虚拟仪器技术创新实验基地建设方案-ELVIS-cDAQ-PXI等

1、虚拟仪器技术 创新实验基地建设计划XX 大学 XX 系 美国国家仪器有限公司9/4/20122 | P a g e内容目录内容目录建设目标与应用场合.3主要硬件设备与软件配置.3其他投入.9实验室布局考虑.93 | P a g e建设目标与应用场合建设目标与应用场合该建设方案旨在为测控技术及仪器学科的本科生和研究生提供一系列技术领先、性能优异的创新实验平台和环境，突出专业特色，强化学生的动手实践能力，全面提升本专业应用型人才培养和创新型人才培养的水平。同时兼顾 XX 学院其他专业的相关实验与学生创新实践需求，助力 XX 学院的整体学科建设和发展再上新的台阶。基于该建设方案构建的创新实验基地，能够：作为测控专业本科生开展课程设计、智能仪器设计训练、虚拟仪器设计专题实验等实验和实践环节的平台，同时辅助本科生电子技术基础、测试技术基础、智能传感器系统和智能仪器设计、测控仪器设计等课程教学；为仪器科学与技术学科研究生的工程能力训练提供一个良好的平台环境，同时辅助控制工程、电气测量技术与仪器、智能传感器系统、信号处理技术与应用、智能仪器设计等专业学位课教学；兼顾学院其他专业本科及研究生在测控技术

2、、电子技术、信号处理、控制理论等方向的综合实验与工程实践需求；支持设计型、研究型创新实验的开展，适应创新型人才和卓越工程师的培养需要；提供产、学、研一体化的校企科研合作平台，结合相关领域的行业前沿应用，配合开展相关专业和专题培训；综合引进测试领域全球先进理念和技术，为不同科研领域和前沿方向，培养行业拔尖的测控技术及仪器学科工程人才；同时未来可支撑教师的部分科研项目（如机器状态监测与故障诊断方向的科研项目等） 。主要硬件设备与软件配置主要硬件设备与软件配置本建设方案的仪器设备部分将主要包含以下几个方向的创新实验平台，其简要说明及价格预算如下表所示。其后对表中每一项做单独说明。名称单价(RMB)*套数总价(RMB)*主要用途说明ELVIS II+ 测控技术 综合实验平台可用于虚拟仪器设计、智能仪器设计、智能传感器系统等课程实验 以及虚拟仪器专题实验、智能仪器设计训练、测控专业综合课程设 计等, 同时可作为学生科创竞赛平台Quanser 直流电机 板作为电机被控对象，配合 ELVIS 平台使用基于 PXI 的传感器 和数据采集先进技 术实验平台（基本 配置）可用于虚拟仪器技术、智能传感器系统

3、、电气测量技术与仪器、信 号处理技术与应用、智能仪器设计等课程教学与实验环节，以及本 科高年级学生与研究生的科研基本能力训练及学生创新项目同时可作为部分科研项目的支撑平台基于 PXI 的传感器 和数据采集先进技 术实验平台（可选 配置）在基本配置基础上增加了部分模块（包括高精度动态信号采集与发 生、高速电桥测量、隔离、RTD 测量等模块）4 | P a g e机器人学生实践平 台主要用于综合课程设计或学生创新实验，同时也可用于辅助传感器 技术、控制理论等课程教学嵌入式测控实验平 台机电一体化、电气测量技术与仪器、信号处理技术与应用、智能仪 器设计、嵌入式测控系统与应用等课程教学与实验环节同时可用于研究生科研基本能力训练，并可作为部分科研项目支撑 平台便携式数据采集实 验平台虚拟仪器技术、智能传感器系统、电气测量技术与仪器、智能仪器 设计等课程教学与实验环节，也可用于科研项目分布式测量和无线 传感器网络创新实 验平台主要用于学生课程设计中与分布式监测和控制相关的应用嵌入式图像采集与 机器视觉应用开发 平台主要用于学生课程设计中与机器视觉相关的自动化应用NI 开发者套件软件 院校多用户使用

4、权配合以上所有 NI 硬件使用。包含最新 LabVIEW、LabWindows/CVI 等 NI 软件以及教学和科研项目中常用的多种工具包，支持安装系属 实验室中所有电脑（最多 50 台） ，相比单独采购可优惠 90%NI 电路设计套件院 校多用户使用权包含 Multisim 电路仿真软件和 Ultiboard 布线软件，可用于测控电路 设计以及学生创新实践中需要进行电路仿真与设计的场合，并且与 ELVIS 硬件无缝连接。支持安装系属实验室中所有电脑（最多 50 台） ，相比单独购买优惠 90%以上* 受汇率等因素影响，表中价格均为估算的含税价格，最终以 NI 商务报价详单为准(报价单价格有效期通常为 30 天). 如果通 过外贸公司免税渠道购买, 则可以去掉增值税，单价大约为在此价格基础上除以 1.17, 但是因免税手续原因供货周期会延长. 1.测控技术综合实验平台测控技术综合实验平台该平台主要针对本科生，基于 NI ELVIS 综合测控实验平台，作为实验室的基础教学平台进行配置，满足 20-30 名学生同时进行实验的需要。NI ELVIS 集成 8 路差分输入（或 16 路单端输入

5、）模拟数据采集通道、24路数字 I/O 通道，以及 12 款最为常用的仪器（包括示波器、数字万用表、函数发生器等） ，因此实验室无需重复投入经费购买示波器、万用表、信号发生器、稳压电源等设备。配合计算机和 LabVIEW 软件，ELVIS 既可作为多门课程的实验平台，又可作为综合课程设计和学生创新实践项目的开放平台。适合的课程、实验及应用：虚拟仪器设计、智能仪器设计、智能传感器系统数据采集的基本操作（模拟信号采集与生成、数字信号输入与输出、技术器的使用、信号触发等）5 | P a g e连接温度、压力、应变、光电传感器、霍尔传感器、正交编码器等多种传感器进行信号调理与数据采集对采集信号的处理与分析（在线处理或后处理）对系统参数的自动化测量与控制虚拟仪器专题实验、智能仪器设计训练、测控专业综合课程设计对于高年级本科生，结合多门课程基础知识，可以基于 NI ELVIS 平台完成各种设计型实验。NI ELVIS同时是一个多学科实验平台，本身即可完成电子电路、控制、信号处理、嵌入式设计等学科实验，在一些综合课程设计中结合不同学科背景，可以使学生融会贯通，这也符合当今宽口径人才培养的教学改革思路

6、，同时使实验室投入发挥最大效益学生竞赛平台学生基于 NI ELVIS 平台实现的优秀作业（作品）可推荐参加教育部仪器学科教指委与中国仪器仪表学会主办的全国虚拟仪器大赛通过 LabVIEW 网络应用可开发远程教学实验，进一步提高实验室使用效率基于 ELVIS 平台可开展的部分基本教学实验（从左至右:电桥测量、电子温度计设计、利用霍尔传感器进行磁脉冲计数、直流电机的转速测试和 PID 控制）配套讲义及使用 ELVIS 进行数据采集的实验指导书6 | P a g e教师和学生可根据课程需要设计自定义的 ELVIS 实验板和相关实验程序学生可利用 ELVIS II 平台进行自选题目的创新性虚拟仪器课程设计2.基于基于 PXI 的传感器的传感器和数据采集先进技术实验平台和数据采集先进技术实验平台该系统主要针对研究生及部分高年级本科生的基本科研能力训练，同时兼顾教师的部分科研项目。基于业界主流的 PXI 模块化系统构架，为学生提供了一个从专业理论学习到工业界实践的无缝衔接平台。系统覆盖了大部分常用传感器的测量模块（基于行业领先的信号调理和采集集成构架） ，以及数据采集领域先进、高性能的采集模块，并

7、与 LabVIEW 测量软件无缝结合，方便的对于采集到的信号进行后期的智能处理，支持灵活的二次开发。从模拟量到数字量，从电学量到非电学量，该系统可扩展满足大部分包含传感器（温度、压力、应变、振动、加速度、麦克风、转速等）和数据采集（电压、电流；同步、多路复用；单端、差分；采集、激励等）应用的教学和科研应用。适合的课程与应用：虚拟仪器技术、智能传感器系统、电气测量技术与仪器、信号处理技术与应用、智能仪器设计等课程教学与实验环节本科高年级学生与研究生的科研基本能力训练及学生创新项目本科毕业设计平台使学生在本科阶段接触到工业界使用的标准平台科研支撑平台7 | P a g e由于系统的模块化架构，部分模块也可为教师的科研项目临时借用，以提高设备利用率3.机器人学生实践平台机器人学生实践平台该平台主要针对部分高年级本科生与研究生的基本科研能力训练，为其提供一个机器人开发与动手实践的综合平台，提升其学习测控专业的兴趣，同时巩固传感器应用、电机控制等知识。该平台既可作为传感器技术等课程的演示实验平台，亦可作为学生创新实践与工程能力培养的良好载体。该平台已经包含了基本的机械结构、电机、传感器、嵌入式控

8、制平台（含实时处理器与 FPGA）等组件，学生和教师可对其硬件和软件进行二次开发。结合后面的嵌入式测控实验平台和机器视觉平台，还可以进一步扩展其应用，构建更大规模的移动智能平台。4.嵌入式测控实验平台嵌入式测控实验平台该系统主要针对研究生的基本科研能力训练，同时兼顾教师的部分科研项目。NI CompactRIO 嵌入式测控平台为嵌入式测量与控制应用提供所需的高性能与高可靠性，以及可自定制的灵活性。NI CompactRIO 提供了一个开放的嵌入式架构，包括内置的嵌入式控制器、实时操作系统、可编程 FPGA 以及可灵活更换的工业 I/O 模块，可帮助研究人员快速实现嵌入式测量与控制系统的自定义设计及原型实现。其构架具有充分的开放性，科研人员可以访问到底层的硬件资源，并可以快速将理论算法转化为硬件实现，可为高年级本科生和研究生提供一个将理论与实际工业应用相结合的创新研究平台。CompactRIO 嵌入式模块化测控平台的外观及系统架构8 | P a g e适合的课程与应用：电气测量技术与仪器、信号处理技术与应用、智能仪器设计、嵌入式测控系统与应用等课程教学与实验环节研究生的科研基本能力训练与部分科研项目的支撑平台基于模块化架构，支持深度自定义可用于机器状态检测、智能电网监测与控制、风力发电机组状态监测与控制、生产线自动化、分布式智能环境监测、嵌入式车载数据采集与记录、机器人与智能车控制等领域5.便携式数据采集实验平台便携式数据采集实验平台该系统主要针对部分高年级本科生与研究生的基本科研能力训练，同时兼顾教师的部分科研项目。NI CompactDAQ 数据采集平台可通过以太网线或 USB 线缆与 PC 连接，有多种可插拔的模块可连接多种类型传感器，灵活满足各类便携式应用与小型化实验系统需求，在 LabVIEW 中使用与其它 NI 数据采集平台完全相同的编程开发方式就可以完成各种便携式数据采集应用。适合的课程与应用：虚拟仪器技术、智能传感器系统、电气测量技术与仪器、智能仪器设计等课程教学与实验

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