[发明专利]一种电子测量教学设备及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于虚拟仪器技术领域，具体涉及一种电子测量教学设备及其使用方法。

背景技术

目前各类院校广泛开展了电子测量以及相关课程。为提高教学效果、培养学生的动手能力，各类院校也同步开展了电子测量实验教学。电子测量教学实验环境是开展电子测量实验教学的基础，传统电子测量教学实验环境由独立和真实的电子测量教学设备组成，开展实验教学需要大量的电子测量教学设备，如：示波器、逻辑分析仪、数字信号发生器、频谱分析仪、计数器、万用表等。

众所周知，电子测量教学设备成本高，实验环境初期建设投入大。另外，电子测量教学设备更新迅速，电子测量实验环境后期维护和保障的支出很大。受到教学经费的制约，部分院校电子测量实验教学环境的建设水平有限，影响了教学质量和效果的提升。

再者，电子测量教学设备功能专一，为满足教学任务，需采购多种电子测量教学设备，并将这些设备常年保留在实验室中，既增加了电子测量教学实验环境的管理难度，又造成了电子测量教学设备的资源浪费。

另外，电子测量教学设备无法实现环境噪声和定量干扰等特殊实验内容，限制了电子测量实验教学内容的丰富，制约了电子测量以及相关课程教学水平提高。

近年来随着计算机技术和虚拟仪器技术的发展，虚拟仪器的理论被应用到教学领域中，主要有两个方向的发展，其一是完全利用计算机系统虚拟计算和显示来实现虚拟仪器，学生在这种电子测量教学设备下开展实验教学，其成本很低，但是其不能提供给学生实际仪器的真实操作感觉；另一种是仅利用计算机系统的运算处理功能，并配合信号采样硬件进行真实信号的采集和运算，来实现电子测量教学设备，这也是一种独立和真实的电子测量教学设备，只是部分运算功能由计算机系统来实现和代替，因此这类电子测量教学设备具有独立和真实的仪器设备的所有不足，并且由于采样硬件的实现难度和价格都很高，该类电子测量教学设备可以实现的功能有限、制造的成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低、实验内容多、功能变换灵活的电子测量教学设备及其使用方法。本发明所述的电子测量教学设备及其使用方法，利用计算机系统实现实验界面的虚拟显示，利用模拟硬件接口模块进行实验中的硬件操作。首先，降低了电子测量教学设备的采购成本和维护成本；其次，可以提供原有电子测量教学设备无法提供的实验内容；另外，易于进行实验内容转换、功能升级，从而提高电子测量以及相关课程教学水平和教学效果。在本发明所述的电子测量教学设备上，学生可以通过自主分析和实际操作学习，掌握电子测量设备原理多方面的基础理论知识以及实际应用。

本发明是一种电子测量教学设备，该设备包括计算机系统，第一模拟硬件接口模块、……、第N模拟硬件接口模块，第一外部总线、……、第N外部总线，第一伪连接电缆、……、第M伪连接电缆，其中N为小于16的正整数，M为不大于4N-4的正整数；其中计算机系统由显示器、主机系统、第一外部总线接口、键盘鼠标和存储设备组成，第一外部总线接口和存储设备位于主机系统机箱内，显示器以及键盘鼠标位于主机系统机箱外。主机系统和显示器连接，并向显示器输出信号；键盘鼠标和主机系统连接，并向主机系统输出信号；第一模拟硬件接口模块通过第一外部总线和位于主机系统内的第一外部总线接口进行连接和数据交换，……，第N模拟硬件接口模块通过第N外部总线和位于主机系统内的第一外部总线接口进行连接和数据交换。

本发明一种电子测量教学设备的使用方法主要是通过计算机系统和模拟硬件接口模块配合工作，提供给操作者电子测量教学设备的显示和操作，完成电子测量实验教学内容。本发明通过主机系统内部的第一外部总线接口、模拟硬件接口模块内部的第二外部总线接口、第一外部总线、……、第N外部总线，进行计算机系统与模拟硬件接口模块的双向数据传输。操作者通过第一伪连接电缆、……、第M伪连接电缆连接第一模拟硬件接口模块、……、第N模拟硬件接口模块中的各第一伪电路接口、第二伪电路接口、第三伪电路接口和第四伪电路接口，上述N个模拟硬件接口模块中的各伪电路接口可根据实验需要进行连接，进行实验线路的搭建，通过键盘鼠标、各按键旋钮对电子测量教学仪器的实验参数进行设置，通过显示器观察和分析实验结果，最终完成实验过程或学习计划，实现电子测量实验教学的教学目标。

本发明的优点在于：

(1)本发明电子测量教学设备结合了虚拟仪器和实际仪器的特点，制造成本和维护费用都大幅低于传统电子测量教学设备；