[实用新型]基于虚拟仪器技术的在线式检测与控制实验系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及教学实验领域，具体涉及一种基于虚拟仪器技术的在线式检测与控制实验系统。

背景技术

随着我国大众化教育,如电大、夜校、社区大学等各种全民教育的发展步伐的不断加快，在此类教学中，学生到实验室进行实践操作的实验，实施起来难度较大，因此使得很多此类学校的实验室利用率较低，但是学生的实践动手能力又没得到培养。另外,各大高校都相继提出培养应用性人才的概念，提高对学生的动手能力的培养环节，使学生能够符合社会工程人才要求。随着高校办学规模急剧扩大及学科之间的相互渗透,传统实验教学方式已难以对实验(包括实验教学、仪器设备、实验室开放等)进行有效管理,使得仪器设备利用率不高、仪器设备信息数据滞后、实验室资源相对封闭,造成实验室重复建设等。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于虚拟仪器技术的在线式检测与控制实验系统，其采用虚拟仪器技术，将被检测对象的数据信息与需控制对象的操作信息通过以太网，供各个客户端读取与控制。

为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

基于虚拟仪器技术的在线式检测与控制实验系统，包括位于实验室内的被控实验对象、摄像头、传感器、信号调理电路、采集卡、控制器和服务器，以及位于远端的至少一个客户端电脑；其中摄像头正对被控实验对象；传感器安放在被控实验对象处，其传感器的输出端通过信号调理电路与采集卡的输入端相连；摄像头和采集卡的输出端通过数据线与服务器的输入端相连；控制器固定在被控实验对象上，控制器通过数据线与服务器的输出端相连；客户端电脑通过以太网与服务器相连接。

上述方案中，所述传感器为采集实验过程参数的光敏传感器、声敏传感器、气敏传感器、化学传感器、压敏传感器、温敏传感器和/或流体传感器。

上述方案中，所述控制器为带动被控实验对象内部各个实验器具运动的机械手。

上述方案中，所述服务器与客户端电脑采用通过C/S结构进行组网。

与现有技术相比，本实用新型无需学生亲自到实验室中，而只需学生在自己家中或宿舍中通过客户端电脑便能够完成实验，其充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到Client端和Server端来实现，降低了系统的通讯开销，具有价格便宜和使用便捷的特点，因而更适于电大、夜校、社区大学、以及实验室配备有限的学校推广使用。

附图说明

图1为基于虚拟仪器技术的在线式检测与控制实验系统的原理框图。

具体实施方式

一种基于虚拟仪器技术的在线式检测与控制实验系统，如图1所示，包括位于实验室内的被控实验对象、摄像头、传感器、信号调理电路、采集卡、控制器和服务器，以及位于远端的至少一个客户端电脑；其中摄像头正对被控实验对象；传感器安放在被控实验对象处，其传感器的输出端通过信号调理电路与采集卡的输入端相连；摄像头和采集卡的输出端通过数据线与服务器的输入端相连；控制器固定在被控实验对象上，控制器通过数据线与服务器的输出端相连；客户端电脑通过以太网与服务器相连接。

在本实用新型优选实施例中，所述摄像头用于摄取实验过程图像，并将该图像通过服务器处理后返回至客户端电脑中。所述采集卡通过传感器采集实验过程各项参数，其采用的传感器可以为光敏传感器、声敏传感器、气敏传感器、化学传感器、压敏传感器、温敏传感器和/或流体传感器。此外，所示传感器也可以是采集电流或电压等的物理传感器。所述控制器用于响应实验指令，带动被控实验对象内部各个实验器具运动，其主要为驱动电路和驱动电机构成的机械手。由于摄像头、采集卡、控制器和服务器和均位于同一个实验室内，因此摄像头、采集卡和控制器通过实体的数据导线与服务器实现数据通信，而各个客户端电脑与服务器分处于不同的地点，因此各个客户端电脑与服务器通过以太网网络实现数据通信，且服务器与客户端电脑采用通过C/S结构进行组网，充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到Client端和Server端来实现，降低了系统的通讯开销。

本实用新型在使用时，学生用户在家中或宿舍通过客户端电脑发出实验指令，该实验指令通过以太网传送到实验室内的服务器中。服务端运行检测与控制实验室网管软件的服务端程序，该服务端程序接收客户端学生编写的实验程序发送的数据，通过传输协议将数据解析出来相应的控制命令，并将相应的控制命令发送给采集卡和控制器。控制器响应实验指令，并做出相应的动作去驱动实验对象内的各个器具，完成实验。与此同时，采集卡采集实验过程中所产生的各个参数，摄像头摄取实验过程中的图像，并将这些数据解析成传输数据，并通过服务器返回给客户端电脑中，供学生实时观察实验过程。