虚拟实验室的虚拟仪器开发

者有不吻合之处，因此我们需要进行后续的数据处理，目前主要有滤波、拟合以及加窗三种方法。数字滤波器用于改变和消除不需要的波形，主要分为FIR(有限脉冲响应)和IIR(无限脉冲响应)两种。每种又有低通、高通、带通、带阻等类型，每种类型又有巴特沃兹、车比雪夫等亚型。理想情况下，数字滤波器是有单位增益的带通，完全不能通过的带阻，并且从带通到带阻的过渡带宽为零，实际情况下，不能满足上述条件，特别是从带通到带阻总有一个过渡过程。我们尝试使用滤波器，用RC电路的阶跃响应作为测试对象，使用对消除波形畸变效果较好的反车比雪夫低通滤波器。虽然使用滤波器有助于消除谐波的干扰，但是由于方波本来就含有很高的奇数次谐波，所以滤波必然使这一部分能量丧失，因此其影响也就偏离了阶跃响应。用R=1KW，C=1mF的RC电路比较0-1t，1t-2t的时间进行比较，即从0到0.6321稳定值的时间和0.6321稳定值到0.8647的稳定值时间，如表2所示。

.

由以上数据可以求出，无滤波的t平均值为0.0011s，有滤波的t平均值为0.0021s，两者相差很大，可见滤波后由于谐波损失，所以偏离了正确结果，故滤波这一方法在本仪器的开发中是不可行的。曲线拟合的目的是找出一系列的参数，通过这些参数最好的模拟实验结果，LabVIEW中主要有线性拟合、指数拟合、多项式

拟合、通用多项式拟合、通用线性拟合、通用Levenberg-Marquardt拟合等等。在实际情况下，对于阶跃响应，可以用指数拟合，但是指数拟合要求所有的数据都是同一符号的，对于二阶电路不适用，对于一阶电路，由于电源不理想等原因，也不能保证，对于方波响应就更不可行。加窗是数字信号处理中最重要的一项技术，它的主要作用是截取长信号序列中的有限短序列。但是在处理一阶和二阶电路的阶跃响应时候，由于阶跃波形不理想，导致孤独波形的起始阶段很差，因此也很难确定截取的范围。对于波形的不理想，通过软件很难解决，最后的实验我们通过硬件方法有效的改善了波形。使用电路过渡过程监测仪进行试验，大部分参数可以采用默认设置,即通道号：0;采样频率：20000;缓冲大小：5000000;处理速度：500;报警标准：0.10;过渡过程发生标准：0.10;保存数据组数：6;缓冲数据组数：1。在电路过渡过程观测中的其他设定参数如表3所示。

结语

通过对电路过渡过程监测仪开发实例的介绍，我们可以发现虚拟仪器的硬、软件具有开发性、模块化、可重复使用及互换性等特点。而且虚拟仪器可以方便地加入一个通用仪器模块或更换一个仪器模块，而不用购买一个完全新的系统，有利于测试系统的扩展，这样的操作所需的费用很低。而且在虚拟仪器这个高效的开发平台上，学生可以自己设计和实验，有利于培养学生的创造性思维和工程实践能力。通过通用计算机和简单的信号处理箱，辅以少量的硬件设备，就可以建成可以完成各种电路电子实验的虚拟仪器实验室，进而可以通过校园网形成网络虚拟实验室。开发过程中，需要有经验的老师和同学解决虚拟实验中的问题。

当然，在使用虚拟仪器实验的过程中，有可能导致学生脱离实际，对真实的实验设施了解不足，对工作中的真实仪器了解不足的问题，因此我们主张增加学生的生产认识实践，并且在我们的虚拟仪器开发过程中，尽量和实际的仪器对应，并且采取适度的虚拟仪器实验和传统实验结合的方式来实现学生学习效果的优化。