Использование виртуальных и реальных измерительных приборов при изучении дисциплин метрологического профиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИРТУАЛЬНЫХ И РЕАЛЬНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ДИСЦИПЛИН МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ

ГребцоваЛ.В., Запасный И.Н.,

Квиткова И.Г., Сметанин В.И.

Аннотация

В докладе рассматривается методика использования в лабораторном практикуме как виртуальных, так и реальных средств измерений. Методика позволяет формулировать оптимальные требования к точности измерений проводить как прямые, так и косвенные измерения.

Ключевые слова: измерительное оборудование, лабораторный практикум, цифровой анализатор сигналов LESO-4.

Annotation

VIRTUAL AND REAL MESURING INSTRUMENTATION IN LEARNING METROLOGICAL SUBJECTS

Grebtsova L.V., Zapasny I.N., Kvitkova I.G., Smetanin V.I.

The discrete messages transmission and metrology department, Siberian state University of telecommunications and information science, Novosibirsk

The paper focuses on methodology of using virtual and real measuring instruments in laboratory practice. This methodology allows us to formulate the optimal measurement accuracy requirements and make direct and indirect measurements.

Key words: measuring equipment, laboratory practice, LESO-4 signal digital analyzer.

Основная часть

На кафедре ПДСиМ до недавнего времени в лабораторном практикуме для студентов использовались только реальные измерительные приборы: вольтметры, генераторы сигналов, частотомеры, осциллографы и др. Но оборудование сильно устарело, имеет большую изношенность. Приобретать приборы нового поколения очень затратно.

С 2009 года в качестве эксперимента наряду с «железным» оборудованием на кафедре стали проводить виртуальные лабораторные работы с использованием компьютерных моделей лабораторного стенда и измерительных приборов, сформированных в среде LabVIEW [1, с.5]. Это позволяет обучающимся выполнять лабораторные работы фронтально, а также везде, где есть персональный компьютер, в том числе и дома, следовательно, лабораторная работа может быть применена при дистанционном обучении.

Однако, встала другая задача: для специалистов в сфере телекоммуникаций важно иметь навыки работы с реальным оборудованием для измерения характеристик реальных объектов.

Для выполнения поставленной задачи было решено использовать разработанный в СибГУТИ цифровой анализатор сигналов LESO-4 (рисунок 1).

Рисунок 1 Цифровой анализатор сигналов LESO-4

Анализатор сигналов представляет собой подключаемую к USB порту компьютера компактную приставку, которая осуществляет оцифровку четырех аналоговых электрических сигналов. Программное обеспечение путем обработки этих сигналов позволяет реализовать на базе компьютера

- четырехканальный цифровой осциллограф,

- анализатор спектра (рисунок 2),

- аналоговый и цифровой вольтметры (рисунок 3 а, б),

- частотомер (рисунок 4), периодомер, фазометр.

Рисунок 2 Анализатор спектра

Рисунок 3, а - Аналоговый вольтметр, б - цифровой вольтметр

Рисунок 4 Цифровой частотомер

Для формирования измерительных сигналов также используется компьютер. Для этой цели в компьютер включается разработанная в Томске плата, обеспечивающая формирование сигналов необходимой мощности и формы (рисунок 5).

измерительный практикум лабораторный виртуальный

Рисунок 5 Генератор сигналов

Указанный комплект приборов позволяет решать большой комплекс телекоммуникационных измерительных задач. На кафедре также разработан универсальный макет, содержащий набор разнообразных измерительных объектов и элементов их коммутации. С его помощью имеется возможность осуществить постановку достаточного количества лабораторных работ по метрологическим дисциплинам кафедры[2, с.8-14]. Таким образом, при небольших материальных затратах удалось модернизировать лаборатории измерений и осуществить организацию лабораторного практикума фронтальным методом[3, с.8-15]. Анализатор сигналов LESO-4 прост в подключении и удобен в работе.

Приставка не занимает много места на рабочем месте, но при этом обеспечивает такие возможности, которые доступны традиционным приборам только при подключении их к компьютеру. У такого подхода есть свои плюсы:

1) измерительное оборудование, отвечающее современным тенденциям развития измерительной техники;

2) унифицированные лабораторные стенды, что облегчает их обслуживание и повышает надежность;

3) возможность выполнение лабораторных работ фронтальным методом, что позволяет радикально повысить качество обучения;

4) посредством ЭВМ удобно сохранять результаты экспериментов (осциллограммы, результаты измерений любыми приборами, скриншоты процедур измерений и т.д.), обеспечивается возможность формирования протоколов измерений и отчетов о работе в электронном виде и печать этих документов;

5) модернизация и развитие измерительного оборудования могут быть легко осуществлены без затрат на «железо» путем разработки и установки нового программного обеспечения.

Литература

1. Гребцова Л.В., Запасный И.Н., Сметанин В.И. Применение виртуальной среды LabVIEV для лабораторного практикума по дисциплинам метрологического профиля// Программа 50-й научно-методической конференции СибГУТИ, 2009г., с. 5.

2. Гребцова Л.В., Запасный И.Н, Папэ В.Б., Сметанин В.И. Поверка аналогового измерительного прибора // Методические указания к лабораторной работе № 2.2, // СибГУТИ. Новосибирск. 2009 г. 20 с.

3. Гребцова Л.В., Запасный И.Н., В.Б. Папэ В.Б., Сметанин В.И. Измерение напряжения электрических сигналов. Методические указания к лабораторной работе № 3.4. // СибГУТИ. Новосибирск 2009 г. 31 с.

Размещено на Allbest.ru