1、传感器及检测技术虚拟仿真教学软件
1.1、系统要求
传感器及检测技术虚拟仿真教学软件可满足本科、高职院校开设的《传感器技术与应用》、《传感器与检测技术》、《自动检测技术》等课程的虚拟仿真实验教学。本软件作为传感器实验相关系列教学辅助类软件,是一个创新型的仿真软件,能在3D环境中进行虚拟设备的仿真教学。本软件具有独立性、不受实验装置以及地域限制的优点,学生可以摆脱实验仪实物的限制,随时进行传感器实验的的教学、练习,以复习巩固实验内容,达到提高教学质量的目的。软件中对设备的整体架构进行1:1比例的建模,将被测体、各种传感器、激励源作为一个整体,处理电路等部分作为另一个整体,两者之间通过二号导线连接,组成了一个完整的测量系统,可对各种不同传感器及其测量系统有直观而感性的认识,配合可拆卸的传感器,在软件中完成课程对应的实验项目。
1.2、功能要求
1)项目化教学案例:针对传感器课程教学的需求,精心设计了10余种典型的传感器的教学案例;
2)实验数据及结果的真实性:软件设计中涉及到的实验数据,都是实验仪的实测数据,保证了实验数据的真实性。用户在经过软件的模拟学习后,可在硬件实验仪平台上进行实验数据的实测及验证;
3)软件的独立性、可以完全脱离实训设备的限制,可以先通过软件的学习,可使学生在后续的实验室实际操作有一个提前的预习,熟悉,带来更直观的实验操作感;
4)软件内容,每个实验均设计了实验目的、实验原理说明、实验设备、实验内容包括具体的实验电路,以及实验导线的连接,具体实验操作过程,并带有实测的实验数据。
1.3、软件技术参数
1)软件界面:
隐匿式菜单或工具条:软件界面上看不到菜单、功能图标,全部用于显示场景和虚拟设备,以保持界面的纯净,菜单或工具条可隐藏及显示;
整屏展示:使用完整的屏幕显示场景,而不是将屏幕切割成若干区域;
2)部件认知
引出线:引出线将同时显示各部件名称;
3)虚拟装备:
虚拟传感器设备:外形尺寸与真实的传感器实验设备完全相同,拥有高度逼真的外观。表面可见结构、零部件与真实设备一致;虚拟场景:软件启动后,即进入逼真的实验室环境,其中包括: 金属应变式传感器、热电偶(热电式)传感器、差动变压器、电感螺管式传感器、电涡流位移传感器、霍尔式传感器、压电加速度传感器、磁电传感器、电容式传感器、压阻式压力传感器、光纤传感器等,营造出真实的实验氛围;
4)教学功能:
项目化案例教学:可直接用于仿真实训。即学即练:可选择不同的实训项目,一步步演示传感器的真实操作实验步骤,并同步伴随语音操作说明;
5)加密方式:提供注册文件及网络密码等加密方式;
6)系统配置:可以对软件一些参数进行配置,例如可通过系统配置功能开关语音提示;
7)自主开发:所有能够由用户自定义的参数均应向用户开放,如所有的说明文字、配置参数均应采用EXCEL表或TXT文件驱动,甚至一些软件功能参数也可用EXCEL表驱动;
2、虚拟实训仿真软件资源库
1)资源库应用于电气自动化及机电一体化实训教学,可通过拖拽调用库中模型快速搭建出各种功能的机电一体化实训系统,如供料、测量、分拣、分装等,并进行编程,实现系统的自动化运行,可支持西门子、三菱、欧姆龙、施耐德等多种品牌、型号的主机。满足机电一体化世赛拆装训练需求,器件均可拆装;
2)资源库包含成品单站模型,如供料、分拣、取货、分装、测量等,各单元出料HMI、传送带、传感器、分拣臂、阻隔器、滑槽、操作手、取放机构、料台、指示灯、按钮面板等其他辅助机构,可以搭建出各种功能的自动化实训系统;
3)搭建完的虚拟实训设备,可以连接各种实际、虚拟控制系统,如各种品牌实体PLC、仿真PLC、单片机、Matlab simulink、Labview、Proteus、Python、C语言、Scratch等以及软件内部控制器等;
4)针对每个对象,界面经过优化处理,并且都已定义物理属性及运动功能,包含输入、输出和参数设置,使得用户能够轻松调用进行自动化编程;
5)每个对象的配置均可编辑,用户能够自定义对象属性来创建出自已需要的对象。同时标准版及高级版VUP支持用户将CAD软件创建的模型对象和资源库对象混合使用;
6)所有对象均具有实际物理属性,可以实现与实物设备相同的控制、运动效果以及高度的人机交互操作功能,同时软件集成了高质量渲染引擎,可呈现更真实、美观的仿真画面;
7)所有资源库对象均支持虚拟现实头盔,用户能够通过VR头盔享受更完美的交互式、沉浸式体验。
七、配套检测示波器
1、带宽200MHz,采样率2GSa/s;
2、幅值档位(500uV/div~10V/div);
3、时基范围(1ns/div~1000s/div) ;
4、最高支持存储深度达56Mpts;
5、波形捕获率达50,000个波形每秒;
6、256级波形灰度显示;
7、标配多达65,000帧的硬件实时波形录制,回放,分析功能;
8、标配触发:边沿、脉宽、欠幅、斜率、视频、码型、建立/保持、RS232、IIC、SPI;
9、接口:USB Host/Device,LAN,AUX;
10、8英寸TFT WVGA(800×480)显示屏;
八、要求完成的实验实训项目
(一)基本实验项目
1、金属箔式应变片—单臂电桥性能实验
2、金属箔式应变片—半桥性能实验
3、金属箔式应变片—全桥性能实验
4、金属箔式应变片:单臂、半桥、全桥比较
5、金属箔式应变片的温度影响实验
6、移相器实验
7、相敏检波器实验
8、应变式传感器应用—电子称
9、T型热电偶的原理应用
10、差动变压器(互感式)的性能
11、差动变压器(互感式)零点残余电压的补偿
12、差动变压器(互感式)的应用—振幅测量
13、差动变压器(互感式)的应用—电子称
14、电涡流传感器的静态标定
15、被测体的材料对电涡流传感器特性的影响
16、电涡流传感器的应用—振幅测量
17、电涡流传感器的应用—电子称
18、霍尔传感器的直流激励特性
19、霍尔传感器的应用—电子称
20、霍尔传感器的交流激励特性
21、霍尔传感器的应用—振幅测量
22、磁电式传感器的性能
23、压电式传感器的动态响应实验
24、差动变面积式电容传感器的静态及动态特性
25、扩散硅压阻式压力传感器实验
26、光纤位移传感器静态实验
27、光纤位移传感器测量振动实验
28、光纤位移传感器测速实验
29、PN结温度传感器测温实验
30、热敏电阻演示实验
31、气体流量的测定实验
32、Pt100热电阻测温特性实验
34、Cu50温度传感器的测温特性实验
35、集成温度传感器的测温特性实验
36、K\E型热电偶测温实验
(二)综合实验实训项目
1、圆度测量仪的设计及制作
2、运动小车称重计费系统设计与制作
3、水果采摘智能机器人实验实训项目
4、传感器创新应用设计实训
(三)虚拟仪器的实训内容
1、Labview软件的基本认识
2、Labview软件的编程练习——直流电压发生与直流电压表的显示
3、Labview软件的编程练习——波形发生器与示波器
4、Labview软件的编程练习——仿真信号频谱分析仪
5、虚拟示波器