機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室課程采用虛擬儀器計(jì)算機(jī)軟件
休斯敦萊斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院， TX 77001
在萊斯大學(xué)，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的虛擬儀器（ VI ）被應(yīng)用于包括兩個(gè)upperlevel的機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室課程的6個(gè)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在電腦的上的基于labview 軟件虛擬儀器界面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并以圖表，并在某些情況下，它的控制系統(tǒng)參數(shù)。在一個(gè)案例中，實(shí)驗(yàn)甚至可以自動(dòng)運(yùn)行。幾乎在所有實(shí)驗(yàn)中， LabVIEW程序作由學(xué)生開(kāi)發(fā)，并在大多數(shù)情況下，實(shí)驗(yàn)設(shè)置由學(xué)生完成，為他們提供了高級(jí)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的教育基礎(chǔ)。
使用這些計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，能夠提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集，減少完成實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間，有更多機(jī)會(huì)讓學(xué)生觀察，并對(duì)實(shí)驗(yàn)的基本原理進(jìn)行討論及談?wù)勛约旱目捶?。學(xué)生都習(xí)慣使用這種虛擬實(shí)驗(yàn)室 ，虛擬儀器系統(tǒng)已證明是可靠的，并利于機(jī)械工程系教學(xué)。 （1998年國(guó)家儀器。由機(jī)器人與自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室John Wiley ＆ Sons出版。10 ： 83-87 ， 1998）
Mechanical Engineering Lab Courses Using Virtual Instrument Computer Software

導(dǎo)言
在賴斯大學(xué)的機(jī)械工程系本科學(xué)生必須完成兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室課才能獲得學(xué)士學(xué)位。該實(shí)驗(yàn)課程包括與熱力學(xué)，流體力學(xué)，傳熱學(xué)，發(fā)動(dòng)機(jī)沖程，振動(dòng)學(xué)相關(guān)的一些實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)要說(shuō)明列在附錄A。實(shí)驗(yàn)通常是由三到五個(gè)學(xué)生組成小組完成。數(shù)據(jù)的采集和分析是有一個(gè)組總結(jié)在一個(gè)單一的正式報(bào)告上，其中包括小組成員單獨(dú)的討論結(jié)果。
幾年前，啟動(dòng)了一個(gè)通過(guò)引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備和先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集及控制技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)新的測(cè)試儀器的項(xiàng)目，以便改善實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)。至目前為止，已對(duì) 15個(gè)試驗(yàn)中的10個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，更多的實(shí)驗(yàn)正在規(guī)劃中。在部分實(shí)驗(yàn)中，只有儀器或儀表進(jìn)行了改變。然而，基于labview和國(guó)家儀器公司生產(chǎn)的SCXI信號(hào)調(diào)理硬件模塊的數(shù)據(jù)采集和控制技術(shù)已被應(yīng)用到6個(gè)實(shí)驗(yàn)。
此次項(xiàng)目該進(jìn)的想法來(lái)源和為該項(xiàng)目提供的條件來(lái)源于兩個(gè)高級(jí)設(shè)計(jì)項(xiàng)目課程。一個(gè)是4小時(shí)的必修課。第二個(gè)也是最常用的是另一種兩學(xué)期 ， 7小時(shí)，兩類課序的課程，第一學(xué)期是專門(mén)用于設(shè)計(jì)和第二學(xué)期是專門(mén)用于制著。在這兩項(xiàng)課程，學(xué)生也以不同規(guī)模小組形式工作。其中有五位學(xué)生組成的一個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該完成為3個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)萊斯風(fēng)洞和虛擬儀器（VIs）設(shè)計(jì)。第二組有14名學(xué)生分成四個(gè)小組，設(shè)計(jì)和建造新的波發(fā)生器和beach for the wave tank，選定儀器儀表，并為關(guān)于boat roll的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)虛擬儀器。基于PC的第六實(shí)驗(yàn)，是一個(gè)現(xiàn)代版的研究雷諾層流和湍流實(shí)驗(yàn)。一個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在一個(gè)春天里完成實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)，由一個(gè)本科生制造它并在接下的夏天寫(xiě)出虛擬儀器程序。

一個(gè)單一的Macintosh II是配有NuBus適配卡和數(shù)學(xué)處理器的計(jì)算機(jī)，其被用于所有六個(gè)基于PC的實(shí)驗(yàn)，它配備了一塊NB-MIO-16X I / O板。數(shù)據(jù)采集和控制是由帶激勵(lì)的SCXI-1121型4通道隔離放大器完成，它應(yīng)用了一塊1320端子的模塊，以及一塊帶1302端子的伺服板。這些都是裝在一個(gè)SCXI-100型 4插槽機(jī)箱內(nèi)。PB-8H安裝架和合適的固態(tài)繼電器（ SSRs） ，也被應(yīng)用在控制過(guò)程中。當(dāng)前的系統(tǒng)應(yīng)用2.2.1版本的LabVIEW軟件。