dāng)中的存儲(chǔ)介質(zhì)發(fā)生接觸后,對(duì)蜂鳴器采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧?huì)即刻使其轉(zhuǎn)變?yōu)槌掷m(xù)性的蜂鳴,此時(shí)應(yīng)當(dāng)位于反應(yīng)處逐漸下放傳感器以確保能夠?qū)崿F(xiàn)更加精確性的測(cè)量,相應(yīng)的這時(shí)面板當(dāng)中所標(biāo)識(shí)出的數(shù)值即為剩余的空間高度。若儀器數(shù)值標(biāo)識(shí)與剩余空間高度存在出入時(shí),應(yīng)當(dāng)對(duì)讀數(shù)采取及時(shí)的更正處理。
(三)溫度測(cè)量
在對(duì)船舶存儲(chǔ)艙體空高完成了測(cè)量工作后,即可調(diào)整儀器至溫度測(cè)量處,依據(jù)空高測(cè)量數(shù)值來(lái)選取適宜的溫度測(cè)量點(diǎn),將曲柄把手旋轉(zhuǎn)按鈕松離,持續(xù)下放卷尺促使傳感器可進(jìn)入至規(guī)定液位高度,將傳感器在這一液面高度進(jìn)行搖晃,以保障溫度探棒能夠逐漸測(cè)得附近介質(zhì)的平均溫度。溫度對(duì)于介質(zhì)穩(wěn)定性的影響信息會(huì)交替顯示于儀器面板,在其所顯示的數(shù)值趨于穩(wěn)定后便可進(jìn)行讀取并予以記錄。
結(jié)束語(yǔ)
總而言之,在日常的工作實(shí)踐中,應(yīng)用便攜式電子測(cè)量設(shè)備,不但具備先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì),且其功能種類十分多樣,操作起來(lái)也十分便捷,同時(shí)還可極大的提高測(cè)量作業(yè)的安全性,有助于降低油耗及污染情況,可大幅度的提高計(jì)量工作的精確性,能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)溫度、液位與底水的精確測(cè)量,在船舶計(jì)量方面作用價(jià)值巨大。
【摘要】 隨著科技的不斷發(fā)展,國(guó)家的科技力量也不斷增強(qiáng),計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)等高科技產(chǎn)業(yè)也不斷的更新?lián)Q代。與此同時(shí),“電子測(cè)量”這一名詞就出現(xiàn)在我們大眾的視野。并且也作為一門(mén)課程進(jìn)入到各大高校,之后就不斷的被運(yùn)用到各大領(lǐng)域中。電子測(cè)量技術(shù)憑借自身的優(yōu)勢(shì),在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域具有重要地位。下面我們就電子測(cè)量技術(shù)進(jìn)行深入的研究。
【關(guān)鍵詞】 電子測(cè)量 應(yīng)用與發(fā)展 虛擬時(shí)代
一、電子測(cè)量
如果我們想要對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行定量評(píng)價(jià),就必須通過(guò)測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn),而在所有的電子技術(shù)中,能對(duì)研究對(duì)象作出中肯的分析和評(píng)價(jià)的只有測(cè)量。那么電子測(cè)量到底是什么呢?電子測(cè)量是以電子技術(shù)為基礎(chǔ)手段的一種測(cè)量技術(shù),也是測(cè)量學(xué)和電子學(xué)相互作用下的產(chǎn)物。它主要運(yùn)用電子科學(xué)的原理、方法和設(shè)備等對(duì)各種電量、電信號(hào)的性能進(jìn)行測(cè)量,而且也可以通過(guò)各種傳感裝置對(duì)非電量進(jìn)行測(cè)量。
二、電子測(cè)量的特點(diǎn)和作用
電子測(cè)量被廣泛的應(yīng)用,其自身肯定具備了其他技術(shù)所沒(méi)有的特點(diǎn)。首先就是電子測(cè)量的測(cè)量量程廣。量程,就是儀器測(cè)量范圍上限值與下限值之差,而我們所要測(cè)量的大小差距較大,這就對(duì)測(cè)量的要求更高,量程廣就是電子測(cè)量技術(shù)的顯著特點(diǎn)。其次是電子測(cè)量的測(cè)量速度快。因?yàn)殡娮訙y(cè)量是通過(guò)電子的運(yùn)動(dòng)和電磁波的傳播來(lái)進(jìn)行工作的,所以測(cè)量速度是其他技術(shù)所不能比擬的。當(dāng)然不止這兩個(gè),例如測(cè)量準(zhǔn)確度高、頻率范圍比較寬等也同樣是電子測(cè)量的特點(diǎn)。
電子測(cè)量不僅在科技領(lǐng)域有很大的作用,在我們?nèi)粘5膶?shí)際生活中也有很大的意義。電子測(cè)量的出現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)了電磁波,對(duì)波的了解更加深入;顯微鏡的不斷換代,使人們發(fā)現(xiàn)了生命活動(dòng)的基本單位――細(xì)胞。“沒(méi)有測(cè)量,就沒(méi)有科學(xué)”,門(mén)捷列夫用這句名言肯定了電子測(cè)量的作用,可見(jiàn)電子測(cè)量在科學(xué)發(fā)展中至關(guān)重要。
三、應(yīng)用與發(fā)展
電子測(cè)量可以通過(guò)傳感器將非電量變?yōu)殡娏窟M(jìn)行測(cè)量,這也就是廣義上的電子測(cè)量。而狹義的電子測(cè)量則包括更多的方面,如能量的測(cè)量、電路參數(shù)、信號(hào)特性、設(shè)備性能的測(cè)量等。電子測(cè)量的出現(xiàn)也使一大批電子測(cè)量?jī)x器出現(xiàn)。這些儀器經(jīng)歷了從模擬儀器、數(shù)字儀器、智能儀器,最后到虛擬儀器的發(fā)展過(guò)程,到達(dá)了二十一世紀(jì)電子測(cè)量發(fā)展的前端。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,這也就對(duì)電子測(cè)量提出更高的發(fā)現(xiàn)要求,所以應(yīng)該致力于電子測(cè)量技術(shù)的深入研究。在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中,電子測(cè)量的發(fā)展方向有以下幾點(diǎn):
1.加大與計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)的融合。計(jì)算機(jī)、通信是這幾年來(lái)發(fā)展速度飛快的信息技術(shù),電子測(cè)量依然是其重要的組成部分。利用先進(jìn)的科技手段,使電子測(cè)量技術(shù)與計(jì)算機(jī)、通信的應(yīng)用更好的結(jié)合起來(lái),相信在未來(lái)的發(fā)展中可以看到電子測(cè)量技術(shù)在計(jì)算機(jī)、通信行業(yè)中的應(yīng)用有更好的發(fā)展。
2.制造技術(shù)趨于現(xiàn)代化。針對(duì)電子測(cè)量所研究制造出的測(cè)量?jī)x器也不斷的發(fā)展,但應(yīng)該加快其發(fā)展。在國(guó)外,EDA、SMT等制造技術(shù),大大提高了產(chǎn)品的制造質(zhì)量。而我國(guó)也應(yīng)大量采用CAD、等技術(shù),實(shí)現(xiàn)技術(shù)的“模塊化”,使測(cè)量?jī)x器的研究周期不斷縮短,這樣就是電子測(cè)量?jī)x器更新?lián)Q代加快,有效的提高我國(guó)在電子測(cè)量領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)水平。
3.電子測(cè)量?jī)x器的通用化。傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器過(guò)多的依賴于硬件性能,這就使電子測(cè)量?jī)x器在科技領(lǐng)域中的發(fā)展受到了限制。硬件性能的操作、控制等在一定條件下會(huì)使電子測(cè)量?jī)x器不能正常的使用,從而對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生影響。我們可以根據(jù)電子測(cè)量的需要,把控制性能與其緊密結(jié)合,改變軟件的設(shè)計(jì)從而達(dá)到改變測(cè)量?jī)x器的功能,使得一臺(tái)測(cè)量?jī)x器可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種功能,增加測(cè)量?jī)x器的用途。
4.測(cè)量平臺(tái)的擴(kuò)大化。國(guó)家在前期的發(fā)展中著重制造業(yè)的發(fā)展,通過(guò)制造業(yè)的壯大來(lái)提升我國(guó)的實(shí)力。但隨著電子測(cè)量的出現(xiàn),我過(guò)也開(kāi)始發(fā)展能為電子測(cè)量提供平臺(tái)的服務(wù)行業(yè)。但是目前來(lái)說(shuō)服務(wù)業(yè)的發(fā)展數(shù)量并不能很好的滿足電子測(cè)量的發(fā)展,所以我國(guó)在今后的發(fā)展中要大力發(fā)展服務(wù)業(yè),鼓勵(lì)那些經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚的電子儀器高新技術(shù)企業(yè)更好更快的發(fā)展,給予他們更多的政策支持,促進(jìn)電子測(cè)量技術(shù)的發(fā)展。
四、虛擬時(shí)代
二十世紀(jì)八十年代,第一臺(tái)虛擬儀器在美國(guó)誕生。隨后就在全世界范圍內(nèi)引起一系列的效應(yīng),各國(guó)紛紛開(kāi)始朝著虛擬化方向發(fā)展。虛擬儀器產(chǎn)品在全世界所占比重在不斷增加,我國(guó)也正積極的投入到虛擬儀器的研究中。想要打破國(guó)外企業(yè)的壟斷局面,促進(jìn)電子測(cè)量?jī)x器虛擬化的快速發(fā)展,從而帶動(dòng)國(guó)內(nèi)企業(yè)的發(fā)展,進(jìn)一步提高自身實(shí)力。
結(jié)語(yǔ):第三次科技革命以來(lái),我國(guó)科技發(fā)展水平走了質(zhì)的提高,電子測(cè)量技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展成效也特別顯著。但是,未來(lái)電子測(cè)量技術(shù)的發(fā)展依然是科技發(fā)展的重要部分,而我們更是要實(shí)現(xiàn)“兼容性,模塊化,軟件化”三位一體的發(fā)展模式,才能使電子測(cè)量技術(shù)得到更好的發(fā)展??傊娮訙y(cè)量技術(shù)是多領(lǐng)域共同發(fā)展的結(jié)晶,電子測(cè)量技術(shù)的發(fā)展也必然推動(dòng)著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,提高我國(guó)的國(guó)防實(shí)力。
摘要:隨著我國(guó)電子測(cè)試技術(shù)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化階段,企業(yè)要求從事電子測(cè)試的人員的實(shí)際能力也在不斷的轉(zhuǎn)變,而目前高職教育中《電子測(cè)量與儀器》課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)由于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目缺乏創(chuàng)新,還是以課本理論實(shí)驗(yàn)傳授為主的模式,很難適應(yīng)現(xiàn)代化企業(yè)對(duì)電子人才的要求,因此本文討論了項(xiàng)目教學(xué)法和微課在電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的必要性,并提出了項(xiàng)目教學(xué)法和微課在實(shí)施過(guò)程中的幾點(diǎn)思考。
關(guān)鍵詞:電子測(cè)量與技術(shù);實(shí)驗(yàn)教學(xué);項(xiàng)目教學(xué)法;微課
0. 引言
人們通過(guò)測(cè)量來(lái)認(rèn)知世界,揭示世界運(yùn)行的客觀規(guī)律,從而擁有改造世界的能力,可以說(shuō)沒(méi)有測(cè)量就沒(méi)有科學(xué),而電子測(cè)量的應(yīng)用在科學(xué)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中幾乎涉及到所有的技術(shù)領(lǐng)域?!峨娮訙y(cè)量與儀器》是高職各電子類專業(yè)的必修核心課程,其實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生掌握常規(guī)測(cè)量?jī)x器的原理、選用原則、如何進(jìn)行電子產(chǎn)品調(diào)試和測(cè)量等方面起到至關(guān)重要的作用,實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于提高學(xué)生思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,更好的培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)職業(yè)技能及實(shí)際動(dòng)手操作能力[1,2]。
而目前國(guó)內(nèi)許多大中專學(xué)校都存在實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍人員缺少、人員能力的不足、實(shí)驗(yàn)室管理體制不健全、實(shí)驗(yàn)設(shè)備過(guò)于成就和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目缺乏創(chuàng)新等情況,同時(shí)在電子測(cè)量與儀器的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,由于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與教學(xué)方法的限制,往往學(xué)生們?cè)趯?shí)驗(yàn)室所做的實(shí)驗(yàn)跟不上實(shí)際企業(yè)的需求,存在著嚴(yán)重的滯后問(wèn)題,已經(jīng)很難適應(yīng)現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展對(duì)電子人才的需求[3]。
一般的電子測(cè)量實(shí)驗(yàn)教材理論分析較多,針對(duì)具體的問(wèn)題的測(cè)量方法介紹較少,且實(shí)驗(yàn)過(guò)程也相對(duì)枯燥,往往學(xué)生們面對(duì)實(shí)驗(yàn)元件沒(méi)有頭緒,不知從何先手,所以需要更多的實(shí)踐教學(xué)實(shí)驗(yàn)[4]。
1. 當(dāng)前《電子測(cè)量與儀器》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中問(wèn)題
《電子測(cè)量與儀器》是高職各電子類專業(yè)的必修核心課程,其實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)提高的實(shí)踐動(dòng)手能力和電子測(cè)量水平對(duì)至關(guān)重要。筆者通過(guò)查找和參照相關(guān)的的文獻(xiàn),并結(jié)合自身多年的電子測(cè)量實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),歸納和總結(jié)了當(dāng)前《電子測(cè)量與儀器》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問(wèn)題,主要有以下幾點(diǎn)[5]:
(1) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的匱乏
高職教育一般比較注重理論的教學(xué),側(cè)重于基本知識(shí)的傳授,往往不重視實(shí)驗(yàn)室的建設(shè),而《電子測(cè)量與儀器》是一門(mén)突出實(shí)踐性和應(yīng)用性的課程,重在培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)能力和創(chuàng)新性,但受實(shí)驗(yàn)室管理體制不健全、軟硬件資源的缺少,教師隊(duì)伍建設(shè)不足和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目缺乏創(chuàng)新等方面的限制,許多實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能實(shí)踐性地進(jìn)行操作,只能進(jìn)行理論知識(shí)的講解,導(dǎo)致大部分學(xué)生不能準(zhǔn)確把握知識(shí)點(diǎn),難以理解電子測(cè)量實(shí)驗(yàn)的技術(shù)要點(diǎn)。
(2) 內(nèi)容有些枯燥乏味。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程主要內(nèi)容是關(guān)于各類電子測(cè)量?jī)x器及系統(tǒng)的工作原理與應(yīng)用,如模擬式電壓表的檢波器基本原理與結(jié)構(gòu),數(shù)字式電壓表中A/D轉(zhuǎn)換器的的分類及主要原理框圖組成,萬(wàn)用表的組成原理等,都涉及了許多基礎(chǔ)電路圖和原理框圖,內(nèi)容比較枯燥乏味,難懂不易理解,學(xué)生易產(chǎn)生抵觸厭學(xué)情緒。
(3) 測(cè)量?jī)x器分類較多,但實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)有限。
隨著電子產(chǎn)品新材料、新工藝、新制造技術(shù)的不斷更新發(fā)展,大量新的一代電子元器件誕生,電子測(cè)量?jī)x器功能越來(lái)越豐富,技術(shù)指標(biāo)和性能也不斷提高,用于特定的測(cè)量對(duì)象和測(cè)量條件的電子測(cè)量?jī)x器也越來(lái)越多,同時(shí)也促使電子測(cè)量技術(shù)和電子測(cè)量?jī)x器產(chǎn)生了新概念和新發(fā)展趨勢(shì),測(cè)量?jī)x器分類越來(lái)越多。
2. 項(xiàng)目教學(xué)法和微課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐
在理論基礎(chǔ)欠缺的情況下實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法,完全由學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)與實(shí)施顯然是不合適的,可先在老師的指導(dǎo)下,通過(guò)針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中某個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù),由學(xué)生和老師共同制作實(shí)驗(yàn)室微課,加快學(xué)生得到新知識(shí)和新技能的儲(chǔ)備過(guò)程,然后實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法,加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)點(diǎn)理解,提高實(shí)際操作能力,最后讓學(xué)生以自己的視角設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并制作微課視頻,通過(guò)PDCA循環(huán)進(jìn)一步的改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。
(1)項(xiàng)目選擇
由于《電子測(cè)量與儀器》這門(mén)課程與工程實(shí)踐應(yīng)用密不可分,因此老師在實(shí)驗(yàn)授課時(shí)通過(guò)播放與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的微視頻來(lái)縮短理論知識(shí)講解時(shí)間,如某型號(hào)信號(hào)發(fā)生器的演示視頻,基于虛擬儀器的電壓測(cè)量系統(tǒng)等等,經(jīng)實(shí)踐證明,通過(guò)微視頻的播放,能極大的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,吸引學(xué)生的注意力,加快了學(xué)生的理論知識(shí)的理解和儲(chǔ)備。
(2)項(xiàng)目設(shè)計(jì)
項(xiàng)目設(shè)計(jì)的目的為了讓學(xué)生更好的掌握理論知識(shí)點(diǎn),以工程實(shí)踐需求對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)定,項(xiàng)目的具體任務(wù)要讓學(xué)生結(jié)合自身的知識(shí)素養(yǎng)和能力而定;項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí),不一定要涵蓋所有實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn),但重點(diǎn)知識(shí)必須涵蓋;根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目總體要求,把實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容隱含在具體的項(xiàng)目,讓學(xué)生在執(zhí)行的過(guò)程中自己提出問(wèn)題,提高綜合解決實(shí)踐問(wèn)題的能力。
(3)項(xiàng)目實(shí)施
首先老師可結(jié)合該項(xiàng)目才工程實(shí)踐中的應(yīng)用,講解項(xiàng)目的目的和要求,讓學(xué)生對(duì)整個(gè)項(xiàng)目有個(gè)總體的了解,其次,老師應(yīng)確定好項(xiàng)目的分組情況,由項(xiàng)目小組成員共同推薦項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和各個(gè)成員的職責(zé)。
(4)目評(píng)價(jià)
項(xiàng)目的評(píng)價(jià)可分為三個(gè)階段:自評(píng)、互評(píng)和綜合評(píng)價(jià)。自評(píng)是在項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的主持下,項(xiàng)目小組成員通過(guò)反思在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中遇到什么樣的問(wèn)題,怎樣解決的,解決效果怎樣,最終實(shí)驗(yàn)成果是否符合要求等方面,明確項(xiàng)目的得與失,并探討失敗的原因和改進(jìn)的措施?;ピu(píng)是在老師的主持下,各個(gè)項(xiàng)目小組負(fù)責(zé)人展示自己實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的成果,然后通過(guò)公開(kāi)答辯,且其他小組成員均可以對(duì)該項(xiàng)目提出問(wèn)題,以評(píng)價(jià)促進(jìn)學(xué)習(xí),大家共同提高。綜合評(píng)價(jià)是老師總結(jié)各個(gè)項(xiàng)目小組完成情況,給出的完成類似項(xiàng)目應(yīng)該具備的理論知識(shí)和技能要求,且老師應(yīng)注重學(xué)生動(dòng)手能力和實(shí)踐中分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的考核,對(duì)在學(xué)習(xí)和應(yīng)用上有創(chuàng)新的學(xué)生應(yīng)予特別鼓勵(lì),全面綜合評(píng)價(jià)學(xué)生能力。
3. 總結(jié)
微課作為一種新出現(xiàn)的教學(xué)方式,很適合在《電子測(cè)量與儀器》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開(kāi)展,結(jié)合項(xiàng)目教學(xué)法,可構(gòu)成PDCA循環(huán)圈,且在整個(gè)循環(huán)圈中,學(xué)生都是直接的參與者,不僅培養(yǎng)了學(xué)生的思考、分析、解決和創(chuàng)新等綜合能力,更可讓學(xué)生明白團(tuán)隊(duì)的能量。通過(guò)實(shí)踐證明,項(xiàng)目教學(xué)法和微課相結(jié)合的方法,必將極大的推動(dòng)《電子測(cè)量與儀器》的教學(xué)效果,同時(shí),也更加的切合專業(yè)技術(shù)培養(yǎng)方向,為學(xué)生以后就業(yè)、創(chuàng)業(yè)和發(fā)展創(chuàng)造了條件。
[摘 要]隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)也在不斷的發(fā)展著,電子測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確性和速度以及檢測(cè)的功能都在迅速提高,對(duì)這些方面的要求也在不斷提高,電子測(cè)量?jī)x作為測(cè)量的重要儀器,他的準(zhǔn)確度也在一定程度上反映了國(guó)家科學(xué)技術(shù)的水平,所以,我們應(yīng)當(dāng)順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展,了解電子測(cè)量技術(shù)的發(fā)展、技術(shù)指標(biāo)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等等全方面了解電子測(cè)量技術(shù),對(duì)現(xiàn)有電子測(cè)量技術(shù)通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù),對(duì)電子測(cè)量技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展,做出更大貢獻(xiàn)。
[關(guān)鍵詞]電子測(cè)量技術(shù) 發(fā)展
現(xiàn)在世界的發(fā)展主要依賴于科技的發(fā)展,要想在現(xiàn)在世界中立足,必須發(fā)展自身的科學(xué)技術(shù),滿足現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)化和現(xiàn)代化的發(fā)展要求。但是,隨著社會(huì)發(fā)展的日新月異,社會(huì)生產(chǎn)以及創(chuàng)新的日益發(fā)展,對(duì)電子測(cè)量?jī)x器的發(fā)展不能滿足現(xiàn)代社會(huì)的需求的現(xiàn)狀是對(duì)電子測(cè)量技術(shù)的一個(gè)重大考驗(yàn),電子測(cè)量?jī)x器需求不斷的更新?lián)Q代,并將軟件技術(shù)、虛擬技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)等新技術(shù)應(yīng)用到電子測(cè)量技術(shù)中,使電子技術(shù)在智能化、精確化、簡(jiǎn)約化和多功能化等多方面得到提高,同時(shí),這也是未來(lái)電子測(cè)量技術(shù)的發(fā)展方向和發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí),應(yīng)該注重對(duì)這些方面的創(chuàng)新,如果出現(xiàn)了現(xiàn)在的技術(shù)條件不能滿足電子測(cè)量?jī)x器的要求的情況,通過(guò)這些時(shí)間也可以為后續(xù)改良電子測(cè)量設(shè)備的做出積累,我們要結(jié)合現(xiàn)代社會(huì)對(duì)電測(cè)測(cè)量?jī)x器的需求和專業(yè)的電子測(cè)量技術(shù)的知識(shí),對(duì)未來(lái)電子設(shè)備的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
1.電子測(cè)量?jī)x現(xiàn)狀
1.1 多功能化
現(xiàn)有電子測(cè)量?jī)x器應(yīng)當(dāng)和以往的傳統(tǒng)電子測(cè)量?jī)x器不同,原有測(cè)量?jī)x器僅僅只是依靠硬件設(shè)備發(fā)揮檢測(cè)的功能作用,這一測(cè)量方法限制了測(cè)量設(shè)備的用途,現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為了對(duì)一些有特殊要求的測(cè)量任務(wù),現(xiàn)在通過(guò)對(duì)測(cè)量?jī)x器的改進(jìn),讓一臺(tái)電子測(cè)量?jī)x同時(shí)可以完成幾種任務(wù),不僅僅是針對(duì)單一的任務(wù),大幅度的提高了電子測(cè)量?jī)x的使用率,實(shí)現(xiàn)了電子測(cè)量?jī)x的多功能化。通過(guò)對(duì)任務(wù)的整合轉(zhuǎn)換,使電子測(cè)量?jī)x能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)熱能、光能、電能等多種能量之間的轉(zhuǎn)換,使電子測(cè)量?jī)x對(duì)多種數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量,從而使電子測(cè)量?jī)x具有多功能化的特點(diǎn)。
1.2 模板化
模板化,指的是設(shè)計(jì)技術(shù)采用功能模板化。通過(guò)對(duì)測(cè)量?jī)x器的模板化進(jìn)行調(diào)整,對(duì)測(cè)量?jī)x器起到及時(shí)配置的要求。在對(duì)測(cè)量?jī)x器的性能上實(shí)現(xiàn)模板化的調(diào)整,將模板化技術(shù)運(yùn)用在電子測(cè)量?jī)x器中,⒋蠓度的縮短創(chuàng)建一個(gè)新模板、新系統(tǒng)的時(shí)間,減少了新建的測(cè)量步驟等等。在電子測(cè)量?jī)x器的更新上,我們也可以運(yùn)用到模板化設(shè)計(jì)理念和模板化技術(shù),能夠輔助測(cè)量?jī)x器的更新,使測(cè)量數(shù)據(jù)更加精確,保證了在測(cè)量中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,所以模板化理念和模板化技術(shù)將是電子測(cè)量?jī)x器未來(lái)發(fā)展中一個(gè)具有較好發(fā)展勢(shì)頭的一個(gè)新興技術(shù)、
1.3 多技術(shù)綜合化
電子測(cè)量?jī)x器技術(shù)的發(fā)展理念是智能化控制,通過(guò)相互結(jié)合多項(xiàng)技術(shù),對(duì)設(shè)計(jì)理念、生產(chǎn)工藝和發(fā)展模式等多項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),使電子測(cè)量技術(shù)更進(jìn)一步??梢詫⒓夹g(shù)應(yīng)用在電子測(cè)量技術(shù)中,例如在電磁檢測(cè)儀器中,通過(guò)對(duì)無(wú)線通信技術(shù)、超導(dǎo)體傳輸技術(shù)、微電子設(shè)計(jì)和納米技術(shù)的結(jié)合,使測(cè)量?jī)x器成為具有現(xiàn)代化技術(shù)的創(chuàng)新性技術(shù)。除此之外,還可以把大數(shù)據(jù)計(jì)算和傳統(tǒng)的電子器件測(cè)量?jī)x器相互融合,測(cè)試人員能夠在最短的時(shí)間內(nèi)得到電路的測(cè)量轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù),加快工作效率、減少數(shù)據(jù)獲取的時(shí)間,在最短的時(shí)間內(nèi)對(duì)電路做出調(diào)整。
2.未來(lái)電子測(cè)量技術(shù)的發(fā)展
2.1 軟件技術(shù)
軟件技術(shù)指的是將微管理芯片技術(shù)這一軟件技術(shù)應(yīng)用在電子測(cè)量設(shè)備中,這種方法受到了大家的好評(píng)。從上世紀(jì)80年代起,軟件技術(shù)就已經(jīng)開(kāi)始被專業(yè)的一起技術(shù)研究者使用。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,在20世紀(jì)90年代時(shí),DP結(jié)合軟件技術(shù)組合成的虛擬電子設(shè)備新興軟件技術(shù)出現(xiàn),軟件技術(shù)在電子測(cè)量?jī)x器中的運(yùn)用一直持續(xù)到現(xiàn)在任然被認(rèn)為是一個(gè)可以長(zhǎng)足發(fā)展的技術(shù),有越來(lái)越多的軟件技術(shù)被應(yīng)用到電子測(cè)量設(shè)備的設(shè)計(jì)中,例如RC-42、CIB、USB等許多的新型電子技術(shù)都被運(yùn)用到測(cè)量?jī)x器中,這樣的設(shè)計(jì)為設(shè)備的測(cè)量功能提供了標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)器件,例如將計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)應(yīng)用到儀器中,我們就能通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)的windows頁(yè)面進(jìn)行操作取得測(cè)量結(jié)果,有計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)和統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、排列、整理、計(jì)算和統(tǒng)計(jì),然后將數(shù)據(jù)但應(yīng)到顯示頁(yè)面,增強(qiáng)了儀器的說(shuō)一句管理的性能,所以,軟件技術(shù)是新一代電子測(cè)量?jī)x器中是一個(gè)很大的進(jìn)步,我們?cè)谖磥?lái)的發(fā)展中應(yīng)該更多的應(yīng)用該技術(shù),使電子測(cè)量技術(shù)做出進(jìn)步。
2.2 虛擬測(cè)量
虛擬測(cè)量是屬于一種數(shù)據(jù)精確度較高的測(cè)量技術(shù)手段,虛擬測(cè)量技術(shù)在電子測(cè)量技術(shù)中的應(yīng)用將會(huì)帶動(dòng)電子測(cè)量技術(shù)的發(fā)展,但目前虛擬測(cè)量技術(shù)并沒(méi)有得到較好應(yīng)用,虛擬測(cè)量技術(shù)對(duì)測(cè)量?jī)x器的要求較高,要作用虛擬測(cè)量技術(shù),必須提高當(dāng)前電子測(cè)量?jī)x器的質(zhì)量。雖然目前虛擬測(cè)量技術(shù)沒(méi)有得到應(yīng)有的重視和應(yīng)用,但任然有技術(shù)專家對(duì)該技術(shù)進(jìn)行測(cè)量應(yīng)用,并且取得了一定的發(fā)展進(jìn)步,為未來(lái)虛擬測(cè)量技術(shù)的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在對(duì)電子測(cè)量設(shè)備的研發(fā)中,在各類傳感器、元件和技術(shù)中的研發(fā)條件下,研發(fā)出了各種適用于不同類型的專業(yè)、迅速、智能化的專業(yè)儀器。虛擬測(cè)量技術(shù)是未來(lái)電子測(cè)量?jī)x器發(fā)展的重要特點(diǎn),我們應(yīng)該對(duì)此加以研究,獲得更準(zhǔn)確地?cái)?shù)據(jù)。
2.3 無(wú)線通信
無(wú)線通信技術(shù)指的是將無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)脚c各個(gè)地區(qū)相互聯(lián)系的互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行綜合應(yīng)用的新型移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),是屬于未來(lái)通信設(shè)計(jì)中一種重要的手段?,F(xiàn)在的無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用廣泛,例如WiFi,WiFi技術(shù)是一種盛行于全世界的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),WiFi技術(shù)是由世界以太網(wǎng)絡(luò)兼并組織命名的一種專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)術(shù)語(yǔ)。WiFi技術(shù)也是一種短距離的無(wú)線信號(hào)運(yùn)輸技術(shù),指在幾百米的范圍類電子設(shè)備可以通過(guò)與互聯(lián)網(wǎng)相互連接獲取無(wú)線信號(hào)。WiFi技術(shù)僅僅只是無(wú)線通信傳輸技術(shù)中的一種技術(shù),除此之外,還有許多的遠(yuǎn)程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也可以在電子測(cè)量設(shè)備設(shè)計(jì)中被推廣。例如,現(xiàn)在光纖遠(yuǎn)程信號(hào)傳輸技術(shù)屬于比較新型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),能夠在較遠(yuǎn)的距離之間進(jìn)行信號(hào)傳輸,也能成為一種遠(yuǎn)程監(jiān)控的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。所以,我先通信技術(shù)也是我國(guó)未來(lái)電子測(cè)量?jī)x器中一種比較特殊的應(yīng)用,將成為新一代電子測(cè)量設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)。
3.結(jié)語(yǔ)
在科技飛速發(fā)展的今天,電子測(cè)量?jī)x器也在不斷的發(fā)展。在21世紀(jì)中,我們對(duì)于電子測(cè)量?jī)x器的需求量越來(lái)越大,電子測(cè)量?jī)x器的市場(chǎng)需求也在不斷增加,在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的現(xiàn)在,對(duì)電子測(cè)量設(shè)備的設(shè)計(jì)技術(shù)奧球也越來(lái)越嚴(yán)格。要具有兼容性、精確性高和穩(wěn)定性強(qiáng)的電子測(cè)量設(shè)備才能滿足現(xiàn)代工藝、生茶和生活的要求,我國(guó)目前的電子測(cè)量設(shè)備具有了一定的先進(jìn)技術(shù),為我國(guó)的電子測(cè)量設(shè)備市場(chǎng)輸出了許多先進(jìn)的設(shè)備,但是任然存在著巨大不足,尤其是現(xiàn)在技術(shù)不能滿足高速變化的技術(shù)和要求,在電子科技技術(shù)水平這一方面任然還存在著許多的不足,有著較大的進(jìn)步空間,所以,我們?cè)趯?duì)電子測(cè)量設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),必須和想在發(fā)展技術(shù)相結(jié)合,明確我國(guó)電子測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn),結(jié)合創(chuàng)新研制出世界領(lǐng)先的電子測(cè)量設(shè)備。
摘 要:如今人們的生活中,電子測(cè)量?jī)x器的應(yīng)用已經(jīng)十分的普遍,但是在實(shí)際的測(cè)量中很容易受到其他外界因素的影響,就使得測(cè)量的結(jié)果存在誤差,難以進(jìn)行我們之后的數(shù)據(jù)需求。在文章的討論中,主要就電子儀器測(cè)量中存在的誤差問(wèn)題進(jìn)行分析,從電子測(cè)量誤差的概念進(jìn)行出發(fā),分析了造成電子測(cè)量誤差的原因,并且針對(duì)這些原因,提出了一定的建議,希望能夠在之后的測(cè)量中減少誤差,提高我們測(cè)量的精準(zhǔn)度,更好的應(yīng)用于生活中。
關(guān)鍵詞:電子儀器;測(cè)量;誤差分析
前言
現(xiàn)在生活中的技術(shù)已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面,可以說(shuō)其中的電子測(cè)量是無(wú)所不在的,在我們的生活中處處都有著應(yīng)用,給我們的生活帶來(lái)了極大的便利。例如我們經(jīng)常使用的電子秤,測(cè)量中使用的電壓表、電流表等,都涉及到電子技術(shù)的應(yīng)用。但是在電子的測(cè)量中,由于它們的靈敏性,往往不規(guī)范的操作或其他原因的影響就會(huì)造成實(shí)際測(cè)的數(shù)據(jù)具有偏差,給我們接下來(lái)的數(shù)據(jù)應(yīng)用造成嚴(yán)重的影響。所以在接下來(lái)的分析中,主要就電子儀器測(cè)量中的誤差問(wèn)題進(jìn)行分析,保證能夠?qū)y(cè)量中的誤差降到最低,從而更加準(zhǔn)確的反映出我們所測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
1 電子誤差存在的類型
電子儀器測(cè)量中根據(jù)造成誤差的原因不同,大概將這些誤差進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分類,在之后的降低誤差中能夠有著更好的針對(duì)性。由于電子測(cè)量中所應(yīng)用的計(jì)算數(shù)據(jù)思路存在著一定的偏差,難以對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的進(jìn)行計(jì)算,這屬于系統(tǒng)誤差;接下來(lái)就是在實(shí)際的測(cè)量中,由于操作過(guò)程中,每次的實(shí)際操作不能夠完全一致,這就使得在所得到的數(shù)據(jù)上有著一定的不同,這類誤差一般為隨機(jī)誤差,可通過(guò)多次測(cè)量,減少其誤差;同時(shí)由于在實(shí)際的操作中,由于操作人員的操作流程不夠規(guī)范,并且可能在讀數(shù)中有著人為因素的影響,造成了測(cè)量的結(jié)果與實(shí)際值有著較大的偏差,這種誤差被稱為疏忽誤差。在這幾種誤差中,有的可以通過(guò)人為的進(jìn)行多次操作或者規(guī)范操作將誤差降到最低,增強(qiáng)電子測(cè)量的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
2 電子誤差產(chǎn)生的原因分析
2.1 測(cè)量設(shè)備的誤差
測(cè)量的設(shè)備存在`差主要是所使用的測(cè)量?jī)x器的附加件引起的誤差,一般是由于儀器的讀表精確度較低、儀器表的固定不夠嚴(yán)謹(jǐn)或者儀表的零點(diǎn)存在問(wèn)題、刻度不準(zhǔn)等等問(wèn)題。同時(shí)儀器所使用的電壓不同、電流不穩(wěn)定等情況都會(huì)給電子儀器的測(cè)量結(jié)果帶來(lái)影響,造成所測(cè)得的結(jié)果不夠精準(zhǔn)的情況。這些由于電子儀器所存在的問(wèn)題造成測(cè)量結(jié)果的誤差是較少的,但是在實(shí)際的應(yīng)用中,由于它在不同環(huán)境下的存放問(wèn)題,也會(huì)產(chǎn)生一定的誤差影響,不過(guò)這種誤差可以通過(guò)對(duì)儀器的校準(zhǔn)的方式對(duì)其進(jìn)行降低,保證能夠更好的為數(shù)值的測(cè)量提供依據(jù)。
2.2 人為使用的誤差
人為誤差主要是相關(guān)的測(cè)量工作人員在實(shí)際的測(cè)量操作中造成的影響,一般是由于測(cè)量人員的分辨力、視覺(jué)疲勞或不良習(xí)慣等造成的,同時(shí)不否認(rèn)部分測(cè)量人員缺乏責(zé)任心使得測(cè)量的結(jié)果存在問(wèn)題,同時(shí)不好的操作習(xí)慣和對(duì)于刻度讀錯(cuò)也是其中重要的問(wèn)題之一。并且對(duì)于儀器的應(yīng)用操作中所使用的規(guī)范程度也會(huì)給測(cè)量的結(jié)果造成巨大的影響,或者說(shuō)在測(cè)量中沒(méi)有按照操作規(guī)范進(jìn)行預(yù)熱、調(diào)節(jié)和校準(zhǔn)等工作,都會(huì)給接下來(lái)的測(cè)量造成誤差。同時(shí)在不同的人員進(jìn)行測(cè)量中,不同人員之間的差異也會(huì)造成讀數(shù)的誤差,使得測(cè)量的結(jié)果出現(xiàn)不同,造成數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確,給接下來(lái)的數(shù)據(jù)的使用帶來(lái)困擾。
2.3 外界環(huán)境影響的誤差
對(duì)于不同儀器所使用的環(huán)境也是不一樣的,在實(shí)際的測(cè)量操作中外界環(huán)境的影響也是巨大的。外界環(huán)境中的溫度、濕度、電磁場(chǎng)和外界振動(dòng)的影響對(duì)于儀器的測(cè)量要求條件的不一致性也會(huì)引起對(duì)于測(cè)量結(jié)果的誤差。同時(shí)在校準(zhǔn)的過(guò)程中,對(duì)于所需要的外界環(huán)境的達(dá)不到規(guī)范的要求,就使得儀器在首先的校準(zhǔn)中就造成了誤差,這樣的結(jié)果對(duì)于儀器測(cè)量結(jié)果的影響是顯而易見(jiàn)的。所以在實(shí)際的電子儀器的測(cè)量中,外界環(huán)境的因素對(duì)其影響是不容忽視的,這就需要引起我們密切關(guān)注。
3 減小誤差的主要方法
3.1 對(duì)設(shè)備誤差進(jìn)行減少
不同的儀器設(shè)備有著不一樣的測(cè)量精度,在這樣的測(cè)量中能夠保證測(cè)量的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,并且在每次的測(cè)量中,都需要對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn),保證儀器的準(zhǔn)確性。同時(shí)對(duì)于一定時(shí)間內(nèi)不使用的儀器,需要對(duì)其進(jìn)行定期的檢測(cè),減少儀器本身的問(wèn)題所帶來(lái)的誤差,這樣才能夠在一定程度上提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。因此在對(duì)儀器的問(wèn)題提高測(cè)量的準(zhǔn)確度的時(shí)候,需要盡量將被測(cè)量出現(xiàn)在接近儀器表滿刻度的區(qū)域內(nèi),這樣便在一定程度上增強(qiáng)了讀數(shù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)在使用之前對(duì)于儀器的校正更是十分必要的,要求能夠?qū)x器的刻度、指針等問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確的校正,同時(shí)需要保證儀器的附近沒(méi)有磁場(chǎng)等嚴(yán)重干擾物的存在。對(duì)于儀器所存放的環(huán)境也需要進(jìn)行一定程度上的保證,這樣也不會(huì)對(duì)儀器造成損壞,在之后的使用中出現(xiàn)誤差等問(wèn)題。
3.2 規(guī)范人們的操作方法
對(duì)于儀器的使用,都是會(huì)經(jīng)過(guò)人工的測(cè)量,在人工進(jìn)行測(cè)量中,相關(guān)測(cè)量工作人員的操作方式對(duì)于測(cè)量的結(jié)果也是有著較大的影響的。對(duì)于人為因素所產(chǎn)生的誤差,大多是由于人們?cè)趯?shí)際操作中沒(méi)有按照規(guī)范的操作流程進(jìn)行測(cè)量,這樣便不能夠有效的保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。需要注意的是,縱使有些電子儀器設(shè)備在實(shí)際測(cè)量中嚴(yán)格按照操作的規(guī)范進(jìn)行測(cè)量,對(duì)于儀器的不同,也會(huì)存在著一定的誤差,這也是需要人為進(jìn)行注意到的。并且在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀數(shù)的過(guò)程中,需要提高工作人員的責(zé)任能力,準(zhǔn)確的對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,保證為接下來(lái)的數(shù)據(jù)處理提供更好的數(shù)據(jù)。同樣為減少誤差的出現(xiàn),我們?cè)谶M(jìn)行讀取數(shù)據(jù)和記錄中,可以通過(guò)多次進(jìn)行記錄或者采用多人對(duì)同一數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,最后求得其平均值,增強(qiáng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
3.3 降低環(huán)境對(duì)設(shè)備的影響
對(duì)于電子設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)的測(cè)量中,外界環(huán)境的影響雖然比較難以注意到,但是經(jīng)過(guò)實(shí)際的評(píng)定,電子儀器外界環(huán)境對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的影響也是十分巨大的。首先對(duì)于電子儀器的調(diào)節(jié),需要保證外界環(huán)境符合電子儀器校準(zhǔn)的要求,這樣才能夠更好的保證儀器在接下來(lái)的使用中測(cè)量的更加準(zhǔn)確。同時(shí)環(huán)境中濕度、溫度、電磁場(chǎng)和熱源的影響對(duì)于儀器的考驗(yàn)也是比較大的,在外界環(huán)境多變中進(jìn)行存放測(cè)量的設(shè)備,肯定會(huì)對(duì)設(shè)備造成一定程度上的損壞,在之后的測(cè)量應(yīng)用中,不能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行測(cè)量的工作。并且在電子儀器進(jìn)行實(shí)際測(cè)量中,需要特別注意周圍電磁場(chǎng)的影響,因?yàn)殡姶艌?chǎng)的存在會(huì)嚴(yán)重影響到小磁針的指示,這樣縱使操作再規(guī)范,也難以保證讀出精確的數(shù)據(jù)。所以在電子儀器的測(cè)量中,需要特別注意外界環(huán)境的影響,增強(qiáng)測(cè)量的準(zhǔn)確性。
4 結(jié)束語(yǔ)
在如今的生活中,電子儀器應(yīng)用的十分普遍,但是對(duì)于影響其測(cè)量精準(zhǔn)度的影響因素也是很多的,同時(shí)由于測(cè)量的方式,不管通過(guò)怎樣的測(cè)量方式,多么先進(jìn)的測(cè)量設(shè)備,測(cè)量結(jié)果存在誤差是難以避免的,但是在實(shí)際的測(cè)量中,我們可以通過(guò)對(duì)出現(xiàn)誤差的原因進(jìn)行分析,在一定程度上降低誤差,使得測(cè)量的結(jié)果更加的接近準(zhǔn)確值,在最大程度上反映出測(cè)量的本質(zhì)屬性,以滿足人們的需要。同時(shí)對(duì)于影響電子儀器測(cè)量的分析,這樣便能夠?qū)ξ覀冎蟮臏y(cè)量方式進(jìn)行調(diào)整,采取一定的措施減少誤差的影響,避免不必要的誤差產(chǎn)生,提供測(cè)量的精準(zhǔn)性,提供可靠的數(shù)據(jù)來(lái)源,方便人們的研究工作。
摘 要:數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在電子儀器測(cè)量中是非常重要的,人類社會(huì)的發(fā)展是離不開(kāi)測(cè)量的,電子儀器在使用的過(guò)程中主要的作用就是要進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)量,因此,將數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用到電子測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域就變得越來(lái)越重要。本文就是對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在電子測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域上的應(yīng)用進(jìn)行分析,為相關(guān)的研究提供借鑒。
關(guān)鍵詞:數(shù)字信號(hào)處理技術(shù);電子測(cè)量?jī)x器;應(yīng)用
數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)就是指利用計(jì)算機(jī)或者是其他的信息設(shè)備來(lái)對(duì)相應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行分析和處理,從而得到有用的信息的過(guò)程的一門(mén)技術(shù)。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)可以將同一類型的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào),這樣計(jì)算機(jī)就可以進(jìn)行相應(yīng)的處理。目前,人們對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在電子測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域上的應(yīng)用進(jìn)行了大量研究,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)于電子儀器的測(cè)量有著非常重要的意義,必須要重視數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。
一、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的重要性
(一)測(cè)量的作用
測(cè)量也可以使得生產(chǎn)活動(dòng)的行為更加規(guī)范,在機(jī)械零件制造的過(guò)程中,已經(jīng)生產(chǎn)完成的機(jī)械零件必須要進(jìn)行相應(yīng)的檢查,判斷這些零件是否符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),而且通過(guò)測(cè)量也可以了解相應(yīng)零件的各個(gè)環(huán)節(jié)是否符合零件的使用要求,工作人員對(duì)于零件的參數(shù)進(jìn)行充分的了解,才能夠在生產(chǎn)制造的過(guò)程中落實(shí)到每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
(二)數(shù)字信號(hào)處理的意義
測(cè)量技術(shù)在不斷地發(fā)展,目前測(cè)量工作使用的都是電子測(cè)量?jī)x器,電子測(cè)量?jī)x器的應(yīng)用使測(cè)量結(jié)果更加精確,也提高了測(cè)量的效率,但是電子測(cè)量?jī)x器的測(cè)量結(jié)果都是利用電信號(hào)的形式來(lái)進(jìn)行表示的,這樣測(cè)量人員就很難對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的分析,但是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)可以將電信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào),這樣工作人員就可以利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來(lái)對(duì)相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析,保證了后續(xù)工作的穩(wěn)定運(yùn)行。在電子測(cè)量?jī)x器測(cè)量的過(guò)程中,如果使用的是直流電壓,那么就要進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換,如果使用的是交流電壓,那么就要先進(jìn)行交流電壓和直流電壓的轉(zhuǎn)換,之后再進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。這樣就可以使得測(cè)量的結(jié)果更加準(zhǔn)確。通過(guò)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)在利用的過(guò)程中可以對(duì)整個(gè)電子測(cè)量?jī)x器的測(cè)量過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化,這樣復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化,就使得工作人員的工作效率提升,減少了各種因素對(duì)于測(cè)量結(jié)果的不利影響。
二、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在電子測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域的應(yīng)用
(一)在發(fā)生器上的應(yīng)用
發(fā)生器就是信號(hào)源,這是一種十分重要的電子測(cè)量設(shè)備,發(fā)生器使用的是頻率合成技術(shù),但是無(wú)論是直接的數(shù)字頻率合成技術(shù)還是間接的鎖相式頻率合成技術(shù),都必須要利用低通波濾器來(lái)完成相應(yīng)的測(cè)量工作,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的主要內(nèi)容就是進(jìn)行濾波,而合成信號(hào)源能夠克服晶振僅僅能夠提供特定頻率的相應(yīng)缺陷,提高了信號(hào)輸出頻率的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性,還能夠使得輸出信號(hào)頻率達(dá)到與基準(zhǔn)頻率相同的高度,在這樣的情況下,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)就能夠提高發(fā)生器的功能,使得信號(hào)源變得更加穩(wěn)定。
(二)在電業(yè)測(cè)量中的應(yīng)用
電子測(cè)量的過(guò)程中,電業(yè)測(cè)量是非常常見(jiàn)的,也是最為基本的測(cè)量方式。電業(yè)測(cè)量的機(jī)理就是將測(cè)量的電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷褐笤龠M(jìn)行相應(yīng)的測(cè)量。目前電業(yè)測(cè)量已經(jīng)被數(shù)字化,數(shù)字信號(hào)處理的過(guò)程中涉及兩個(gè)核心的問(wèn)題:一個(gè)是交流電壓和直流電壓轉(zhuǎn)換之后再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,另一個(gè)就是在得到了直流電壓的時(shí)候直接進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。但是無(wú)論是哪一種轉(zhuǎn)換,A/D轉(zhuǎn)換所包括的量化和取樣都是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)中非?;A(chǔ)的環(huán)節(jié)。在實(shí)際的應(yīng)用中,將這兩者應(yīng)用在了電壓表上,這樣電壓表的測(cè)量準(zhǔn)確性就得到了一定程度的提升,測(cè)量的范圍、抗干擾能力和分辨能力都得到了提高。
(三)在示波器中的應(yīng)用
示波器是一種利用波形硐允靜飭拷峁的一種電子測(cè)量?jī)x器,被測(cè)量的信號(hào)必須要將電子束打在相應(yīng)的熒光物質(zhì)上,這樣屏幕上就會(huì)顯示出相應(yīng)的圖像,工作人員就可以對(duì)所顯示的圖像進(jìn)行分析和解讀。如果使用的是常規(guī)的電量,那么示波器均能夠進(jìn)行相應(yīng)的顯示,例如頻率、峰值、電流和電壓。但是如果遇到了特殊的電量,就要通過(guò)一定的調(diào)整才能夠利用示波器進(jìn)行測(cè)量,例如調(diào)幅度和相位差等。示波器是一種常見(jiàn)的電子測(cè)量?jī)x器,但是示波器在使用的過(guò)程中必須要符合相應(yīng)的規(guī)范,如果違背了相應(yīng)的操作要求,就會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差。在正常的情況下,示波器設(shè)備所顯示出來(lái)的圖形能夠準(zhǔn)確地描述出被測(cè)量的信號(hào),以下就是對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在電示波器中的應(yīng)用進(jìn)行分析:
如果將示波器設(shè)備當(dāng)作是信息系統(tǒng),那么就可以得到相應(yīng)的關(guān)系式:s0(t)=s(t)*h(t)。
其中,s(t)是我們需要測(cè)量與觀察的相應(yīng)信號(hào),s0(t)是在示波器上所顯示出的相應(yīng)的波形,*是一種卷積運(yùn)算的符號(hào),h(t)是指已經(jīng)輸入的信號(hào)源。因此為了保證測(cè)量人員所觀察的信號(hào)和示波器上所顯示出來(lái)的信號(hào)的契合度較強(qiáng),那么就要保證示波器的輸入激響能夠滿足迪拉克函數(shù)的要求。這一函數(shù)為h(t)=δ(t)。
只有這一函數(shù)成立的時(shí)候,s0(t)與s(t)才能夠相等,按照斯彭斯的信號(hào)理論可以得知,如果上述的說(shuō)法要想成立,那么就示波器的寬帶就要無(wú)限大,但是在實(shí)際的應(yīng)用中,這一條件是無(wú)法達(dá)到的。而且示波器在使用的過(guò)程中,還會(huì)受到相應(yīng)的3db帶寬的影響。進(jìn)行估算的時(shí)候,使用的是方根原則,而且被測(cè)量的信號(hào)就是高斯信號(hào),而且高斯信號(hào)也是方根原則能否成立的關(guān)鍵,在實(shí)際的應(yīng)用中,高斯信號(hào)極少,這樣就導(dǎo)致了高斯信號(hào)與示波器之間會(huì)出現(xiàn)較大的誤差。要想減少這一誤差就要利用數(shù)字信號(hào)處理中的反卷積技術(shù),相應(yīng)的關(guān)系式如下:s(t)=s0(t)(l/*)h(t)。
在這一公式中,l/*就是指反卷積計(jì)算,在這對(duì)關(guān)系式中可以將誤差縮小,這一計(jì)算公式在過(guò)去僅僅是在理論推力中得到廣泛的應(yīng)用,而在實(shí)際的應(yīng)用中很少被應(yīng)用。但是在科技不斷發(fā)展的今天,通過(guò)數(shù)字信號(hào)技術(shù)就可以將這一理論應(yīng)用到具體的項(xiàng)目測(cè)量中,使得電子測(cè)量?jī)x器的應(yīng)用范圍更加廣泛。
假設(shè)使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),將其輸入到相應(yīng)的示波器中,并且將這一輸出信號(hào)設(shè)定為s(k),在這樣的情況下,就能夠準(zhǔn)確地計(jì)算出示波器對(duì)于信號(hào)的離散型算式h(k),在對(duì)這一離散型算式進(jìn)行存儲(chǔ)的過(guò)程中,需要加存一個(gè)信號(hào)重構(gòu)的反卷積算法,在這樣的情況下,就可以得到以下的結(jié)論:無(wú)論示波器達(dá)到了什么樣的標(biāo)準(zhǔn),信號(hào)是否存在著失真的現(xiàn)象,都能夠根據(jù)現(xiàn)有的信號(hào)進(jìn)行重構(gòu),從而得出我們想要得到的信號(hào)。這樣,進(jìn)行電量信號(hào)的觀測(cè)便無(wú)須再受到示波器的限制。
結(jié)論
人類社會(huì)發(fā)展的過(guò)程中永遠(yuǎn)離不開(kāi)測(cè)量工作,其是社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)的重要基礎(chǔ),而電子測(cè)量技術(shù)與電子測(cè)量?jī)x器則是當(dāng)前測(cè)量工作所使用的高級(jí)手段,為實(shí)現(xiàn)測(cè)量工作的精確化提供了重要保障。通過(guò)上文我們可以看出,數(shù)字信號(hào)處理對(duì)于提高電子測(cè)量效果以及電子測(cè)量?jī)x器的使用有著非常重要的作用,甚至能夠讓電子儀器測(cè)量的性能提高至原效果的數(shù)倍以上。雖然當(dāng)前該種方式仍然存在著一定的問(wèn)題,但這也為我們的研究提出了更加豐富的思路,讓我們可以進(jìn)一步在科學(xué)的高峰上繼續(xù)攀登。
摘 要 近年來(lái)出現(xiàn)的虛擬儀器突破了傳統(tǒng)儀器的束縛,是儀器發(fā)展史上的一次革命。虛擬儀器技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為核心的測(cè)試測(cè)量?jī)x器組建技術(shù),由計(jì)算機(jī)操縱,利用高性能的軟硬件平臺(tái)及模塊化硬件板卡,結(jié)合高效靈活的應(yīng)用軟件,完成各種測(cè)量、測(cè)試任務(wù)。
【關(guān)鍵詞】虛擬儀器 測(cè)量 LabVIEW
1 虛擬儀器概述
虛擬儀器(Virtual Instrumentation)是一種計(jì)算機(jī)控制的儀器系統(tǒng),以通用化計(jì)算機(jī)作為核心的硬件平臺(tái),由使用者自己設(shè)計(jì)定義,具有計(jì)算機(jī)操作界面,測(cè)試功能由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。它通過(guò)應(yīng)用程序,將通用化計(jì)算機(jī)與功能化硬件相結(jié)合,這樣使用者可以通過(guò)友好圖形界面,自己操作計(jì)算機(jī),完成對(duì)被檢測(cè)量的采集、判斷、分析、顯示、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等功能。
1.1 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較
虛擬儀器是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的軟硬件測(cè)試平臺(tái),它可代替?zhèn)鹘y(tǒng)測(cè)量?jī)x器并自由構(gòu)建專有儀器系統(tǒng)。傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器受到硬件的限制不能發(fā)揮很大的互聯(lián)。而虛擬儀器將儀器硬件搭載到計(jì)算機(jī)平臺(tái),再加上應(yīng)用軟件,將計(jì)算機(jī)硬件資源與儀器硬件有機(jī)的融合,大大縮小硬件成本和體積,通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)及分析處理。
1.2 虛擬儀器系統(tǒng)的構(gòu)成
虛擬儀器系統(tǒng)由硬件和軟件構(gòu)成,硬件是基礎(chǔ),軟件是核心。基本硬件是計(jì)算機(jī)和信號(hào)采集調(diào)理部件。計(jì)算機(jī)自身包括微處理器、儲(chǔ)存器、顯示器等部件;信號(hào)采集調(diào)理部件為GPIB儀器控制模塊,VXI/PXI,儀器模塊/總線標(biāo)準(zhǔn)模塊以及數(shù)據(jù)采集卡。軟件構(gòu)成主要有開(kāi)發(fā)平臺(tái)軟件和用戶應(yīng)用軟件。目前使用最多的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言是美國(guó)國(guó)家儀器公司(national instruments,NI)的LabVIEW。LabVIEW全稱laboratory virtual instrument engineering workbench(驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境),是功能強(qiáng)大靈活的儀器和分析軟件應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具,圖形化,用圖標(biāo)來(lái)代替文本行,創(chuàng)建應(yīng)用程序。
LabVIEW具有以下主要特點(diǎn):圖形化的儀器編程環(huán)境;高效內(nèi)置的程序編譯器;靈活的程序調(diào)試手段;數(shù)據(jù)采集與儀器通信應(yīng)用的支持;數(shù)據(jù)處理和分析函數(shù)庫(kù);支持多種系統(tǒng)平臺(tái);開(kāi)放式的開(kāi)發(fā)平臺(tái)等。LabVIEW程序包括三個(gè)部分:前面板、框圖程序、圖標(biāo)和接線端口。前面板模擬真實(shí)儀器前面板;框圖程序利用圖形語(yǔ)言控制前面板上的對(duì)象;圖標(biāo)和接線端口把LABVIEW程序定義成子程序,實(shí)現(xiàn)模塊化編程。
2 虛擬電子測(cè)量?jī)x器概述
2.1 傳統(tǒng)儀器測(cè)量系統(tǒng)概述
傳統(tǒng)電子測(cè)量?jī)x器,如信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、示波器、頻譜分析儀等,都是硬件化的技術(shù)方案,因其結(jié)構(gòu)上的先天局限性,決定了相互之間沒(méi)有令人滿意的互聯(lián)與通信機(jī)制,不能實(shí)現(xiàn)充分的信息與資源共享,所以在不改變?cè)O(shè)計(jì)思路的情況下,難以組建成綜合測(cè)試系統(tǒng)或電子測(cè)量平臺(tái),也就不能完成對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的綜合分析、評(píng)估,進(jìn)而得出準(zhǔn)確判斷。
2.2 虛擬電子測(cè)量?jī)x器集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述
虛擬儀器技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為核心的測(cè)試測(cè)量?jī)x器組建技術(shù),由計(jì)算機(jī)操縱,利用高性能的軟硬件平臺(tái)及模塊化硬件板卡,結(jié)合高效靈活的應(yīng)用軟件,完成各種測(cè)量、測(cè)試任務(wù);除信號(hào)的輸入輸出外,測(cè)量、控制、分析、變換、顯示等功能均由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2.3 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器測(cè)量系統(tǒng)比較的優(yōu)點(diǎn)
虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是,使用者可以自定義專用儀器系統(tǒng),功能靈活容易構(gòu)建,應(yīng)用面廣。它符合“硬件軟件化”發(fā)展趨勢(shì),被稱作“軟件儀器”。它的功能齊全且多樣化,價(jià)格合理,因此具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力,在儀器計(jì)量領(lǐng)域有很大的發(fā)展空間。它主要有以下特點(diǎn):軟件是虛擬儀器的核心;性價(jià)比高;縮小儀器廠商與使用者之間的距離;擴(kuò)展性強(qiáng),開(kāi)發(fā)維護(hù)費(fèi)用低,可配置性強(qiáng);有良好的人機(jī)交互界面;信息量大,測(cè)試過(guò)程完全自動(dòng)化,數(shù)據(jù)可編輯、打印、存儲(chǔ),有完整的時(shí)間記錄和測(cè)試說(shuō)明;通過(guò)軟、硬件的升級(jí),可便捷地提升測(cè)試系統(tǒng)的水平和能力;信號(hào)電纜少,故障率低,有操作保護(hù);系統(tǒng)開(kāi)放、靈活,功能可更改,技術(shù)更新快;可以和其他設(shè)備互聯(lián);軟、硬件都具有模塊化、開(kāi)放性、可重復(fù)使用及互換性等特點(diǎn)。
3 虛擬電子測(cè)量?jī)x器設(shè)計(jì)原理
虛擬電子測(cè)量?jī)x器的軟件應(yīng)用程序,由LabVIEW編程環(huán)境開(kāi)發(fā),動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)通過(guò)CLF節(jié)點(diǎn)調(diào)用,達(dá)到與USB控制器的互聯(lián)通信。LabVIEW程序編寫(xiě)分為前面板和后面板,前面板有登陸界面和各個(gè)虛擬儀器界面。后面板是編程程序框圖,對(duì)前面板的各個(gè)模塊進(jìn)行編程,再把它們整合在一起,組成一個(gè)大的、整體的程序框圖。
程序設(shè)計(jì)中,使用軟件模板提供的旋鈕、按鈕、開(kāi)關(guān)、數(shù)字顯示、圖表、圖形等控件,在前面板設(shè)置輸入輸出對(duì)象,按照使用者的實(shí)際需求,設(shè)計(jì)圖形化交互界面??驁D程序設(shè)計(jì)是圖形化程序的源代碼,與前面板一一對(duì)應(yīng),使用軟件提供的結(jié)構(gòu)控制、數(shù)值運(yùn)算、字符串運(yùn)算、數(shù)組運(yùn)算、布爾運(yùn)算、信號(hào)分析、波形處理、文件輸入輸出、儀器控制等控件,按照使用者的需求,控制和分配前面板的輸入輸出。程序中的數(shù)據(jù)信號(hào)根據(jù)程序邏輯關(guān)系,沿?cái)?shù)據(jù)線流動(dòng),滿足“數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)”。
在虛擬電子測(cè)量?jī)x器中,硬件部分由USB控制卡,信號(hào)發(fā)生卡和信號(hào)采集卡組成。12V電源供電,通過(guò)USB2.0連接到計(jì)算機(jī),與軟件連接相通。
作者單位
榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院神木校區(qū) 陜西省榆林市 719300
【摘要】電子測(cè)量是獲取信息的重要手段,是一切科學(xué)的依據(jù),本文從電子測(cè)量的發(fā)展趨勢(shì)和當(dāng)今高校電子測(cè)量實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀出發(fā),依據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn),對(duì)如何優(yōu)化電子測(cè)量實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了探討.
【關(guān)鍵詞】電子測(cè)量 虛擬儀器 互動(dòng) 開(kāi)放
杰出科學(xué)家門(mén)捷列夫曾說(shuō)“沒(méi)有測(cè)量,就沒(méi)有科學(xué)”。電子信息科學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的象征,它的三大支柱是:信息獲?。y(cè)試/測(cè)量技術(shù))、信息的傳輸技術(shù)(通信技術(shù))、信息的處理技術(shù)(計(jì)算機(jī)技術(shù)),三者中信息的獲取是首要的,因?yàn)闇y(cè)量是獲取信息的重要手段,因此,國(guó)內(nèi)外許多高校的許多工科專業(yè),尤其是電子信息類專業(yè),都把“電子測(cè)量”作為一門(mén)十分重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。
電子測(cè)量是現(xiàn)代科學(xué)獲取信息的重要手段,是從事現(xiàn)代電子科學(xué)研究的必備基礎(chǔ),也是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的重要標(biāo)志性課程。其特點(diǎn)是綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性突出、應(yīng)用面廣泛、更新迅速。
電子測(cè)量包括測(cè)量?jī)x器和測(cè)量理論兩部分。當(dāng)前電子測(cè)量?jī)x器已經(jīng)經(jīng)歷了由模擬儀器發(fā)展到數(shù)字儀器,又由數(shù)字儀器發(fā)展到智能儀器階段;現(xiàn)在電子測(cè)量?jī)x器的發(fā)展,主要呈現(xiàn)以下幾個(gè)趨勢(shì):
1)量限擴(kuò)大化趨勢(shì)
2)集成化、模塊化趨勢(shì)
便攜式儀器越來(lái)越多,使用者要求集成化、微型化,例如簡(jiǎn)單的數(shù)字溫度計(jì)、濕度計(jì)等,成本低,可靠性高;儀器模塊化,可以方便安裝選件,可以方便升級(jí),可以方便故障診斷和維修。
3)智能化趨勢(shì)
具有很強(qiáng)的自校準(zhǔn)、自診斷、自補(bǔ)償功能;很強(qiáng)的存儲(chǔ)、計(jì)算、報(bào)表輸出功能;很好的用戶界面,使用戶很方便使用。
4)數(shù)字化趨勢(shì)
無(wú)論高檔還是低檔儀器,數(shù)字化越來(lái)越普及。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字電路的成本越來(lái)越低;隨著各類儀器裝上了CPU,實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化后,軟件上投入了巨大的人力、財(cái)力。今后的儀器歸納成一個(gè)簡(jiǎn)單的公式:“儀器=AD/DA+CPU+軟件”,AD芯片將模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào),再經(jīng)過(guò)軟件處理變換后用DA輸出。
5)虛擬化趨勢(shì)
虛擬儀器的構(gòu)成:計(jì)算機(jī)+軟件+硬件(用于解決信號(hào)的輸入輸出)
虛擬儀器的特點(diǎn):性價(jià)比高,傳統(tǒng)儀器貴,虛擬儀器便宜。傳統(tǒng)儀器功能固定,虛擬儀器改變軟件即改變了儀器,可根據(jù)使用的需求隨心所欲地組成儀器。
6)網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)
通過(guò)局域網(wǎng)或INTERNET來(lái)控制和使用電子儀器,使工程師遠(yuǎn)在千里之外仍能遙控儀器和獲取結(jié)果。
7)跨專業(yè)多功能化趨勢(shì)
一臺(tái)儀器,可測(cè)量多種參數(shù),具有多種用途,而且這些參數(shù)是跨越傳統(tǒng)上我們認(rèn)為是不同的計(jì)量專業(yè)的。好處是節(jié)約投資,節(jié)省空間,攜帶使用方便。
而測(cè)量理論也由經(jīng)典測(cè)量理論發(fā)展到經(jīng)典測(cè)量理論與現(xiàn)代測(cè)量方法相結(jié)合、傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)與最新的信息科學(xué)技術(shù)相結(jié)合的新時(shí)期下的新的測(cè)量理論:如誤差理論與測(cè)試信息論的結(jié)合、測(cè)試與控制工程結(jié)合的測(cè)控技術(shù)、測(cè)試與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)、測(cè)試與軟件和信息處理相結(jié)合的虛擬儀器、測(cè)試與通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)等。同時(shí),與其他相關(guān)課程內(nèi)容(如模擬數(shù)字電路、信號(hào)和系統(tǒng)、微機(jī)原理和接口技術(shù)、通信與控制等)的處理上,充分體現(xiàn)出了本課程與其他課程內(nèi)容的有機(jī)聯(lián)系和綜合應(yīng)用。
然而現(xiàn)狀卻是:
1、測(cè)量課程的理論內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立。在好多電信學(xué)生的心目中,測(cè)量課程是獨(dú)立的,實(shí)驗(yàn)更是由于本課程的特點(diǎn)即與其他課程內(nèi)容的有機(jī)聯(lián)系和綜合應(yīng)用,使得學(xué)生容易產(chǎn)生誤覺(jué),好象在重復(fù)其它課程的實(shí)驗(yàn),無(wú)太大新意,而變得好象索然無(wú)味,使得本課程成為了一門(mén)抽象難懂、深不可測(cè)、高不可攀、望而卻步的“難學(xué)難用”課程了。而使得學(xué)生對(duì)此門(mén)課程興趣不大或興趣全無(wú)。其實(shí)不然,測(cè)試一直貫穿于學(xué)生的整個(gè)大學(xué)階段。剛?cè)胄r(shí)所學(xué)的高數(shù)是測(cè)試技術(shù)的理論依據(jù);計(jì)算機(jī)是現(xiàn)代測(cè)試的重要工具;電路、低頻電路、高頻電路就是講解的測(cè)試電路;信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、信息論與編碼講解的就是測(cè)試原理。也就是說(shuō)學(xué)生的知識(shí)不應(yīng)是孤立的,而應(yīng)有機(jī)的聯(lián)系成一體。
2、學(xué)時(shí)數(shù)日漸減少,與其在電信專業(yè)里的重要性不相符合。一般高校的測(cè)試技術(shù)在非電信專業(yè)大概就是30―40學(xué)時(shí)之間,在電信專業(yè)為30―60學(xué)時(shí)之間(還包括實(shí)踐教學(xué)),實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)就更少的可憐了,對(duì)于學(xué)生的理論知識(shí)的掌握和實(shí)踐上的應(yīng)用及創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
3、隨著高校教學(xué)改革的深入,雖然每個(gè)院校都購(gòu)入了一些測(cè)量?jī)x器,但跟擴(kuò)招的學(xué)生數(shù)相比,卻還是不夠,當(dāng)然這也與每個(gè)學(xué)校辦學(xué)經(jīng)費(fèi)緊張有關(guān),但畢竟對(duì)于提高學(xué)生動(dòng)手能力和將隱性知識(shí)變?yōu)轱@性知識(shí)頗為不利。
4、實(shí)驗(yàn)孤立,與實(shí)際應(yīng)用之間的聯(lián)系好象不大。現(xiàn)有的測(cè)試技術(shù)的實(shí)驗(yàn)不外乎是一些測(cè)試儀器的使用,非常片面。其實(shí)測(cè)試技術(shù)應(yīng)該貫穿于整個(gè)電信專業(yè)的實(shí)踐當(dāng)中。在電路實(shí)踐中反應(yīng)的是實(shí)驗(yàn)儀器的使用;在低頻電路、高頻電路的實(shí)踐中反應(yīng)的是實(shí)驗(yàn)電路;在信號(hào)、電子測(cè)量、傳感器中反應(yīng)的是實(shí)驗(yàn)原理;在大學(xué)生課外科技活動(dòng)、電子設(shè)計(jì)大賽、數(shù)學(xué)建模、畢業(yè)設(shè)計(jì)中反應(yīng)的是其綜合應(yīng)用。即其實(shí)驗(yàn)的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)以實(shí)驗(yàn)儀器為基礎(chǔ)、以測(cè)量方法為線索、以誤差分析來(lái)提升、以實(shí)際應(yīng)用為歸宿。
故而要優(yōu)化電子測(cè)量的實(shí)驗(yàn)教學(xué),必須從現(xiàn)有的這些問(wèn)題入手,提出相應(yīng)的改革與整合方法,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力??梢詮囊韵聨讉€(gè)方面入手:
1、研究電子測(cè)量實(shí)驗(yàn)可與其他課程實(shí)驗(yàn)的整合。
測(cè)量在電信工程專業(yè)中起著舉足輕重的作用,并一直貫穿始終。無(wú)論是從高數(shù)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)到電路、低、高頻電路,再到信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、信息論與編碼;從微機(jī)原理、單片機(jī)到EDA、MATLAB、DSP、ARM,無(wú)不與測(cè)試技術(shù)相關(guān)。高數(shù)是測(cè)試技術(shù)的理論依據(jù);測(cè)量電路與系統(tǒng)由各種電路、傳感器和計(jì)算機(jī)構(gòu)成;測(cè)量?jī)x器的使用和測(cè)量電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試過(guò)程中可利用一些計(jì)算機(jī)語(yǔ)言進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)和仿真。測(cè)量技術(shù)的講解可以站在信號(hào)的高度上講解,使得學(xué)生起點(diǎn)更高,更能充滿信心的找到自己未來(lái)的人生目標(biāo)。故而可將學(xué)生四年的實(shí)驗(yàn)課統(tǒng)一安排,統(tǒng)籌規(guī)劃;先從實(shí)驗(yàn)儀器的基本使用,到應(yīng)用實(shí)驗(yàn)儀器測(cè)量基本電路及其電參數(shù),再到實(shí)驗(yàn)儀器的熟練使用、擴(kuò)展使用;最后到自行選用實(shí)驗(yàn)儀器,計(jì)算參數(shù),構(gòu)成測(cè)量電路,設(shè)定實(shí)驗(yàn)步驟,完成各種任務(wù)。這樣即可合理安排學(xué)時(shí),避開(kāi)學(xué)時(shí)壓縮對(duì)課程帶來(lái)的不利影響;又可避免重復(fù)勞動(dòng)所帶來(lái)的厭倦心理;還方便開(kāi)設(shè)一些綜合性課題。
2、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
我總認(rèn)為:“興趣是學(xué)生最好的老師”,在多年教學(xué)中發(fā)現(xiàn),如若學(xué)生對(duì)某一課程興趣盎然,則其學(xué)起知識(shí)來(lái)必然事半功倍,在學(xué)習(xí)中能夠化繁為簡(jiǎn),化難為易,記憶力增強(qiáng),跳躍性思維活躍,即其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、獨(dú)立性、積極性、批判性、創(chuàng)造性大大增強(qiáng)。
(1)模塊化、多層次教學(xué)方法:多年來(lái),我們?cè)谌绾胃玫膶?shí)現(xiàn)學(xué)生能力培養(yǎng)方面進(jìn)行了一些有益探索,我們認(rèn)為,學(xué)生能力培養(yǎng)需
[摘 要]針對(duì)目前電子測(cè)量與智能儀器課程在教學(xué)與實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所存在的不足,課題組依托河南理工大學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)示范中心和省級(jí)重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室平臺(tái),分別從教學(xué)方法、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐以及考核方式等多方面對(duì)其進(jìn)行了深度改革的探索和實(shí)踐。對(duì)該課程進(jìn)行的“自主、探究與合作”模式下的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)改革,在培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí),提高學(xué)生綜合能力方面取得了很大成效,為工科課程教學(xué)改革提供了很好的借鑒。
[關(guān)鍵詞]教學(xué)方法;教學(xué)手段;實(shí)驗(yàn);改革
電子測(cè)量與智能儀器是高等院校電子信息工程專業(yè)和電子信息科學(xué)技術(shù)類學(xué)科的重要專業(yè)課。該課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性、技術(shù)性和綜合性,是一門(mén)理論性和實(shí)踐性相結(jié)合的綜合課程。課程與工程實(shí)際結(jié)合緊密,在專業(yè)課程體系中占有重要地位,它對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和實(shí)際動(dòng)手能力具有重要的作用。但是由于受傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響,該課程存在著教與學(xué)嚴(yán)重脫節(jié)的現(xiàn)象。學(xué)生對(duì)這門(mén)課學(xué)習(xí)的積極性不高、興趣不濃,聽(tīng)課不能夠集中精力,使該課程的課堂教學(xué)效果不夠理想。另外,該課程讓學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容、方式也存在問(wèn)題,目前主要還是以做作業(yè)習(xí)題為主,即使增加了該課程的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),但基本上也是“紙上談兵”,不能夠與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合,效果也不夠理想。
針對(duì)以上傳統(tǒng)教學(xué)所存在的問(wèn)題,根據(jù)課程特點(diǎn),我們通過(guò)積極探索,大膽改革,以“自主、探究和合作”的模式通過(guò)實(shí)踐探討出一套科學(xué)、實(shí)用的“教、學(xué)、做”一體化的方案,分別從該課程的教學(xué)方法、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐以及考核方式等多方面對(duì)其進(jìn)行了深度改革的探索和實(shí)踐,并取得了一定成效。這對(duì)提高該課程的教學(xué)質(zhì)量,促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)際工作能力的培養(yǎng),提高在新形勢(shì)下學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)能力具有重要而積極的作用。
一、 注重課堂教學(xué)改革
(一)更新教學(xué)內(nèi)容,改進(jìn)教學(xué)方法
針對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容,首先,我們?cè)诮滩倪x用上進(jìn)行了大范圍的篩選工作,最后選定了國(guó)家精品課程配套教材,古天祥等編著的《電子測(cè)量原理》。該教材主要是在學(xué)習(xí)測(cè)量原理的基礎(chǔ)上側(cè)重于討論測(cè)量技術(shù)與方法、誤差分析和實(shí)際應(yīng)用,而且在涉及具體電子儀器時(shí)是基于儀器的基本原理及應(yīng)用,而不是基于儀器的設(shè)計(jì)與制造,對(duì)于非測(cè)控專業(yè)的電子類專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)十分適合。其次,在日常教學(xué)過(guò)程中,根據(jù)給定學(xué)時(shí),我們對(duì)課堂授課內(nèi)容進(jìn)行了有效節(jié)選,在講述課程各部分內(nèi)容時(shí),注重從原理、誤差及應(yīng)用三個(gè)方面進(jìn)行闡述,以測(cè)量原理作為基礎(chǔ),通過(guò)測(cè)量誤差分析來(lái)提升,以其實(shí)際應(yīng)用為歸宿展開(kāi)課堂教學(xué)。最后改進(jìn)傳統(tǒng)的、較為死板的課堂講述,在課堂教學(xué)中增加案例分析。例如在講到電子計(jì)數(shù)器時(shí),教師可以把往屆學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)作品先進(jìn)行實(shí)物演示,在成功抓住學(xué)生興趣的同時(shí),進(jìn)一步介紹它的基本組成和工作原理,并采用啟發(fā)、引導(dǎo)等教學(xué)方法鼓勵(lì)學(xué)生思考其實(shí)現(xiàn)方法和設(shè)計(jì)過(guò)程,這樣將極大增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。課后再根據(jù)給出的實(shí)例給學(xué)生布置課后作業(yè),要求學(xué)生從自己的視角對(duì)給出的畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行性能分析。學(xué)生自己成立討論小組,采用比較、討論等方式從設(shè)計(jì)方案、技術(shù)指標(biāo)等方面得出作品的不足之處以及改進(jìn)方法,以課程設(shè)計(jì)報(bào)告形式通過(guò)Sakai網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上交任課教師,教師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與學(xué)生進(jìn)行交流。這種教學(xué)方法不僅有助于活躍課堂氛圍,也可以促進(jìn)師生之間的互動(dòng)和交流。
(二)教學(xué)手段多樣化
電子測(cè)量與智能儀器課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性,涉及很多儀器以及具體操作等知識(shí),單一的課堂講授會(huì)使學(xué)生感覺(jué)知識(shí)非常抽象。因此在教學(xué)環(huán)節(jié)中,我們根據(jù)課程實(shí)際情況,結(jié)合河南理工大學(xué)現(xiàn)有的教學(xué)設(shè)施,最大限度地進(jìn)行了教學(xué)手段多樣化改革,其主要表現(xiàn)為:
1.多媒體課件動(dòng)起來(lái)
在傳統(tǒng)的多媒體課件上,有效地加入聲音、圖片、動(dòng)畫(huà)、視頻等多種元素,使多媒體課件動(dòng)起來(lái)。根據(jù)課程的屬性,將課程講授中涉及的許多先進(jìn)電子測(cè)量?jī)x器通過(guò)彩色圖片的形式展示給學(xué)生,不僅可以在最短的時(shí)間內(nèi)提供最大的信息量,還能大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;利用多媒體課件的動(dòng)畫(huà)效果,以動(dòng)態(tài)的形式對(duì)電子計(jì)數(shù)器、示波器等典型儀器的結(jié)構(gòu)、使用方法進(jìn)行探討、分析,將其組成工作原理生動(dòng)、形象地展示出來(lái),從聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)兩方面刺激學(xué)生的感官,促進(jìn)學(xué)生聯(lián)想記憶,加深對(duì)知識(shí)的掌握;課件中通過(guò)嵌入儀器的實(shí)際應(yīng)用操作視頻進(jìn)行課堂演示,使學(xué)生更快、更好地掌握電子測(cè)量?jī)x器的使用方法。多元素嵌入的多媒體課件在課堂上有效地動(dòng)起來(lái),大大調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,學(xué)生的日常出勤率和上課的專注度都大幅度提升了。
2.SAKAI網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)用起來(lái)
隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,基于信息技術(shù)的教學(xué)工具已經(jīng)成為教師與學(xué)生交流、互動(dòng)的重要平臺(tái)。本課程教學(xué)組充分利用河南理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)――Sakai(賽課)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái),將多媒體課件、電子教案和閱讀資料等資源整合后掛在網(wǎng)絡(luò)課堂上,學(xué)生可以擁有更長(zhǎng)的時(shí)間與更廣闊的空間對(duì)其進(jìn)行充分瀏覽、慢慢消化。該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)還具備布置作業(yè)、點(diǎn)名、練習(xí)與測(cè)驗(yàn)、討論等功能,教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要實(shí)時(shí)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上進(jìn)行信息,將課堂上所講述的內(nèi)容進(jìn)行有效延伸、消化。比如之前提到的畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)例分析,學(xué)生成立討論小組完成討論后,以電子作業(yè)的形式進(jìn)行上傳Sakai平臺(tái),教師可以實(shí)時(shí)進(jìn)行跟蹤,通過(guò)討論的方式與學(xué)生進(jìn)行溝通,及時(shí)解決學(xué)生提出的問(wèn)題。這在很大程度上提高了教師的“教”和學(xué)生的“做”兩方面的效率,也拉近了師生之間距離,大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
三、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐改革
作為“自主、探究和合作”模式下的“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)改革中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié),學(xué)生的“做”顯得尤為重要。電子測(cè)量與智能儀器課程是理論與應(yīng)用相結(jié)合的綜合課程,學(xué)生在掌握基本原理和相關(guān)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上,還要學(xué)會(huì)使用各種儀器,搭建各種測(cè)試系統(tǒng),學(xué)會(huì)對(duì)電子測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析,因此該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也就顯得特別重要了。本文展開(kāi)的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是在河南理工大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)中心――電工電子實(shí)驗(yàn)中心和省級(jí)重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)上進(jìn)行的,學(xué)生可以隨時(shí)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行課程實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容除了常規(guī)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)外,任課教師還給學(xué)生布置了大量的測(cè)量、測(cè)試實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以自由組隊(duì),進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì),利用實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)?zāi)K完成測(cè)試系統(tǒng)搭建,并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證。學(xué)生自由組隊(duì)完成的測(cè)試系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在經(jīng)過(guò)教師的驗(yàn)收后可以充當(dāng)常規(guī)實(shí)驗(yàn)。對(duì)于驗(yàn)收效果較好的實(shí)驗(yàn),教師要給出優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)成績(jī),以此調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的積極性。
四、考核方式的改革
考試是教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),教學(xué)和課程方法的多樣性帶動(dòng)了考試考核方法的多樣性??己朔椒ㄉ?,摒棄了僅僅由平時(shí)成績(jī)和最后試卷成績(jī)共同決定最后成績(jī)的傳統(tǒng)方法,進(jìn)而改成由平時(shí)成績(jī)、考試成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和課外活動(dòng)成績(jī)共同決定。
(一)平時(shí)成績(jī)考核
平時(shí)成績(jī)考核20%,由考勤、Sakai網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)點(diǎn)名、作業(yè)以及討論答辯成績(jī)共同來(lái)決定。其中考勤和作業(yè)占平時(shí)成績(jī)的50%,討論答辯成績(jī)占平時(shí)成績(jī)的50%。第一部分是考勤和作業(yè),這是指在教學(xué)過(guò)程中,根據(jù)課程教學(xué)進(jìn)程要求學(xué)生完成的學(xué)習(xí)任務(wù),要結(jié)合Sakai網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái),依據(jù)學(xué)生完成作業(yè)的次數(shù)和質(zhì)量按百分制進(jìn)行評(píng)定。另外,考勤記錄是學(xué)生平時(shí)成績(jī)的依據(jù)之一,教師要將學(xué)生的出勤情況記錄在“點(diǎn)名冊(cè)”內(nèi),最后作為給出成績(jī)的依據(jù)之一。第二部分是討論答辯成績(jī),這項(xiàng)成績(jī)通常是在小組學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,學(xué)生共同完成一個(gè)課題、一個(gè)論文或一個(gè)項(xiàng)目,通過(guò)Sakai網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)討論區(qū)進(jìn)行討論、網(wǎng)絡(luò)答辯,最后由任課教師給出。
(二)期末卷面成績(jī)
期末考試內(nèi)容覆蓋教學(xué)大綱要求的知識(shí)點(diǎn),考題可以靈活多樣,以閉卷為主,適當(dāng)增加了理論設(shè)計(jì)題目的考核,使得試題能真正考查出學(xué)生的真實(shí)能力,以及全面系統(tǒng)地考核學(xué)生掌握課程知識(shí)的能力。該項(xiàng)成績(jī)占總成績(jī)的50%。
(三)實(shí)驗(yàn)成績(jī)
實(shí)驗(yàn)成績(jī)占30%,其中課程開(kāi)出的常規(guī)實(shí)驗(yàn)成績(jī)占實(shí)驗(yàn)總成績(jī)的50%,自主實(shí)驗(yàn)成績(jī)占實(shí)驗(yàn)總成績(jī)的50%。大力提倡學(xué)生進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn),調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的積極性,自主實(shí)驗(yàn)給出的成績(jī)比例在這個(gè)環(huán)節(jié)得以體現(xiàn)。
(四)課外活動(dòng)成績(jī)
該課程考核方式改革力度最大之處體現(xiàn)在課外活動(dòng)成績(jī)的給定上。為了鼓勵(lì)學(xué)生積極參與學(xué)校的第二課堂,我校在考核方式上進(jìn)行了相當(dāng)大的改革變動(dòng)。任課教師可以根據(jù)學(xué)生參與程度以及所獲得的相應(yīng)成果,在總成績(jī)上直接給定課程成績(jī)。 同樣,學(xué)生參與的各種電子設(shè)計(jì)大賽、測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目,也可視為加分項(xiàng)目。如此一來(lái),學(xué)生學(xué)習(xí)、參與的積極性空前高漲。
五、總結(jié)
本文對(duì)河南理工大學(xué)電子測(cè)量與智能儀器課程幾年來(lái)的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)改革進(jìn)行了論述和分析。實(shí)踐證明,“自主、探究和合作”模式下的“教、學(xué)、做”一體化課程教學(xué)改革取得了明顯的教學(xué)效果。
摘要: 深化中國(guó)大學(xué)課程教學(xué)方法和考試考核方法的改革是保障大學(xué)教學(xué)質(zhì)量、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要方面。針對(duì)目前電子測(cè)量與儀器課程在教學(xué)中的不足之處,我們進(jìn)行了教學(xué)方法和考試改革的探索和實(shí)踐,同時(shí)通過(guò)考試環(huán)節(jié)的完善和創(chuàng)新,力圖達(dá)到提高學(xué)生的分析能力和綜合素質(zhì)的目的。本文系統(tǒng)的闡述了電子測(cè)量與儀器課程教學(xué)方法的改革和考核方法的改革思路,并取得了一定的效果。
關(guān)鍵詞: 電子測(cè)量;教學(xué)方法;考核改革
0引言
教學(xué)方法由于是決定教學(xué)效果的十分重要因素而被人們所重視,教學(xué)方法的改革也就理所當(dāng)然地成了教學(xué)改革中的重要一環(huán)。課程考核評(píng)價(jià)系統(tǒng),是教學(xué)過(guò)程中必不可少的重要環(huán)節(jié),貫穿于教學(xué)的全過(guò)程,課程考核的結(jié)果不僅可以反映教與學(xué)的實(shí)際狀況,對(duì)學(xué)生各階段乃至整個(gè)學(xué)習(xí)階段有一個(gè)明確的評(píng)價(jià),更是衡量學(xué)校教學(xué)質(zhì)量的重要依據(jù)。然而,目前的課程考核評(píng)價(jià)系統(tǒng)只是通過(guò)單純的卷面成績(jī)考核,并不能真正衡量學(xué)生的綜合能力。下面以《電子測(cè)量與儀器》作為試點(diǎn)課程,在測(cè)控本科專業(yè)的教學(xué)過(guò)程中,詳細(xì)闡述該門(mén)課程的具體教學(xué)方法和考核方式的改革。
1電子測(cè)量課程的特點(diǎn)
電子測(cè)量是測(cè)控專業(yè)的一門(mén)專業(yè)必修課程,內(nèi)容包括:電子測(cè)量的基本原理和基本的測(cè)量方法,常用的電子測(cè)量?jī)x器的基本組成和工作原理,儀器的操作和應(yīng)用。要求通過(guò)該課程的教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和動(dòng)手能力以及解決問(wèn)題的能力。該課程涉及比較深?yuàn)W的理論,算法比較抽象且難懂;同時(shí)電子測(cè)量與儀器課程涉及面很廣,它的應(yīng)用包括了整個(gè)電子、通訊、自動(dòng)化等多種學(xué)科的很多領(lǐng)域,比如取樣、信號(hào)合成、自動(dòng)化等多種技術(shù)都在電子測(cè)量中得到應(yīng)用,因此教學(xué)中還要涉及如何把電子測(cè)量理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的應(yīng)用問(wèn)題。
2教學(xué)方法的探索及改革
針對(duì)《電子測(cè)量與儀器》這門(mén)課程的特點(diǎn),基本擬訂了改革的方法如下:
2.1 增強(qiáng)學(xué)生參與性。不同于以往的一味灌輸?shù)慕虒W(xué)方法,在講解了某種儀器的基本原理以及功能和操作后,要求學(xué)生以各種途徑查詢資料,并以報(bào)告的形式寫(xiě)出目前最新的技術(shù)指標(biāo),之后要抽點(diǎn)學(xué)生下一次課上來(lái)講解,學(xué)生可以選擇自己喜歡的一種型號(hào)產(chǎn)品為例子來(lái)寫(xiě)報(bào)告,同時(shí),將學(xué)生分成幾個(gè)小組,每個(gè)同學(xué)在組內(nèi)都要講解他說(shuō)查到的儀器資料和型號(hào),以及這個(gè)儀器的特點(diǎn),闡明電路結(jié)構(gòu)并進(jìn)行分析性講解,這就使得學(xué)生要了解這類產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo),必然在課后就要去查詢相關(guān)的技術(shù)原理,小組講解使得每個(gè)同學(xué)都有參與,所以每一個(gè)學(xué)生都會(huì)去查找資料并準(zhǔn)備講稿,比老師單純的對(duì)儀器知識(shí)的理論灌輸有效果,這樣的方式,給學(xué)生學(xué)習(xí)上帶來(lái)了一定的主動(dòng)性和積極性,增強(qiáng)了參與性,同時(shí),也培養(yǎng)學(xué)生對(duì)儀器學(xué)習(xí)的興趣。
2.2 圍繞教學(xué)大綱,把握住理論教學(xué)的方式方法,講授方面從易到難,讓學(xué)生逐漸對(duì)儀器建立起興趣愛(ài)好。但大學(xué)的教育也必須注重理論環(huán)節(jié),這和實(shí)踐環(huán)節(jié)有等同的重要性,在某一種儀器以及電子測(cè)量方法介紹完后,要求學(xué)生自己擬出一個(gè)題目來(lái)討論,將所有學(xué)生進(jìn)行分組,比如,10人一組,共8個(gè)小組,最后,一個(gè)小組擬出一道題目。
2.3 測(cè)量技術(shù)發(fā)展很快,電子測(cè)量?jī)x器在不斷更新,這就要求適應(yīng)形勢(shì),適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,將一些現(xiàn)代的電子測(cè)量手段以及先進(jìn)的儀器作為例子引入到課堂上來(lái),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.4 結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué),不再完全理論和實(shí)驗(yàn)脫節(jié),理論講解的時(shí)候,就要結(jié)合實(shí)驗(yàn)例子講解。有某些理論課程可以到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行講解,讓學(xué)生更加直觀的理解儀器特點(diǎn),真正做到教與學(xué)結(jié)合。由此,可以增強(qiáng)學(xué)生的參與意識(shí),激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維。
3考核方式的改革
考試是教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),教學(xué)和課程方法的多樣性帶動(dòng)了考試考核方法的多樣性??己朔椒ㄉ?,采用了平時(shí)成績(jī)和最后試卷成績(jī)共同決定最后成績(jī)。平時(shí)成績(jī)占30%,期末卷面成績(jī)占70%。
3.1 平時(shí)成績(jī)考核30%,由考勤,實(shí)驗(yàn)成績(jī),討論答辯成績(jī)共同來(lái)決定。考勤和作業(yè)占到平時(shí)成績(jī)的30%,實(shí)驗(yàn)成績(jī)占到平時(shí)成績(jī)的30%,討論答辯成績(jī)占到平時(shí)成績(jī)的40%。
第一部分是考勤和作業(yè),在教學(xué)過(guò)程中,根據(jù)課程教學(xué)進(jìn)程,要求學(xué)生完成的學(xué)習(xí)任務(wù),依據(jù)學(xué)生完成作業(yè)的次數(shù)和質(zhì)量按百分制進(jìn)行評(píng)定。另外,考勤記錄是學(xué)生平時(shí)成績(jī)的依據(jù)之一,將學(xué)生的出勤情況記錄在“點(diǎn)名冊(cè)”內(nèi)。最后作為給出成績(jī)的依據(jù)之一。第二部分是實(shí)驗(yàn)成績(jī),是結(jié)合實(shí)驗(yàn)具體操作情況來(lái)打分的一項(xiàng)成績(jī)。 這一項(xiàng)成績(jī)?cè)谝欢ǔ潭壬戏磻?yīng)了學(xué)生具體動(dòng)手能力和操作能力情況。第三部分是討論答辯成績(jī) ,這項(xiàng)成績(jī)通常是在小組學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,大家共同完成一個(gè)課題、一個(gè)論文或一個(gè)項(xiàng)目,然后通過(guò)演講答辯的方式,向全班同學(xué)作介紹。小組外的全體同學(xué)還要提出各種問(wèn)題請(qǐng)小組答辯的成員回答。最后以小組答辯和工作完成的水平和質(zhì)量作為依據(jù),決定每個(gè)人的成績(jī),由小組外的其他同學(xué)和教師評(píng)價(jià)給出。
3.2 期末卷面成績(jī)以教學(xué)大綱為參考,覆蓋面廣,考題可以靈活多樣,以閉卷為主,可以考核一些新的儀器技術(shù),另外,增加了理論設(shè)計(jì)題目的考核,使得試題能真正考核出學(xué)生的真實(shí)能力以及全面系統(tǒng)的考核學(xué)生系統(tǒng)掌握課程知識(shí)的能力,該項(xiàng)成績(jī)占到70%。
4總結(jié)
現(xiàn)代大學(xué)教學(xué)方法,應(yīng)該是能夠激活師生思想、情感、潛能、智慧,發(fā)揮師生積極性、主動(dòng)性、創(chuàng)造性的教學(xué)方法;而考核方式的改革依賴于教學(xué)方法的改革,我們將繼續(xù)努力并研究該門(mén)專業(yè)課程的特點(diǎn),通過(guò)不斷的改革和改進(jìn),摸索出一套有效的教學(xué)方法,這樣,才能做到考核方式真正有效的改革。
【摘 要】近年來(lái),測(cè)量學(xué)在社會(huì)諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,在提高測(cè)量準(zhǔn)確性等方面發(fā)揮著積極作用。但受到客觀條件的限制,無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)將實(shí)際電路組成展示給學(xué)生,導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法深入理解測(cè)量學(xué)知識(shí)和理論。而仿真軟件不受時(shí)空限制、便于檢測(cè),能夠?yàn)殡娮訙y(cè)量教學(xué)提供更多支持。文章分析仿真軟件概念及其對(duì)教學(xué)產(chǎn)生的積極作用,最后提出在電子測(cè)量教學(xué)中的運(yùn)用策略,旨在為我國(guó)教學(xué)實(shí)踐提供參考。
【關(guān)鍵詞】仿真軟件;電子測(cè)量學(xué);教學(xué)活動(dòng);運(yùn)用
信息時(shí)代背景下,計(jì)算機(jī)技術(shù)與教育教學(xué)深度結(jié)合,形成了很多教學(xué)軟件。其中仿真軟件能夠克服客觀條件,充分展示學(xué)習(xí)內(nèi)容。電子測(cè)量作為一門(mén)具有實(shí)踐性、抽象性特點(diǎn)的課程。當(dāng)前教師在教學(xué)中采用傳統(tǒng)教學(xué)模式,向?qū)W生傳授的理論知識(shí)過(guò)于抽象,不夠具體,無(wú)法幫助學(xué)生日后形成完善的理論知識(shí)結(jié)構(gòu)。利用仿真軟件開(kāi)展電子測(cè)量教學(xué)活動(dòng),不僅能夠提高教學(xué)活動(dòng)效果和效率,還能夠增強(qiáng)學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的印象。因此加強(qiáng)對(duì)該問(wèn)題的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
一、仿真軟件概述
所謂仿真軟件,是指建立在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高級(jí)、快速的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具。其融合了數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形學(xué)及計(jì)算數(shù)學(xué)等學(xué)科形成一種通用性軟件包?,F(xiàn)有電子類仿真軟件有View logic、OrCAD等,其中Multisim是國(guó)內(nèi)外最為常用的DEA仿真軟件。在實(shí)踐應(yīng)用中,不同仿真軟件各具特色,如PSpice功能較為強(qiáng)大,適合對(duì)復(fù)雜電路進(jìn)行分析和優(yōu)化,而Protel綜合性能較好,且使用范圍非常廣,能夠?qū)㈦娐贩抡婕癙CB設(shè)計(jì)有機(jī)整合到一起,提高仿真效果。
將仿真軟件引入到電子測(cè)量教學(xué)中,能夠突破傳統(tǒng)教學(xué)抽象、枯燥教學(xué)方式,將教學(xué)內(nèi)容以動(dòng)畫(huà)、圖文等多媒體視聽(tīng)形式呈現(xiàn)出來(lái),在輕松、愉悅的氛圍中進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)。電子測(cè)量技術(shù)試驗(yàn)需要設(shè)備投入非常大、且難度較大。如果引進(jìn)仿真軟件進(jìn)行模擬操作,能夠節(jié)省更多資源投入,且達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo),為師生交流提供良好的平臺(tái)??偠灾?,將仿真軟件引入到實(shí)踐教學(xué)中非常必要,不僅是教育教學(xué)現(xiàn)代化改革的需求,也是提高教學(xué)質(zhì)量的有效手段。
二、仿真軟件在電子測(cè)量教學(xué)中的運(yùn)用
1.開(kāi)展演示教學(xué)
在實(shí)踐教學(xué)中,教師可以將仿真軟件虛擬設(shè)備引入到課堂教學(xué),幫助學(xué)生理解和消化理論知識(shí)。如果條件允許,可以配合電子白板進(jìn)行師生互動(dòng),使得演示更加形象、具體,以此來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。如在進(jìn)行函數(shù)信號(hào)發(fā)生器相關(guān)內(nèi)容教學(xué)中,可以借助虛擬設(shè)備進(jìn)行仿真。經(jīng)過(guò)仿真處理的信號(hào)發(fā)生器,圖形更加逼真、形象,無(wú)論輸入、還是輸出端口都能夠完全呈現(xiàn)出來(lái)。不僅如此,點(diǎn)擊鼠標(biāo)能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行操作,與真實(shí)的設(shè)備操作具有一致性。如選擇輸出波形、頻率。在此基礎(chǔ)上,教師組織并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)理論的講解,然后操作控件,最后與真實(shí)的設(shè)備進(jìn)行對(duì)比,以證明演示教學(xué)具有較強(qiáng)的說(shuō)服力。
2.簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程
眾所周知,電子測(cè)量具有實(shí)踐性特點(diǎn),單純依靠理論講解遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,需要借助實(shí)踐操作進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)充,以此來(lái)達(dá)到預(yù)期的培養(yǎng)目標(biāo)。以往試驗(yàn)教學(xué)中,教師需要搬運(yùn)設(shè)備,不僅對(duì)設(shè)備性能產(chǎn)生諸多不良影響、縮短設(shè)備使用壽命,且使得演示操作過(guò)程繁瑣、麻煩。對(duì)此,教師可以積極引入仿真軟件,以此來(lái)簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程。如利用示波器跟蹤測(cè)量信號(hào)波形、測(cè)量電路等,在有限的時(shí)間內(nèi)獲得最佳教學(xué)效果。此外,教師還可以向?qū)W生介紹仿真軟件操作方式和方法,使得學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立的操作。
3.實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制
現(xiàn)階段,在實(shí)際教學(xué)中,我們不僅能夠在智能設(shè)備中應(yīng)用,還可以與計(jì)算機(jī)連接到一起實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制目標(biāo)。如在具體教學(xué)中,數(shù)字存儲(chǔ)示波器作為一部重要的設(shè)備,對(duì)其進(jìn)行講解時(shí),該設(shè)備自帶STO實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件,與計(jì)算機(jī)連接后,我們能夠在電腦仿真界面上對(duì)設(shè)備進(jìn)行針對(duì)性操作,如信號(hào)輸入、探頭衰減倍數(shù)的設(shè)置等。采取這種方式,能夠?qū)鹘y(tǒng)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行補(bǔ)償,且能夠幫助學(xué)生感受到對(duì)設(shè)備的真實(shí)性操作,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的體驗(yàn),循序漸進(jìn)地形成完善的理論知識(shí)體系。
4.加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)
目前,社會(huì)對(duì)電子測(cè)量人才提出了更高要求,尤其是人才的實(shí)踐能力。但現(xiàn)行教學(xué)活動(dòng)中,往往側(cè)重課程知識(shí)的講解,實(shí)踐課程相對(duì)較少,不利于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)及動(dòng)手能力的培養(yǎng)。對(duì)此,基于仿真軟件教學(xué),我們將電子測(cè)量學(xué)與其他課程結(jié)合到一起,如模擬與數(shù)字電子的結(jié)合,設(shè)計(jì)出詳細(xì)的虛擬電路圖,然后進(jìn)行波動(dòng)監(jiān)控、數(shù)值測(cè)量等相關(guān)知識(shí)的分析,計(jì)算并獲取數(shù)據(jù),為具體的安裝、焊接等活動(dòng)提供科學(xué)依據(jù)。上述過(guò)程,教師都可以引導(dǎo)并組織學(xué)生參與其中,給予學(xué)生更多自主權(quán)利,進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí),跟隨知識(shí)發(fā)展脈絡(luò)開(kāi)展實(shí)踐學(xué)習(xí)。采取這種方式,既能夠?yàn)閷W(xué)生提供動(dòng)手機(jī)會(huì),還能夠培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐綜合能力。
不可否認(rèn),仿真軟件對(duì)于電子測(cè)量教學(xué)具有促進(jìn)作用,但從本質(zhì)上來(lái)看,仿真軟件的應(yīng)用是一種教學(xué)輔助工具,不能夠一味地使用,教師要注重虛實(shí)結(jié)合,兼具理論與實(shí)踐,設(shè)置趣味性課堂,不斷提高教學(xué)有效性。
三、結(jié)論
根據(jù)上文所述,仿真軟件作為計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物,是多學(xué)科共同作用下的結(jié)果,在提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力等方面占據(jù)非常重要的位置。因此在教學(xué)中,教師要加強(qiáng)對(duì)仿真軟件的認(rèn)識(shí)與分析,熟練掌握軟件操作方式,并立足于電子測(cè)量教學(xué)內(nèi)容,將仿真軟件運(yùn)用其中,構(gòu)建趣味性課堂,調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性,優(yōu)化課程設(shè)計(jì)、開(kāi)展展示教學(xué),深化學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解,不斷提高教學(xué)質(zhì)量,從而促進(jìn)電子測(cè)量教學(xué)持續(xù)開(kāi)展,為社會(huì)培養(yǎng)更多專業(yè)人才。
【摘 要】分析目前高職《電子測(cè)量技術(shù)》課程教學(xué)中存在的問(wèn)題,研究將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用于課程教學(xué)中去,采用項(xiàng)目教學(xué)法,使得學(xué)生加深對(duì)基本知識(shí)的理解,提高學(xué)生的動(dòng)手能力和研發(fā)能力,培養(yǎng)學(xué)生成為與時(shí)俱進(jìn)的創(chuàng)新型人才。
【關(guān)鍵詞】電子測(cè)量技術(shù);Proteus仿真
1 電子測(cè)量教學(xué)中存在的問(wèn)題
《電子測(cè)量技術(shù)》是高等職業(yè)院校電子信息類專業(yè)的一門(mén)專業(yè)課,其目的在于使學(xué)生理解常用電子測(cè)量?jī)x器結(jié)構(gòu)、原理,會(huì)正確選擇和使用電子測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量,培養(yǎng)學(xué)生成為具有電子信息技術(shù)基本技能和綜合職業(yè)能力的,在電子信息領(lǐng)域適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理及服務(wù)第一線工作的高級(jí)技術(shù)應(yīng)用型人才。該課程傳統(tǒng)的教學(xué)方法多采用老師首先講授理論,然后再實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的方法,隨著現(xiàn)有高職生源水平的下降,傳統(tǒng)的教學(xué)方法已經(jīng)不能取得良好的教學(xué)效果,這就要求教師要根據(jù)實(shí)際情況,利用先進(jìn)的教學(xué)手段和技術(shù)條件進(jìn)行教學(xué)方法和形式上的改革。
多媒體技術(shù)是現(xiàn)代教育的一種有效的教學(xué)手段,教師可以將晦澀難懂的理論知識(shí)利用圖片,動(dòng)畫(huà)等多種形式演示出來(lái),既能引起學(xué)生興趣也能使學(xué)生更容易理解知識(shí)。但是單純的圖片或者動(dòng)畫(huà)演示對(duì)于《電子測(cè)量技術(shù)》這門(mén)課程顯然的不夠的,它涉及到很多具體電路和儀器的工作原理,這些儀器的構(gòu)成原理和使用方法較難理解。
2 Proteus仿真在電子測(cè)量教學(xué)中的應(yīng)用
計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已成為現(xiàn)代工程中的一種有效手段,所以我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中使用了電路仿真軟件Proteus。Proteus軟件是英國(guó)Lab Center Electronics公司出版的一款EDA工具,它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能,還能仿真單片機(jī)及外圍器件。
我們以信號(hào)發(fā)生器為例,將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用與教學(xué)中來(lái),采用項(xiàng)目教學(xué)法,讓學(xué)生利用之前所學(xué)的電路知識(shí)設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器。
信號(hào)發(fā)生器總方案如下:
信號(hào)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同,有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器,使用的器件可以是分立器件,也可以采用集成電路。產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的方案有多種,如首先產(chǎn)生正弦波,然后通過(guò)整形電路將正弦波變換成方波,再由積分電路將方波變成三角波;也可以首先產(chǎn)生三角波―方波,再將三角波變成正弦波或?qū)⒎讲ㄗ兂烧也ǖ鹊?。本課題采用先產(chǎn)生正弦波波―方波,再將方波變換成三角波的電路設(shè)計(jì)方法。由RC橋式正弦波振蕩器產(chǎn)生正弦波,經(jīng)過(guò)遲滯比較器產(chǎn)生方波,再由積分電路產(chǎn)生三角波。
學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器的電路了解了信號(hào)的發(fā)生器的結(jié)構(gòu)原理,也對(duì)振蕩器,延遲比較器和積分電路原理和應(yīng)用有了更深的掌握。而且通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真軟件來(lái)設(shè)計(jì)和搭建電路也節(jié)約的時(shí)間和硬件等資源,同時(shí)也避免了搭建實(shí)際電路時(shí),由于焊接水平影響而出現(xiàn)的一些問(wèn)題和故障。
3 總結(jié)
將Proteus仿真技術(shù)應(yīng)用于《電子測(cè)量技術(shù)》這門(mén)課中,不僅使教學(xué)方式和考核方式多樣化,也激發(fā)了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性,提高了教學(xué)效果和實(shí)踐能力,也有助與學(xué)生在國(guó)家電子類各項(xiàng)競(jìng)賽中取得優(yōu)異成績(jī),對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì),創(chuàng)新項(xiàng)目和課外活動(dòng)也起到了一定作用。
摘要:目前在電子測(cè)量與儀器課程的教學(xué)過(guò)程中,正面臨著種種難題亟待解決,如教學(xué)內(nèi)容枯燥乏味,知識(shí)點(diǎn)多但是課時(shí)有限,學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性不高等等。近年來(lái),隨著微課這一新的教學(xué)方式的出現(xiàn),為提高《電子測(cè)量與儀器》的教學(xué)效果提供了希望。本文通過(guò)對(duì)微課和《電子測(cè)量與儀器》的特點(diǎn)分析,簡(jiǎn)要探討了將微課應(yīng)用到《電子測(cè)量與儀器》的教學(xué)過(guò)程中的前景。
關(guān)鍵詞:電子測(cè)量與儀器;微課;教學(xué)方法
一、引言
對(duì)于我國(guó)高等院校的各電子類專業(yè),如電子信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)等而言,電子測(cè)量與儀器這門(mén)課程由于其獨(dú)特的特性,對(duì)于學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)以及實(shí)際動(dòng)手操作能力的提高具有重要的意義[1]。但是由于傳統(tǒng)教學(xué)方式的限制,使學(xué)生在聽(tīng)課過(guò)程中經(jīng)常感到枯燥無(wú)味,并缺乏學(xué)習(xí)熱情。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望,提高授課效果,需要授課老師不斷提高自身業(yè)務(wù)能力,改變傳統(tǒng)教學(xué)思路,尋找更為新穎、高效的教學(xué)方法,為學(xué)生創(chuàng)造輕松、愉快的課堂氛圍。
近年來(lái),伴隨著微課的興起,為電子測(cè)量與儀器課程教學(xué)方式的改革提供了新的思路與方法[2-3]。本文將結(jié)合微課與電子測(cè)量與儀器這門(mén)課程的特點(diǎn),對(duì)微課在電子測(cè)量與儀器課程教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用前景進(jìn)行重點(diǎn)討論。
二、什么是微課
1.微課簡(jiǎn)介。微課(microlecture),顧名思義,指的是一種長(zhǎng)度較短的教學(xué)過(guò)程,時(shí)長(zhǎng)通常為5~8分鐘。它以視頻為主要載體,圍繞著某一具體的教學(xué)知識(shí)點(diǎn)展開(kāi)?!拔⒄n”最早是由美國(guó)圣胡安學(xué)院的高級(jí)教學(xué)設(shè)計(jì)師戴維?彭羅斯(David Penrose)提出的,一經(jīng)引入,就迅速在我國(guó)的各中小學(xué)以及大中專高等院校中推廣開(kāi)來(lái),并引起了眾多教育工作者廣泛的研究熱情[4]。
微課的核心是關(guān)于某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的課堂教學(xué)視頻,同時(shí)還包含了與該知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的教學(xué)設(shè)計(jì)、素材及點(diǎn)評(píng)等輔助性內(nèi)容。教師在編制微課課件的過(guò)程中,可以將教學(xué)內(nèi)容以動(dòng)畫(huà)的形式形象地展示給學(xué)生們,引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)還可以添加音頻內(nèi)容,將對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的點(diǎn)評(píng)加入到課件中去,使學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)同時(shí)受到視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)上的刺激,由于此時(shí)學(xué)生的注意力較平時(shí)更為集中,因此會(huì)使教學(xué)效果大幅提高。
2.微課的特點(diǎn)。微課經(jīng)過(guò)近幾年的不斷發(fā)展,逐漸形成了如下幾個(gè)自己獨(dú)特的特點(diǎn):
(1)短小精悍。在傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中,對(duì)某一具體知識(shí)點(diǎn)的講解可能需要10~20分鐘的時(shí)間,包括板書(shū)、PPT等教學(xué)資源的使用,但收到的效果卻是一般。而微課雖然長(zhǎng)度只有短短的幾分鐘,但是它以更為直觀形象的方式將教學(xué)內(nèi)容傳遞給學(xué)生,輔以聲、光等多種感官刺激,勢(shì)必取得更為良好的教學(xué)效果。
(2)重點(diǎn)突出。由于微課的時(shí)間短,因此它所包含的內(nèi)容都是經(jīng)過(guò)精挑細(xì)選的,并且都是與教學(xué)內(nèi)容的主旨密切相關(guān)的,這就使得教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)更為突出,便于學(xué)生接受與掌握。
(3)素材豐富。微課的教學(xué)素材來(lái)源豐富,并且形式多種多樣,除了傳統(tǒng)的圖片、視頻等,目前還有各種專門(mén)用于制作微課課件的軟件,如可以進(jìn)行屏幕錄制的Camtasia Studio,制作交互式視頻課件的Adobe Ultra、Adobe Captivate,以及對(duì)視頻進(jìn)行后期處理的Adobe Premiere等,這些都為微課課件的制作提供了大量新穎的素材,是微課質(zhì)量的重要保障。
(4)學(xué)習(xí)時(shí)間靈活。借助現(xiàn)在發(fā)達(dá)的英特網(wǎng),只要將微課課件上傳至指定服務(wù)器后,學(xué)生們就可以在任何時(shí)間訪問(wèn)這些課件并進(jìn)行自主學(xué)習(xí),而且由于時(shí)間短、重點(diǎn)突出等這些特點(diǎn),學(xué)生在進(jìn)行微課學(xué)習(xí)時(shí)不易疲憊,并且會(huì)迅速掌握教學(xué)內(nèi)容的重難點(diǎn),取得事半功倍的效果。
三、目前階段《電子測(cè)量與儀器》課程教學(xué)面臨的問(wèn)題
《電子測(cè)量與儀器》該課程處于電子類專業(yè)課程中的后繼階段,是其他基礎(chǔ)課程和專業(yè)基礎(chǔ)課程的綜合應(yīng)用,對(duì)學(xué)生提高實(shí)踐能力和電子測(cè)試水平至關(guān)重要。筆者通過(guò)近年來(lái)對(duì)《電子測(cè)量與儀器》課程的教學(xué)授課經(jīng)驗(yàn),并結(jié)合查閱相關(guān)的文獻(xiàn),對(duì)目前階段《電子測(cè)量與儀器》課程教學(xué)面臨的問(wèn)題進(jìn)行了歸納總結(jié),主要有以下幾點(diǎn):
1.部分內(nèi)容枯燥乏味。在《電子測(cè)量與儀器》這門(mén)課程中,前期內(nèi)容主要是關(guān)于各類電子儀器的原理性介紹,如示波器中示波管的結(jié)構(gòu)與各部分功能,各種類型的模擬信號(hào)發(fā)生器的組成以及內(nèi)部的主要模擬電路等,都涉及了大量的電路圖和原理分析,需要耗費(fèi)大量的課堂時(shí)間對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)講解,容易使學(xué)生產(chǎn)生枯燥乏味的厭學(xué)情緒[5]。
2.知識(shí)點(diǎn)多但課時(shí)有限。隨著電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展,現(xiàn)階段的各種電子測(cè)量?jī)x器正逐步朝著多功能的方向發(fā)展,各種性能不斷提高,各種新穎的功能也層出不窮,直接導(dǎo)致了該門(mén)課程知識(shí)點(diǎn)的迅速增多。僅以數(shù)字示波器為例,在課堂講解時(shí)不僅要對(duì)各按鈕、按鍵的功能進(jìn)行說(shuō)明,還要針對(duì)不同形式的波形信號(hào)的具體調(diào)節(jié)進(jìn)行講解才能使學(xué)生對(duì)該儀器有一個(gè)全面的了解與掌握,這就會(huì)占據(jù)大量的課時(shí)資源。在上實(shí)驗(yàn)課時(shí),由于學(xué)生數(shù)量較多,因此不可能對(duì)學(xué)生進(jìn)行逐一輔導(dǎo),直接導(dǎo)致了事倍功半的教學(xué)效果。
3.學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性?!峨娮訙y(cè)量與儀器》課程的開(kāi)課時(shí)間一般是在大三的上學(xué)期或者下學(xué)期,此時(shí)的學(xué)生經(jīng)過(guò)兩年大學(xué)生活的洗禮,逐漸產(chǎn)生兩級(jí)分化,有的學(xué)生保持了高中階段好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,能夠積極主動(dòng)地進(jìn)行學(xué)習(xí),有的學(xué)生則放松懈怠,上課時(shí)注意力不集中,自然得不到好的學(xué)習(xí)效果。
綜上所述,針對(duì)目前階段《電子測(cè)量與儀器》課程教學(xué)所面臨的種種問(wèn)題,需要授課教師不斷探索,尋找一種更為新穎有效的教學(xué)方式來(lái)提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性與學(xué)習(xí)興趣,才能從根本上保證該門(mén)課程的教學(xué)效果。
四、微課在《電子測(cè)量與儀器》中的應(yīng)用研究
由于《電子測(cè)量與儀器》這門(mén)課程與實(shí)際應(yīng)用密切不分,因此筆者在授課時(shí)經(jīng)常會(huì)找一些與授課內(nèi)容相關(guān)的小視頻播放給學(xué)生觀看,如某型號(hào)數(shù)字示波器的演示視頻,基于應(yīng)變片的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等等。通過(guò)觀察筆者發(fā)現(xiàn),學(xué)生們對(duì)這些視頻的興趣很高,通過(guò)播放短片能夠極大地吸引學(xué)生們的注意力,此時(shí)學(xué)生們認(rèn)真聽(tīng)講的程度較之傳統(tǒng)的語(yǔ)言講解高了不止1~2倍。
微課正好擁有這種短小精悍的特點(diǎn),而且它本身作為一種特殊的視頻資源,能夠極大地引起學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。將微課這種新穎的教學(xué)方式引入到《電子測(cè)量與儀器》課程的教學(xué)過(guò)程中來(lái),必將取得良好的效果。
同時(shí),《電子測(cè)量與儀器》這門(mén)課程本身所具有的一些特點(diǎn),也特別適合進(jìn)行微課的開(kāi)展。在這門(mén)課程中,不僅包含了各種電子儀器,如示波器、信號(hào)發(fā)生器、電壓表、萬(wàn)用表等的使用方法、注意事項(xiàng),還包含了自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的組建和實(shí)現(xiàn),以及虛擬儀器的使用,這些教學(xué)內(nèi)容都特別適合使用微課來(lái)進(jìn)行展示。例如,可以將基于LabVIEW的虛擬儀器的組建和演示過(guò)程用屏幕錄像軟件進(jìn)行錄制,然后通過(guò)后期的處理,添加一些動(dòng)畫(huà)特效,將其制作為一個(gè)5~8分鐘的微課課件。不僅能在課堂上對(duì)學(xué)生進(jìn)行演示,還可以使學(xué)生在課下進(jìn)行隨時(shí)的觀看。這樣的教學(xué)方式,不僅新穎,而且收效更好。
五、總結(jié)
作為一種新出現(xiàn)的教學(xué)方式,微課正在因其自身的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)引起諸多教育工作者的關(guān)注。本文通過(guò)對(duì)微課的介紹,以及對(duì)《電子測(cè)量與儀器》這門(mén)課程現(xiàn)階段所面臨的各種問(wèn)題的深入分析,對(duì)微課在《電子測(cè)量與儀器》中的應(yīng)用前景進(jìn)行了簡(jiǎn)要探討。經(jīng)過(guò)分析筆者得出結(jié)論,由于《電子測(cè)量與儀器》本身的一些特點(diǎn),特別適合進(jìn)行微課的開(kāi)展,通過(guò)對(duì)微課的合理利用,必將對(duì)提高《電子測(cè)量與儀器》的教學(xué)效果起到極大的推動(dòng)作用。
摘要:電子測(cè)量與儀器是測(cè)控專業(yè)的重要課程。針對(duì)以往該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的不足,結(jié)合專業(yè)實(shí)際情況,提出了模塊化設(shè)計(jì)的改進(jìn)思路,并以計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)為例,闡明了模塊化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,取得了良好的教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞:電子測(cè)量與儀器;模塊化設(shè)計(jì);計(jì)數(shù)器
一、引言
電子測(cè)量與儀器課程是測(cè)控相關(guān)專業(yè)的重要課程,主要運(yùn)用電子科學(xué)的原理、方法和設(shè)備對(duì)各種電量及電路元件的特性和參數(shù)進(jìn)行測(cè)量[1]。使學(xué)生掌握電子測(cè)量的基本概念,測(cè)量誤差理論及數(shù)據(jù)處理方法,掌握基本電參量的測(cè)量原理、方案設(shè)計(jì)及結(jié)果分析方法。
該課程所包含的實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生熟悉常用儀器儀表(電壓表、示波器、計(jì)數(shù)器、信號(hào)源等)的使用[2],掌握儀器儀表工作原理,學(xué)會(huì)利用現(xiàn)有設(shè)備采取正確的測(cè)試方案進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的測(cè)量,能根據(jù)所學(xué)知識(shí)綜合設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的測(cè)量電路。
二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的不足
以計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)為例,計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)要求了解和掌握通用計(jì)數(shù)器的組成及工作原理和操作方法,掌握頻率比測(cè)量方法和測(cè)量誤差處理方法。在以往的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,直接使用通用計(jì)數(shù)器進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的測(cè)量。雖然在實(shí)驗(yàn)之前會(huì)向?qū)W生講解相關(guān)測(cè)量原理,但學(xué)生往往只記住了通用計(jì)數(shù)器的操作方法,即如何測(cè)量頻率、周期和頻率比,而對(duì)于通用計(jì)數(shù)器的內(nèi)部工作原理則沒(méi)有結(jié)合理論課上的內(nèi)容進(jìn)行深究。這樣,實(shí)驗(yàn)效果大打折扣,學(xué)生的認(rèn)識(shí)還只是停留在表面,沒(méi)有自覺(jué)的深入探討工作原理,理論與實(shí)際沒(méi)能結(jié)合到一起。
三、改進(jìn)思路
針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,可以將實(shí)驗(yàn)改成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生技能的提高,思考方法的訓(xùn)練,知識(shí)的綜合運(yùn)用起了很好的作用[3]。如果讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)制作一個(gè)簡(jiǎn)易的通用計(jì)數(shù)器,當(dāng)然會(huì)有一定的改進(jìn)效果。但又有可能讓學(xué)生的注意力轉(zhuǎn)移到了調(diào)試細(xì)節(jié)上,而又重新忽視了測(cè)量原理。因此,在細(xì)節(jié)的劃分上要有一個(gè)折中,模塊化設(shè)計(jì)是一個(gè)解決方案。我們重新設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,制作了實(shí)驗(yàn)板,將通用計(jì)數(shù)器內(nèi)部的主要模塊分離出來(lái),體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)板上。
計(jì)數(shù)器測(cè)量信號(hào)頻率的原理框圖如圖1所示,其中,fA為被測(cè)信號(hào),經(jīng)過(guò)放大整形后變成標(biāo)準(zhǔn)的方波。門(mén)控電路產(chǎn)生門(mén)控信號(hào),控制閘門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。閘門(mén)可以用邏輯門(mén)電路中的與門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn),門(mén)控信號(hào)為低電平時(shí),與門(mén)關(guān)閉,方波信號(hào)不能通過(guò)與門(mén);門(mén)控信號(hào)為高電平時(shí)與門(mén)打開(kāi),方波信號(hào)能通過(guò),此時(shí)要求門(mén)控信號(hào)的頻率要小于方波信號(hào)。門(mén)控信號(hào)的高電平持續(xù)時(shí)間為閘門(mén)時(shí)間。閘門(mén)時(shí)間內(nèi)通過(guò)的方波送入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù),并將計(jì)數(shù)結(jié)果顯示出來(lái)。計(jì)數(shù)結(jié)果N再除以已知的閘門(mén)時(shí)間即得到fA的頻率。
將圖1所示的原理框圖稍作修改就可以用來(lái)測(cè)量信號(hào)周期。將fA整形后的方波看成門(mén)控信號(hào),而將原來(lái)的門(mén)控信號(hào)頻率提高并看成被測(cè)信號(hào)fg,此時(shí)fg的頻率要高于fA且fg的周期已知。這樣,在fA的方波高電平持續(xù)期間,fg信號(hào)可以通過(guò)閘門(mén),計(jì)數(shù)器對(duì)fg進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)結(jié)果N再乘以fg的周期tg即得到高電平持續(xù)的時(shí)間,若高低電平時(shí)間相等,那么fA的周期應(yīng)為N*tg*2。
計(jì)數(shù)器測(cè)量?jī)蓚€(gè)信號(hào)頻率比的原理框圖如圖2所示,fA與fB為不同頻率的兩個(gè)輸入信號(hào),假設(shè)fA的頻率大于fB的頻率。fA經(jīng)過(guò)放大整形后直接送到閘門(mén)的輸入端,而fB經(jīng)過(guò)放大整形后的信號(hào)作為閘門(mén)信號(hào)輸入。此時(shí),在fB高電平持續(xù)期間,fA整形后的方波能通過(guò)閘門(mén)進(jìn)入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)的結(jié)果是fB的半個(gè)周期內(nèi)(假設(shè)fB的正負(fù)半周期相等)通過(guò)的fA的脈沖數(shù),因而頻率比為計(jì)數(shù)結(jié)果N*2。
根據(jù)以上的分析,測(cè)量電路中的關(guān)鍵模塊為:放大整形電路、閘門(mén)、門(mén)控電路、計(jì)數(shù)器及顯示器。因此,設(shè)計(jì)圖3所示的電路模塊。其中,計(jì)數(shù)器及門(mén)控電路由單片機(jī)構(gòu)成,可以通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)閘門(mén)信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)短。將這幾個(gè)模塊使用PCB電路板實(shí)現(xiàn),要求學(xué)生根據(jù)測(cè)量原理在這幾個(gè)模塊之間進(jìn)行連線,搭建正確的電路對(duì)信號(hào)的頻率、周期以及頻率比進(jìn)行測(cè)量。并寫(xiě)出計(jì)算表達(dá)式。期間,要求學(xué)生使用示波器對(duì)連線的各個(gè)結(jié)點(diǎn)的波形進(jìn)行測(cè)量記錄,進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)相應(yīng)的測(cè)量原理。這樣,學(xué)生面對(duì)的是這幾個(gè)抽取出來(lái)的主要模塊,對(duì)通用計(jì)數(shù)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)有一個(gè)更清晰的認(rèn)識(shí),能夠?qū)⒆⒁饬Ψ旁跍y(cè)量原理上。
四、結(jié)論
該實(shí)驗(yàn)板在我院2012級(jí)測(cè)控專業(yè)與自動(dòng)化專業(yè)中進(jìn)行了使用,取得了較好的實(shí)驗(yàn)效果。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1.將通用計(jì)數(shù)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)通過(guò)若干主要模塊體現(xiàn)出來(lái),屏蔽了一定細(xì)節(jié),減少了學(xué)生的重復(fù)勞動(dòng),有助于學(xué)生將注意力集中到理解測(cè)頻原理上來(lái);
2.同樣的幾個(gè)模塊,連接方法不同,實(shí)現(xiàn)的測(cè)量目標(biāo)(測(cè)頻、測(cè)周、測(cè)頻率比)也不同,有助于學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí),提高動(dòng)手能力;
3.通過(guò)使用示波器測(cè)量各個(gè)連接點(diǎn)的波形,有助于學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際,提高電路調(diào)試能力。