《虛擬儀器技術(shù)》教學(xué)大綱

《虛擬儀器技術(shù)》教學(xué)大綱課程編號(hào)：13180223英文名稱：VirtualInstrumentTechnology學(xué)分：2學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)32學(xué)時(shí)，其中理論32學(xué)時(shí)先修課程：電路原理、電子技術(shù)、傳感與檢測(cè)技術(shù)課程類別：專業(yè)方向課授課對(duì)象：機(jī)械電子工程專業(yè)測(cè)控技術(shù)方向?qū)W生教學(xué)單位：機(jī)械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第6學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)《虛擬儀器技術(shù)》將儀器科學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，采用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化應(yīng)用，是機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生的選修課程之一。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握虛擬儀器系統(tǒng)的基本構(gòu)成及基本設(shè)計(jì)思想，學(xué)習(xí)應(yīng)用圖形化語言進(jìn)行編程和設(shè)計(jì)，掌握LabVIEW軟件的應(yīng)用。以基于LabVIEW圖形化編程語言的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)為基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)掌握LabVIEW編程環(huán)境、編程方法、數(shù)據(jù)采集、信號(hào)分析與處理等方面的內(nèi)容。同時(shí)在掌握基本理論知識(shí)和編程方法的基礎(chǔ)上，能夠從測(cè)量問題的本身出發(fā)，通過題目分析，電路組成等設(shè)計(jì)合理的測(cè)量方案，利用數(shù)據(jù)采集卡和相應(yīng)的硬件設(shè)施，解決實(shí)際的測(cè)量問題。使學(xué)生掌握虛擬儀器系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)方法，提高計(jì)算機(jī)技術(shù)綜合應(yīng)用的能力。課程目標(biāo)1：了解并掌握虛擬儀器的工作原理及工作過程；掌握利用圖形化虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行虛擬儀器設(shè)計(jì)的方法與技術(shù)。課程目標(biāo)2：了解自行設(shè)計(jì)的基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)軟件及其使用方法；掌握虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器、虛擬頻譜分析儀以及基于USB總線和PCI總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。課程目標(biāo)3：能夠針對(duì)復(fù)雜機(jī)電工程問題，初步具備設(shè)計(jì)虛擬儀器硬件系統(tǒng)，并利用虛擬儀器軟件平臺(tái)編寫虛擬儀器軟件系統(tǒng)的能力。課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重指標(biāo)點(diǎn)3-1.能夠?qū)μ囟ㄐ枨蟮臋C(jī)械產(chǎn)品、零部件、傳動(dòng)與控制、機(jī)械制造過程等復(fù)雜機(jī)電工程問題進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。課程目標(biāo)10.4課程目標(biāo)20.6指標(biāo)點(diǎn)4-1.能夠綜合運(yùn)用所學(xué)科學(xué)原理并采用科學(xué)方法，針對(duì)復(fù)雜機(jī)電工程問題制定實(shí)驗(yàn)方案，建立實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，按照合理步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并獲取數(shù)據(jù)。課程目標(biāo)20.6課程目標(biāo)30.4教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1虛擬儀器概述了解虛擬儀器的基本概念，虛擬儀器的體系及虛擬儀器面臨的挑戰(zhàn)；掌握虛擬儀器的軟件結(jié)構(gòu)和虛擬儀器的軟件開發(fā)過程。2講授式啟發(fā)式課程目標(biāo)12LabVIEW的開發(fā)環(huán)境及開發(fā)入門熟悉LabVIEW開發(fā)環(huán)境；掌握工具模板、控件模板、函數(shù)模板機(jī)器參數(shù)設(shè)置；熟悉各種工具使用方法。2講授式練習(xí)式課程目標(biāo)23數(shù)據(jù)對(duì)象類型與操作熟悉數(shù)值型對(duì)象、布爾型對(duì)象、字符串對(duì)象適用場(chǎng)合及其屬性設(shè)置和操作；注意局部變量與全局變量使用中的區(qū)別及注意事項(xiàng)。2講授式啟發(fā)式練習(xí)式課程目標(biāo)24數(shù)組、簇與圖形顯示了解數(shù)組、簇的概念、創(chuàng)建及其操作；熟悉圖形顯示常用的控件。2講授式練習(xí)式課程目標(biāo)25結(jié)構(gòu)控制及文件的I/O管理熟悉各種程序結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和區(qū)別、掌握其使用方法；了解文件I/O的操作節(jié)點(diǎn)分類、文件類型；熟悉波形文件的操作、測(cè)量數(shù)據(jù)文件操作方法。2講授式討論式課程目標(biāo)26數(shù)據(jù)采集方案了解數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，熟悉在MAX中添加DAQ?mx任務(wù)及通道的方法；初步掌握基于DAQ任務(wù)的程序設(shè)計(jì)；了解常用信號(hào)調(diào)理類型；熟悉添加和設(shè)置SCXI系統(tǒng)的方法。2講授式練習(xí)式討論式課程目標(biāo)2課程目標(biāo)37儀器控制方案了解GPIB、VXI、VISA、IVI儀器總線功能；熟悉LabVIEW中的儀器控制模板；初步掌握儀器控制程序設(shè)計(jì)方法。2講授式啟發(fā)式練習(xí)式課程目標(biāo)2課程目標(biāo)38信號(hào)產(chǎn)生與信號(hào)處理熟悉波形產(chǎn)生VI和監(jiān)視、波形測(cè)量工具的特點(diǎn)及使用方法；掌握信號(hào)的時(shí)域處理、頻域處理方法；了解窗函數(shù)的概念；掌握數(shù)字濾波器對(duì)波形調(diào)理的使用方法。2講授式啟發(fā)式練習(xí)式課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3合計(jì)32四、課程教學(xué)方法采用集中講授、小組討論、上機(jī)練習(xí)等教學(xué)方式。五、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績(jī)構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由平時(shí)作業(yè)、課題匯報(bào)、期末考核組成，均按百分制計(jì)分，其中期末考核成績(jī)占60%、平時(shí)作業(yè)成績(jī)占20%、課題匯報(bào)成績(jī)占10%、課堂表現(xiàn)成績(jī)占10%。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評(píng)價(jià)序號(hào)教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）合計(jì)1平時(shí)作業(yè)10100202課堂表現(xiàn)334103課題匯報(bào)055104期末考試20202060課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)分值333829100（二）考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.平時(shí)成績(jī)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)按時(shí)完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握到位。能夠利用理論知識(shí)識(shí)別、分析紡紗領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問題。按時(shí)完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握較到位。能夠較好利用理論知識(shí)識(shí)別、分析紡紗領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問題。延時(shí)完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握基本到位。利用理論知識(shí)對(duì)紡紗領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問題有一定的識(shí)別、分析。不交和補(bǔ)交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握有偏差。不能利用理論知識(shí)對(duì)紡紗領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問題進(jìn)行識(shí)別、分析。2.課題匯報(bào)課題匯報(bào)根據(jù)匯報(bào)題目及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分（百分制）。3.期末試卷考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)課程目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)期末考核試題，綜合檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程相關(guān)知識(shí)的掌握、綜合應(yīng)用及解決復(fù)雜問題的能力，根據(jù)考試題目設(shè)計(jì)相應(yīng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《虛擬儀器技術(shù)》，周冀馨主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2018年1月版。（二）參考資料1．《虛擬儀器技術(shù)分析與