传感器创新实训平台建设的探讨

陈洪容 覃智广 张锐丽

摘 要：本文根据传感器创新实训平台建设的要求，提出建设一种虚实结合的开放性实训平台，该平台在学生进行传感器技术实训能高效提高实训效果和提升实践能力，能充分发挥学生的创新意识和创新能力。

关键词：传感器;虚拟结合;创新

高校實验室是培养学生综合能力最直接、最重要的场所，而实践教学是高等教育教学的重要组成部分，它承担着教书育人、教学改革、知识创新、科学研究等学校的主体工作。它对于大学生特别是理工科大学生的综合素质和创新能力的培养，具有独特的不可替代的地位和作用。

一、平台建设思路

根据学生知识、能力、素质教学的总体要求和学科专业的培养目标，注重培养通识教育基础上的宽口径专业人才和应用型人才，建设一个开放的、多功能的实验教学平台;引进先进的传感器技术、信号处理技术与计算机技术有机组合的实验设备，采用模块式、开放式的实验装置与教学模式，建立一个基础性、综合性与可发展性实训教学平台;将测试理论、仪器原理和技术、计算机接口技术、高速总线技术以及图形软件编程技术融合一体，具有虚拟仪器技术的实训教学平台;本着重基础、重应用、重创新的方针，构建虚实结合的开放性实训平台，促进学生实践能力和创新素质的全面发展。

二、平台的建设内容

基于Labview/Matlab创新型测控技术实训平台就是利用现有的计算机， 配上相应的硬件和专用软件， 形成既有普通仪器的基本功能， 又有一般仪器所没有的特殊功能的高档低价的新型仪器。引进虚拟仪器技术，用户可以随心所欲地根据自已的意愿， 设计自己的仪器系统， 如温度测量计、电压表、转速记录器、数字仪和信号分析计等，在同一基本硬件配置上结合不同的软件而实现。

结合已有的传感器系统实验仪， 将传感器技术、数据采集技术、计算机技术三者结合起来，同时针对Labview教学、Matlab算法设计教学，配置多通道数据采集卡（8AI、4AO、8DI、4DO），对象模块为温度系统和转速系统。通过该实验系统，可以熟练掌握Labview软件的使用，并可进行传感器信号处理及虚拟仪器仪表设计，并可作为Matlab智能算法研究和应用的理想实验模型。设备框图如图1示。

（一）温度控制系统

该模块主要由温度传感器、温度变送器、冷却风扇、加热源、功率加热器等部分组成，可以输出工业标准0～5V（对应0oC到100oC）信号，作为外部控制系统中的传感器测量信号。选择内控方式可以完成仪表的信号检测和控制功能，选择外控方式则能通过LABVIEW、MATLAB完成计算机温度控制系统的数据采集和输出控制功能。

（二）转速控制系统

该模块主要由转速传感器、可调转速风机、功率放大器等部分组成，可以输出转速测量的脉冲信号和工业标准的0—5V（对应0到2400转/秒）信号，同时能通过LABVIEW、MATLA B软件进行转速的测量和PID控制。

（三）485总线多功能数据采集控制器及软件

主控台含有485总线多功能数据采集控制器（8路模拟量输入（A/D），4路模拟量输出（D/A），8路数字量输入（DI），4路数字量输出（DO）），各实验台能通过485总线构成网络实验系统，能进行各设备地址的设定和更改，可构成网络传感器实验系统;提供动态链接库函数，便于同时检测多路传感器信号，方便与其他检测设备接口。同时集成了视频实时监控部分使实验过程更加直观、友好。

（四）虚拟仪器LABVIEW接口及DEMO程序

LABVIEW是一个具有革命性的图形化开发环境。他内置信号采集、测量分析与数据显示功能。其界面如图2示。

（五）MATLAB接口及闭环PID控制DEMO程序

MATLAB是一款最专业最活跃的科学仿真计算软件。拥有强大的矩阵计算以及仿真能力，可用于概念设计，算法开发，建模仿真，工程与科学绘图，控制系统的设计与仿真，通讯系统设计与仿真，财务与金融工程，管理与调度优化计算，数字图像处理技术等。PID控制实验效果如图3示。

三、结束语

该平台以传感技术相关理论为基础，性价比高，教学运行中易于操作，通俗易懂，能充分激发学生的学习兴趣，提高学习效率，是个值得推广的实训平台。

参考文献：

[1]解源.“传感器与检测技术”实验平台的创建与应用[J].厦门：集美大学学报，2009.10.

[2]李菲.传感器实验教学模式的探索与改革[J].北京：中国现代教育装备，2014.1.

[3]王敬冲.基于虚拟现实技术的传感器实验平台的开发[J].南宁：轻工科技，2019.5.

作者简介：

陈洪容（1975—），女，汉族，四川宜宾人，天津工业大学管理科学与工程专业硕士研究生，宜宾职业技术学院机电教研室，副教授，主要从事机电一体化方向的教学科研。

基金项目：

宜宾职业技术学院科研项目《传感器创新实验平台建设研究》，编号：ybzysc17-05。