利用随机共振进行弱信号检测的Labview虚拟实验系统

基于 Labview 虚拟仪器开发系统,建立了利用随机共振检测弱信号的模拟仿真实验系统。通过适当的调节输入信号的振幅、噪声强度和系统参数,可以在模拟仿真实验系统中实时地观察到非线性双稳态系统中发生的随机共振现象,进而检测系统输入的淹没于强噪声背景中的弱信号.该模拟仿真实验系统还可以改造成为检测实际弱信号的探测系统。虚拟仿真实验结果表明基于 Labview 的随机共振检测弱信号模拟仿真实验系统具有形象直观、实时性强、参数调节简洁等特点。

具有身份认证的LabVIEW虚拟实验系统

基于LabVIEW开发平台构建了一个具有身份认证功能的虚拟实验系统。该虚拟实验系统具有账号注册、登录与管理模块,可实现基于密码的身份识别功能及简单的账号管理功能。同时,该系统具有虚拟实验、参数保存及载入、实验报告生成模块,可实现虚拟实验操作,实验数据的保存和载入及根据实验结果自动生成实验报告等功能。

电厂锅炉实验虚拟仿真系统建设与应用

为开展能动专业核心课程“锅炉原理”的实验教学,校企合作开发了电厂锅炉实验虚拟仿真系统。基于两相流动与辐射对流传热原理构建的仿真系统,由风烟和汽水两大模型构成,严格遵守质量、能量、动量守恒方程。变负荷虚拟实验显示,随锅炉负荷增加,热效率降低、燃料耗量增加。根据辐射传热原理,结合火焰平均温度计算发现:只有炉膛出口烟温增加,才能保证炉膛传热负荷增加,继而抬升排烟温度,导致排烟热损失变大、锅炉热效率降低。锅炉原理实验虚拟仿真,可训练学生运用锅炉本体热力计算原理分析问题的思维,是落实创新能力培养的重要举措。

“机械制造技术”课程虚拟仿真实验系统设计

针对“机械制造技术”课程中传统现场实验教学的不足,设计开发了机械制造技术虚拟仿真实验系统。该系统以航空航天制造领域的实际工程问题为导向,结合任务驱动的实验教学模式,实现了加工状态监测、加工质量检测和切削参数优化等实验教学内容。引入数据驱动的切削模型构建方法,提高了虚拟仿真实验的实时性和可信度。实践表明,该实验能够满足课程的实践教学需求,激发学生的自主学习热情,提升学生的实践能力和创新意识。

变电系统运行状态感知与协调调度实验虚拟仿真的设计与实践

为有效培养学生在变电系统实验中的自主探究能力和工程创新能力,设计了变电系统运行状态感知与协调调度实验虚拟仿真系统。分析了实验虚拟仿真教学的必要性,构建了以“两性一度”为原则的实验仿真内容,提出了以目标成果为导向的实验教学评估机制,并设计了与实验内容相适应的虚拟仿真教学方法。实践表明,该实验虚拟仿真突破了实验抽象、危险且单一的教学模式,有助于培养学生发现问题、解决问题的主观能动性和分析思考能力,解决实践教学中目标、行动与评价脱节问题,有利于提升电气信息专业的实验教学质量。

钻探设备结构原理及金刚石钻进虚拟仿真实验系统建设与实验教学实施

为解决地质工程专业课程实验教学设备结构庞大复杂、难以真实体现、实验费用高和安全风险大的实验教学难题,基于计算机虚拟仿真技术构建钻探设备结构原理及金刚石钻进虚拟仿真实验系统,开发地质工程专业课程的虚拟仿真实验教学项目,包括钻探设备与钻具结构原理和拆装实验、绳索取心金刚石钻进的交互操作实验。实践表明,虚拟仿真实验系统的交互性好,可解决地质工程专业课程真实实验教学的难题,提高大学生的实践能力和创新能力,为地质工程专业创新型人才的培养提供实验教学的新模式。

基于数字孪生的液压回路虚拟实验系统

基于智能制造过程中数字孪生技术的应用及新工科人才培养数字孪生实践锻炼需求,探索了沉浸式液压回路虚拟实验数字孪生技术在工程教育中的应用。开发了基于数字学生的液压回路数字孪生系统,通过创建物理实体的精确虚拟孪生模型,并实时同步数据,为学习者提供了一个安全、可控且高度互动的学习环境。系统架构整合了物理实体、数据连接映射与孪生模型,实现了节流调速回路的实时数据采集、存储与三维可视化。通过该实验系统进行实验教学,不仅提升了教学效率,还增强了学生对新工科数字孪生技术的理解,并为学习者提供了全新的学习视角和工具。在提高对液压回路原理理解的同时,锻炼了学生解决实际工程问题的能力,为工程教育的创新与进步提供了新的思路和方法。

电力系统状态感知虚拟仿真实验设计

针对传统电力系统状态感知实验中系统建设成本高、操作危险系数大、实验模式单一等问题,开发了电力系统状态感知虚拟仿真实验。具体地,设计了状态感知原理与实验准备模块、智能感知实验操作模块、实验考核和评价模块等实验内容,提出了以目标成果导向为原则的实验评价考核方法,构建了与之相适应的虚拟仿真实验教学方法。实践表明,该虚拟实验突破了传统实验中电气设备高压操作和高危实验环境等限制,延伸了实验教学的时间和空间,有助于培养学生深入开展电力系统状态感知与分析的综合实践能力,提升了电力系统实验教学效果。

多径信道下无线通信系统性能分析虚拟仿真实验——以“无线通信”课程为例

信道特性直接影响通信的容量和质量。多径是无线信道的重要特性,分析多径特性,对基于多径信道特性进行无线系统性能评估、设计和优化具有重要工程意义。面向通信工程、信息工程专业本科生,文章介绍了多径信道下无线通信系统性能分析虚拟仿真实验的设计思想、主要内容、实施方案和评价方式。教学实践表明,实验有效激发了学生的学习兴趣,明显改善了教学效果,学生的实践能力和工程素养得到了显著提升。

基于LabVIEW的通信原理虚拟实验设计

利用 LabVIEW 软件搭建虚拟实验平台,以 2FSK 实验为例,介绍 LabVIEW 在通信原理实验教学中的具体应用和设计方法。实践表明,基于 LabVIEW 的通信原理虚拟实验教学有助于学生加强理解知识点,理论与实验结合,摆脱实验仪器的限制,充分发挥学生的主动性和创造力,提高实验效果。

基于LabVIEW的电机监测与评价系统实验平台的搭建与应用

针对传统电机实验平台操作复杂、实验内容单一、数据监测回放困难等问题,设计了面向航空航天伺服系统的虚实结合的电机监测与评价系统专用定制化实验平台。以上位机LabVIEW软件为基础实现采集数据保存与回放、波形绘制等功能;以数据采集卡与传感器采集系统为基础实现伺服系统电压、电流等信号的实时采集与传输。实验平台以模块化、层次化、便捷化、组合化为设计理念,突破了实验时间与场所的限制,有助于培养学生的创新意识和解决问题的能力。

三相交流异步电动机控制及故障诊断虚拟仿真实验系统设计与应用

为切实解决三相交流异步电动机实验危险性高、操作复杂等教学难点,充分发挥虚拟仿真技术沉浸感强、交互性好、辅助抽象思考的优点,设计与开发一套三相交流异步电动机控制及故障诊断虚拟仿真实验系统。作为传统实验教学的延伸与拓展,该系统集成演示验证、设计探究和综合应用等多种实验形式,使学生能够独立、系统地参与实验,提高其解决工程实际问题的能力。

基于LabVIEW和Django的线上虚拟仿真实验室

为了解决在实验教学改革实施过程中,由于学生人数逐步增加等原因,使得实验室和实验仪器的数量难以满足教学需求的问题,以虚拟仪器及图形化编程软件LabVIEW作为开发环境,配合适用于通信类教育和研究的射频(RF)应用软件无线电(SDR)设备NI USRP来设计虚拟仿真实验。与以Python语言开发的Web框架Django相结合,设计一套虚拟仿真实验室及教学Web系统,实现了学生线上实验的目标。此举充分利用网络资源,减少了硬件投资,突破了传统实验室在时间与空间上的局限性,进一步丰富了实验教学资源。

基于脑机接口和虚拟现实游戏的空间认知训练实验系统与验证

空间认知能力被认为是人类正常生活所必备的重要能力,适当的训练可以帮助认知功能受损的老年人提高空间认知能力。该研究旨在探讨如何借助虚拟社区公寓游戏、脑机接口(BCI)和虚拟现实(VR)技术来提升认知障碍老年人的空间认知能力。研究方法包括基于空间认知理论、使用VR头戴设备HTC VIVE Focus的虚拟社区公寓游戏设计,以及对脑电信号进行功率谱密度特征提取和支持向量机(SVM)分类分析。在行为数据分析结果中,随着实验者训练次数的增加,完成任务所需的时间明显减少。整个训练周期中,完成任务的时间成本总体呈下降趋势,同时任务准确性逐渐提高。从而表明受试者经过训练后的认知能力得到有效提升。利用功率谱密度提取脑电信号特征,并采用SVM和极线学习机(ELM)进行信号分类,发现在Alpha2频段,SVM的平均分类准确率逐步上升,这为游戏对空间认知有积极影响的观点提供了明确支持,受试者通过游戏训练显著改善了空间记忆和其他认知能力。研究结论表明,基于空间认知理论的VR训练游戏对提高老年人的空间认知能力具有显著效果。该系统结合科学理论和VR技术为认知障碍康复与个性化训练开辟了新途径,预期将提升老年人生活质量并推进医疗康复技术的创新。

建筑环境与能源应用工程专业虚拟仿真实验系统建设与示范

重庆大学土木工程学院依托国家级实验教学示范中心,对建筑环境与能源应用工程专业空调冷热源系统、大型通风空调系统等成本高、危险性高、周期长的实验内容进行虚拟仿真实验教学系统建设,共建设了空调冷热源系统、空调系统、热水供暖系统三个综合虚拟仿真实验系统。实验建设紧密围绕建环专业实践教学体系展开,坚持“能实不虚、虚实互补”原则,以培养解决复杂工程问题、具有创新思维、高素质综合型工科人才为目标。实验内容设置综合性的多工况虚拟实验、事故工况实验和科研创新实验,支撑了完整的实验教学过程,并建立了双向评价体系。实验采用Web端在线实验形式,提高实验的便捷性和共享性。2020—2021年,虚拟仿真实验系统除服务本校本科实验教学外,向4个高校超300名学生提供实验教学服务,获得校内外较高评价,产生了良好的示范和社会效益。

信息化背景下综合设计性虚拟仿真实验评价系统构建

为对综合设计性虚拟仿真实验进行有效的评价建立实验评价系统。研究分析目前已有的在线开放课程评价体系和虚拟仿真实验的系统架构,把多元智能理论和学习结果分类理论应用于虚拟仿真实验评价系统中,构建包括理论知识维度、思维创新维度、实验技能测试维度和情感态度维度等多个维度的综合设计性虚拟仿真实验评价体系。

浅谈虚拟仿真系统在高校生物实验中的应用

生物实验教学在高校教育中具有举足轻重的地位,然而传统实验教学面临诸如成本高昂、安全隐患以及伦理问题等局限性。随着技术的快速发展,虚拟仿真系统已逐渐融入高校教育领域。虚拟仿真实验借助计算机技术和虚拟现实技术,为学生提供一个高度逼真的数字化实验环境,有效弥补了传统实验教学的不足之处。为此,本文探讨了虚拟仿真实验在高校生物实验中的应用、优势,以及在高校生物实验教学中所面临的前景和挑战,期望通过对虚拟仿真系统在高校生物实验中的讨论,能促进其在高校生物实验教学中的广泛应用,从而提高实验教育的质量与效果。

实验动物学虚拟仿真动物实验教学系统的内涵设计及其优势

传统的动物实验教学模式受到实验条件、动物福利关切以及教学资源分配不均等方面的限制。为应对这些难题,提出一种基于虚拟仿真技术的动物实验教学系统设计方案,旨在通过模拟仿真动物实验环境,为学生提供一个安全、高效且具有高度互动性的学习平台。该系统的构建不仅有望改善传统动物实验教学中的诸多不足,还将促进学生的自主学习能力和创新思维的发展,从而为高等教育实验教学的改革与创新提供有力支持。

干式空心电抗器匝间过电压绝缘检测实验虚拟仿真教学系统设计与开发

针对学生在干式空心电抗器匝间过电压绝缘检测实验教学过程中存在的危险性大、成本高、消耗高、特高压等问题,应用虚拟仿真技术,通过视景建模与仿真运行,高度还原变电站营运环境,设计和开发了干式空心电抗器匝间过电压绝缘检测实验虚拟仿真教学系统,包含实验仿真、实验考评以及实验服务。教学系统采取虚实结合的方式,推进现代信息技术融入特高压实验教学,激发学生的实验兴趣,取得了良好的教学效果,实现学生工程实践、问题分析、科学研究等能力的提升,对培养学生的创新意识和科研能力发挥重要作用。

游戏化虚拟实验系统设计与应用——以“面包制作”实验为例

以“面包制作”实验为例,将游戏化学习引入虚拟仿真实验教学中。基于Unity 3D平台设计并开发了一套集游戏故事情节、面包制作基础知识、答题与实践操作、学习效果评估等多项功能于一体的游戏化虚拟实验系统——“小元密室逃脱之旅”,并与华东某高校虚拟仿真实验平台进行对比评价。研究结果表明,游戏化虚拟实验系统具有良好的用户体验与实验教学效果。