电子测量技术论文范文

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第1篇

英文名称：Electronic Measurement Technology

主管单位：

主办单位：北京无线电技术研究所

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开

本：

国际刊号：1002-7300

国内刊号：11-2175/TN

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创刊时间：1977

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期刊简介

本刊坚定不移地确保社会效益功能的发挥，刊登新技术、工艺、设计、设备材料为主要内容，推广交流步进技术、科研成果和实践经验及时传播新成就、新技术、新器材的信息，以利于社会主义生产建设。

国内第一本专注于电子测量领域的杂志，以发表电子测量及其相关学科的原创性科技论文为主，同时刊登阶段性科研成果报告，报道国内外测试测量界重要科技新闻。

主要栏目：

研究设计

技术应用

信息技术

测试系统

第2篇

Abstract： Deepening the China university teaching methods and reform of assessment methods is the important aspects of protecting the quality of university teaching, improving quality of personnel training. Aiming at the shortcomings of Electronic Measurement and Instruments teaching, we carried out exploration and practice of the reform of teaching methods and examination. At the same time, through the improvement and innovation in test, we tried to achieve the purpose of improving their analytical skills and overall quality. This paper systematically describes reforming ideas of teaching methods and assessment methods, and has achieved some results.

关键词： 电子测量；教学方法；考核改革

Key words： electronic measurement; teaching methods; assessment reform

中图分类号：G424 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）02-0257-01

0引言

教学方法由于是决定教学效果的十分重要因素而被人们所重视，教学方法的改革也就理所当然地成了教学改革中的重要一环。课程考核评价系统，是教学过程中必不可少的重要环节，贯穿于教学的全过程，课程考核的结果不仅可以反映教与学的实际状况，对学生各阶段乃至整个学习阶段有一个明确的评价，更是衡量学校教学质量的重要依据。然而，目前的课程考核评价系统只是通过单纯的卷面成绩考核，并不能真正衡量学生的综合能力。下面以《电子测量与仪器》作为试点课程，在测控本科专业的教学过程中，详细阐述该门课程的具体教学方法和考核方式的改革。

1电子测量课程的特点

电子测量是测控专业的一门专业必修课程，内容包括：电子测量的基本原理和基本的测量方法，常用的电子测量仪器的基本组成和工作原理，仪器的操作和应用。要求通过该课程的教学培养学生理论联系实际和动手能力以及解决问题的能力。该课程涉及比较深奥的理论，算法比较抽象且难懂；同时电子测量与仪器课程涉及面很广，它的应用包括了整个电子、通讯、自动化等多种学科的很多领域，比如取样、信号合成、自动化等多种技术都在电子测量中得到应用，因此教学中还要涉及如何把电子测量理论与实际应用相结合的应用问题。

2教学方法的探索及改革

针对《电子测量与仪器》这门课程的特点，基本拟订了改革的方法如下：

2.1 增强学生参与性。不同于以往的一味灌输的教学方法，在讲解了某种仪器的基本原理以及功能和操作后，要求学生以各种途径查询资料，并以报告的形式写出目前最新的技术指标，之后要抽点学生下一次课上来讲解，学生可以选择自己喜欢的一种型号产品为例子来写报告，同时，将学生分成几个小组，每个同学在组内都要讲解他说查到的仪器资料和型号，以及这个仪器的特点，阐明电路结构并进行分析性讲解，这就使得学生要了解这类产品的技术指标，必然在课后就要去查询相关的技术原理，小组讲解使得每个同学都有参与，所以每一个学生都会去查找资料并准备讲稿，比老师单纯的对仪器知识的理论灌输有效果，这样的方式，给学生学习上带来了一定的主动性和积极性，增强了参与性，同时，也培养学生对仪器学习的兴趣。

2.2 围绕教学大纲，把握住理论教学的方式方法，讲授方面从易到难，让学生逐渐对仪器建立起兴趣爱好。但大学的教育也必须注重理论环节，这和实践环节有等同的重要性，在某一种仪器以及电子测量方法介绍完后，要求学生自己拟出一个题目来讨论，将所有学生进行分组，比如，10人一组，共8个小组，最后，一个小组拟出一道题目。

2.3 测量技术发展很快，电子测量仪器在不断更新，这就要求适应形势，适当调整教学内容，将一些现代的电子测量手段以及先进的仪器作为例子引入到课堂上来，激发学生的学习兴趣。

2.4 结合实验教学，不再完全理论和实验脱节，理论讲解的时候，就要结合实验例子讲解。有某些理论课程可以到实验室进行讲解，让学生更加直观的理解仪器特点，真正做到教与学结合。由此，可以增强学生的参与意识，激发学生创新思维。

3考核方式的改革

考试是教学的一个重要环节，教学和课程方法的多样性带动了考试考核方法的多样性。考核方法上，采用了平时成绩和最后试卷成绩共同决定最后成绩。平时成绩占30%，期末卷面成绩占70%。

3.1 平时成绩考核30%，由考勤，实验成绩，讨论答辩成绩共同来决定。考勤和作业占到平时成绩的30%，实验成绩占到平时成绩的30%，讨论答辩成绩占到平时成绩的40%。

第一部分是考勤和作业，在教学过程中，根据课程教学进程，要求学生完成的学习任务，依据学生完成作业的次数和质量按百分制进行评定。另外，考勤记录是学生平时成绩的依据之一，将学生的出勤情况记录在“点名册”内。最后作为给出成绩的依据之一。第二部分是实验成绩，是结合实验具体操作情况来打分的一项成绩。 这一项成绩在一定程度上反应了学生具体动手能力和操作能力情况。第三部分是讨论答辩成绩 ，这项成绩通常是在小组学习的基础上，大家共同完成一个课题、一个论文或一个项目，然后通过演讲答辩的方式，向全班同学作介绍。小组外的全体同学还要提出各种问题请小组答辩的成员回答。最后以小组答辩和工作完成的水平和质量作为依据，决定每个人的成绩，由小组外的其他同学和教师评价给出。

3.2 期末卷面成绩以教学大纲为参考，覆盖面广，考题可以灵活多样，以闭卷为主，可以考核一些新的仪器技术，另外，增加了理论设计题目的考核，使得试题能真正考核出学生的真实能力以及全面系统的考核学生系统掌握课程知识的能力，该项成绩占到70%。

4总结

现代大学教学方法，应该是能够激活师生思想、情感、潜能、智慧，发挥师生积极性、主动性、创造性的教学方法；而考核方式的改革依赖于教学方法的改革，我们将继续努力并研究该门专业课程的特点，通过不断的改革和改进，摸索出一套有效的教学方法，这样，才能做到考核方式真正有效的改革。

参考文献：

[1]赵展.浅谈电子测量实验教学改革的探索.科技信息，2009.

第3篇

关键词：电子测量；教学改革；创新型人才

作者简介：顾明亮（1963-），男，江苏无锡人，江苏师范大学物理与电子工程学院，教授；魏明生（1976-），男，山东济宁人，江苏师范大学物理与电子工程学院，讲师。（江苏?徐州?221116）

基金项目：本文系中国高等教育学会“十一五”教育科学研究规划课题（课题编号：06AIJ0090048）、江苏省教育科学“十二五”规划课题重点项目（项目编号：C-b/2011/01/15）的研究成果。

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）23-0048-02

培养具有实践创新能力的应用型人才是当今高等教育的培养目标之一，课程教学改革是培养创新人才的根本措施。“电子测量技术”是现代科学获取信息的重要手段，是从事现代电子科学研究的必备基础，该课程也是电子信息、电气自动化和机械电子等专业的骨干专业必修课程，旨在提高学生所学专业课程中的专业基础理论和单元技术知识及独立设计、构建、调试仪器与检测系统的能力，强化学生对仪器与检测系统工程的感性认识。本课程是实践性非常强的一门专业课程，近年来，随着科技迅速发展，特别是随着自动化技术和信息技术的发展及其在工业控制中的广泛应用，电子测量技术在测量技术的研究、生产测试方法、信号处理方法和技术等方面发生了一系列的变革。为了配合高等学校培养实践创新性人才的需要，同时也为了培养的人才能适应现代科学技术的发展，教研室人员对“电子测量技术”课程的授课内容、教学方法和考核方法等进行了一系列的改革探索，教学中的实践证明该课程的一系列改革取得了良好的教学效果。

一、课程内容的改革

由于目前科学技术的迅速发展，电子测量技术正从传统的电子测量仪器向智能化、复杂化自动测试仪器和虚拟仪器等方向发展，使得当前的“电子测量技术”课程内容结构已经不能满足当前人才培养的新要求。其主要缺陷包括电子测量技术教材建设的滞后，该课程内容未及时全面反映技术新发展而导致体系陈旧等。因此，电子测量技术教材应与时俱进，在讲述传统测量内容的前提下应补充智能化仪器、虚拟仪器和复杂自动测试系统等一些新的技术理论，以及先进的仪器设计方法和操作方法，而且授课内容应全面反映现代测量技术的新方向和新技术。

在该课程教学内容的改革中，主要以电子测量技术的教学大纲为主要依据，以该课程的原理、结构和测量系统为主要体系，从电子信息科学的角度来理解和观察该课程，突破以往教学中就器件论器件的传统教学方式，努力做到思路开阔，层次清晰，阐述准确，结构科学合理。按照“理论教学模块”和“实践教学模块”相结合的体系结构进行授课，课堂教学主要采取理论教学模块，重点讲授该课程教学大纲基本要求的内容。内容主要分为：检测系统的误差理论部分，非电量检测方法及智能仪器设计应用部分，信号调理与数据采集技术部分和检测仪器系统设计部分。辅以实践教学模块，主要以实验教学、调研论文、智能仪器及虚拟仪器测试技术综合设计为主。

根据学生的专业方向选取不同的授课教材，并且根据不同的专业实际情况自编讲义加以补充，主要对教材中没有涉及的内容和讲解不充分的内容进行补充。还可以联系社会热点问题，如社会上地沟油问题出现之后，教师随时给学生补充探讨地沟油的测量方法，这样课堂和现实生活紧密联系在一起，使学生感觉到课堂授课内容的重要性和实用性，提高了学生课堂听课的积极性。

为了在授课中缩短理论与技术实践的差距，在课堂授课中，通过运用案例教学，大大提高了学生解决客观实际问题的能力，教学过程中进行校际合作，提高教学效果。让学生从教学内容融入到实际科研项目中去，比如讲到电磁检测时，给学生列举一些在研的省部级科研项目，使学生了解管道泄露的不同检测方法，使学生认识到某一种物理量不同测量方法，让学生体会到检测一些物理量的新方法、新思路，引发学生思维，激发他们的创新意识，取得了很好的教学效果。

为适应创新型本科人才培养目标和教学实际，在实验课程的教学中，把理论教学和实验教学结合起来，适当增加设计型实验和综合型实验对学生能力的锻炼，共设计了4个验证性实验和3个设计性实验。实践教学中一方面为了使学生理解电子测量技术的基本原理保留了基础性的实验，另一方面，开发了新的工程应用性综合性实验，可以对高年级各专业学科之间的学生因材施教。

二、教学方法的改革

1.重视第一堂课的教学

第4篇

    论文摘 要:电气测量技术课程教学模式对学生掌握电力测量的各种方式有着重要的作用,为使学生熟悉电力测量仪表的工作原理以及使用,在实际的教学过程中应将传统的仪表测量与先进的仪表测量并行,将学生所学应用到实际,并在实际教学中选择合理的教学内容,根据具体的教学实践,学生在合理的教学观念的指导下更好地完成了教学的任务。

    1 电子测量技术课程教学改革的必要性

    1.1 教材难而陈旧,难以适应电气测量行业发展

    当前电气测量的理论教材普遍内容陈旧,更新速度慢,教材中的理论知识深较难。例如示波器工作原理的介绍,其中所涉及的具体电路较为复杂,学生难以理解,由此对教学效果造成了严重影响,而电子测量仪器的发展较为迅速,电子测量仪器发展十分迅速,电气仪器的技术含量持续提高,尤其的电子测量仪器与微型计算机结合的自动测试系统在行业中获得了较为广泛的应用。

    1.2 教学内容缺乏实用性,难以培养学生的实践动手能力

    电气测量技术课程的综合性、实践性较强,实际的教学过程中应注重课程的实用性、新颖性和可操作性,持续培养学生的实践动手能力、综合运用所学知识能力以及岗位适应能力。

    1.3 教学方法落后,缺乏科学的课程考核体系

    电气测量技术的教学中,传统教学法所采用的灌输教学方法以及过分偏重讲解的教学方式,随着电气测量技术教学的发展以及高职教育的发展,已经越来越难以适应实际的发展需要。当前,高等职业教育改革的逐渐深入,要求实际教学与高职学生的实际状况相结合,同时还要与相应专业发展对人才的需要相一致。

    2 电气测量技术课程教学模式改革应遵循的原则

    2.1 职业性原则

    电气测量技术课程教学模式的改革应遵循高等职业教育的发展需要以及对人才的培养需要,将实际的教学改革与学生的培养模式结合起来,高职教育定位于特定的职业岗位,由此高职的课程教学应将职业岗位的要求与教学改革相结合,实现课程体系和教学内容的改革,建立重视职业能力培养的课程标准。通过电气测量行业的标准制定教学大纲和教学技术,及职业能力分析为基础,确定教学知识点,突出课程教学的主要内容。

    2.2 开放性原则

    开放性原则也就是高等的职业教育具有明显的行业以及企业背景,由此在电气测量技术课程教学模式改革中,应尽量实现高职教育与行业的合作课程开发,实施课程教学,实现学校的实际教学内容与实际工作保持一致,将校内专业成绩的考核与实际企业实践考核相结合,将课程与岗位实习地点相结合的教学模式和体制。

    2.3 实践性

    电气测量技术课程的综合性和实践性较强,实践性原则是课程改革的基本要求,也是高等职业教育人才培养的目标,电气测量技术课程的设计以及实践实验中应注重学生职业实践能力的培养,注重理论知识的实际运用与社会实践的结合教学。

    3 多媒体技术的应用

    3.1 有效激发学生学习兴趣

    电气测量技术课程中的部分概念较为抽象,难以理解,教师难以用语言描述和表达,若是采取多媒体的教学方式,则可直接将抽象概念展现在学生面前,形象直观,让学生形成深刻印象,由此也容易理解,使教学由难到易,化繁为简,有效激发学生的学习积极性,激发学生的学习兴趣,有效提高课堂教学的效果。

    3.2 实现教学实验的模拟

    电气测量技术课程受到课时的限制,一般并不安排教学实验,但课程中的部分知识必须通过实验演示才能达到较好的教学效果,此时可利用多媒体技术实现教学实验的模拟。

    3.3 制作多媒体课件

    多媒体的教学是一种教学艺术,要扮演好教师在实际教学中的主导角色,多媒体课件的制作有着重要的作用,同时教师对学生的引导也有着十分重要的作用。多媒体课件的制作时应遵循相应的原则:首先,应选择合理的教学材料,避免简单将书本上的内容搬到多屏幕上;其次,应明确教学的中心和重点,注重教学难点的突破;再次,巧妙组织课程内容,创新安排教学进程;最后,不必一味追求学科体系的系统性,课程安排应短小精炼。同时课程教学中还应将多媒体教学与传统教学方法的结合,做到有需要时有效中断,及时离开多媒体教学平台,结合板书,加强和学生之间的沟通交流,为学生的学习创造一种良好的教学范围和环境。

    4 电气测量技术课程教学模式改革探索

    4.1 构建电子测量技术课程体系

    电气测量技术课程涉及的学科以及领域十分广泛,包括电路、模电、数电以及计算机等多学科的知识和内容,要实现电气测量技术课程的教学模式改革,教师在实际的教学过程中还应重新构建电气测量技术课程的教学体系,使用综合化的方法,将电气测量技术课程所涉及到的内容进行重新整合。根据高职教育人才培养的要求,将电气测量技术所涉及到的专业知识,将理论教学分为基础理论、仪器设备的使用和新技术以及新仪器的介绍三个部分。

    4.2 加强实践技能训练,结合教学与生产

    高等职业教育以培养技术应用型人才为根本的目标,从而应加强学生的专业技能,由此在电气测量技术的教学中,应建立与各理论模块内容相适应的实验实训项目,实际又可分为基本的实验和自拟实验。

    4.3 建立完善的课程考核体系

    电气测量技术的课程教学改革不仅应建立科学的课程教学体系,改善课程的教学模式,还应注重学生分析问题、解决问题等实践能力和职业技能的培养,注重学生的学习过程评价。由此,传统的考核评价体制已难以满足现代教学的实际需要,应建立完善的、科学合理的课程考核体系,将学生的实践能力、学习态度渗透到课程考核和评价体系中,形成综合的专业考评体系。通过加强实验的实训环节,强化对学生实际能力的考核,促进学生注重专业知识的理解和实际动手能力的培养。例如学生成绩评定由平时成绩、课堂表现、实验实训成绩和期末成绩四部分组成,其构成比例为20∶10∶30∶40。这样的评价标准,不仅能检查学生学习状况,促进在课堂教学中的纪律性,实现了对学生平时学习的监督;同时也为电气测量技术的课程增加了新的考核项目,并实现了灵活多样的考核方式,加强了学生能力的培养,突出了高职学生的知识应用。

    参考文献

第5篇

论文摘　要：电气测量技术课程教学模式对学生掌握电力测量的各种方式有着重要的作用，为使学生熟悉电力测量仪表的工作原理以及使用，在实际的教学过程中应将传统的仪表测量与先进的仪表测量并行，将学生所学应用到实际，并在实际教学中选择合理的教学内容，根据具体的教学实践，学生在合理的教学观念的指导下更好地完成了教学的任务。

1　电子测量技术课程教学改革的必要性

1.1　教材难而陈旧，难以适应电气测量行业发展

当前电气测量的理论教材普遍内容陈旧，更新速度慢，教材中的理论知识深较难。例如示波器工作原理的介绍，其中所涉及的具体电路较为复杂，学生难以理解，由此对教学效果造成了严重影响，而电子测量仪器的发展较为迅速，电子测量仪器发展十分迅速，电气仪器的技术含量持续提高，尤其的电子测量仪器与微型计算机结合的自动测试系统在行业中获得了较为广泛的应用。

1.2　教学内容缺乏实用性，难以培养学生的实践动手能力

电气测量技术课程的综合性、实践性较强，实际的教学过程中应注重课程的实用性、新颖性和可操作性，持续培养学生的实践动手能力、综合运用所学知识能力以及岗位适应能力。

1.3　教学方法落后，缺乏科学的课程考核体系

电气测量技术的教学中，传统教学法所采用的灌输教学方法以及过分偏重讲解的教学方式，随着电气测量技术教学的发展以及高职教育的发展，已经越来越难以适应实际的发展需要。当前，高等职业教育改革的逐渐深入，要求实际教学与高职学生的实际状况相结合，同时还要与相应专业发展对人才的需要相一致。

2　电气测量技术课程教学模式改革应遵循的原则

2.1　职业性原则

电气测量技术课程教学模式的改革应遵循高等职业教育的发展需要以及对人才的培养需要，将实际的教学改革与学生的培养模式结合起来，高职教育定位于特定的职业岗位，由此高职的课程教学应将职业岗位的要求与教学改革相结合，实现课程体系和教学内容的改革，建立重视职业能力培养的课程标准。通过电气测量行业的标准制定教学大纲和教学技术，及职业能力分析为基础，确定教学知识点，突出课程教学的主要内容。

2.2　开放性原则

开放性原则也就是高等的职业教育具有明显的行业以及企业背景，由此在电气测量技术课程教学模式改革中，应尽量实现高职教育与行业的合作课程开发，实施课程教学，实现学校的实际教学内容与实际工作保持一致，将校内专业成绩的考核与实际企业实践考核相结合，将课程与岗位实习地点相结合的教学模式和体制。

2.3　实践性

电气测量技术课程的综合性和实践性较强，实践性原则是课程改革的基本要求，也是高等职业教育人才培养的目标，电气测量技术课程的设计以及实践实验中应注重学生职业实践能力的培养，注重理论知识的实际运用与社会实践的结合教学。

3　多媒体技术的应用

3.1　有效激发学生学习兴趣

电气测量技术课程中的部分概念较为抽象，难以理解，教师难以用语言描述和表达，若是采取多媒体的教学方式，则可直接将抽象概念展现在学生面前，形象直观，让学生形成深刻印象，由此也容易理解，使教学由难到易，化繁为简，有效激发学生的学习积极性，激发学生的学习兴趣，有效提高课堂教学的效果。

3.2　实现教学实验的模拟

电气测量技术课程受到课时的限制，一般并不安排教学实验，但课程中的部分知识必须通过实验演示才能达到较好的教学效果，此时可利用多媒体技术实现教学实验的模拟。

3.3　制作多媒体课件

多媒体的教学是一种教学艺术，要扮演好教师在实际教学中的主导角色，多媒体课件的制作有着重要的作用，同时教师对学生的引导也有着十分重要的作用。多媒体课件的制作时应遵循相应的原则：首先，应选择合理的教学材料，避免简单将书本上的内容搬到多屏幕上；其次，应明确教学的中心和重点，注重教学难点的突破；再次，巧妙组织课程内容，创新安排教学进程；最后，不必一味追求学科体系的系统性，课程安排应短小精炼。同时课程教学中还应将多媒体教学与传统教学方法的结合，做到有需要时有效中断，及时离开多媒体教学平台，结合板书，加强和学生之间的沟通交流，为学生的学习创造一种良好的教学范围和环境。

4　电气测量技术课程教学模式改革探索

4.1　构建电子测量技术课程体系

电气测量技术课程涉及的学科以及领域十分广泛，包括电路、模电、数电以及计算机等多学科的知识和内容，要实现电气测量技术课程的教学模式改革，教师在实际的教学过程中还应重新构建电气测量技术课程的教学体系，使用综合化的方法，将电气测量技术课程所涉及到的内容进行重新整合。根据高职教育人才培养的要求，将电气测量技术所涉及到的专业知识，将理论教学分为基础理论、仪器设备的使用和新技术以及新仪器的介绍三个部分。

4.2　加强实践技能训练，结合教学与生产

高等职业教育以培养技术应用型人才为根本的目标，从而应加强学生的专业技能，由此在电气测量技术的教学中，应建立与各理论模块内容相适应的实验实训项目，实际又可分为基本的实验和自拟实验。

4.3　建立完善的课程考核体系

电气测量技术的课程教学改革不仅应建立科学的课程教学体系，改善课程的教学模式，还应注重学生分析问题、解决问题等实践能力和职业技能的培养，注重学生的学习过程评价。由此，传统的考核评价体制已难以满足现代教学的实际需要，应建立完善的、科学合理的课程考核体系，将学生的实践能力、学习态度渗透到课程考核和评价体系中，形成综合的专业考评体系。通过加强实验的实训环节，强化对学生实际能力的考核，促进学生注重专业知识的理解和实际动手能力的培养。例如学生成绩评定由平时成绩、课堂表现、实验实训成绩和期末成绩四部分组成，其构成比例为20∶10∶30∶40。这样的评价标准，不仅能检查学生学习状况，促进在课堂教学中的纪律性，实现了对学生平时学习的监督；同时也为电气测量技术的课程增加了新的考核项目，并实现了灵活多样的考核方式，加强了学生能力的培养，突出了高职学生的知识应用。

参考文献

第6篇

[关键词]教学方法；教学手段；实验；改革

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）01-0063-02

电子测量与智能仪器是高等院校电子信息工程专业和电子信息科学技术类学科的重要专业课。该课程具有很强的实践性、技术性和综合性，是一门理论性和实践性相结合的综合课程。课程与工程实际结合紧密，在专业课程体系中占有重要地位，它对培养学生的创新思维能力和实际动手能力具有重要的作用。但是由于受传统教学模式的影响，该课程存在着教与学严重脱节的现象。学生对这门课学习的积极性不高、兴趣不浓，听课不能够集中精力，使该课程的课堂教学效果不够理想。另外，该课程让学生学习的内容、方式也存在问题，目前主要还是以做作业习题为主，即使增加了该课程的课程设计环节，但基本上也是“纸上谈兵”，不能够与实际应用结合，效果也不够理想。

针对以上传统教学所存在的问题，根据课程特点，我们通过积极探索，大胆改革，以“自主、探究和合作”的模式通过实践探讨出一套科学、实用的“教、学、做”一体化的方案，分别从该课程的教学方法、教学手段、实验实践以及考核方式等多方面对其进行了深度改革的探索和实践，并取得了一定成效。这对提高该课程的教学质量，促进学生创新能力和实际工作能力的培养，提高在新形势下学生的竞争能力具有重要而积极的作用。

一、 注重课堂教学改革

（一）更新教学内容，改进教学方法

针对课程教学内容，首先，我们在教材选用上进行了大范围的筛选工作，最后选定了国家精品课程配套教材，古天祥等编著的《电子测量原理》。该教材主要是在学习测量原理的基础上侧重于讨论测量技术与方法、误差分析和实际应用，而且在涉及具体电子仪器时是基于仪器的基本原理及应用，而不是基于仪器的设计与制造，对于非测控专业的电子类专业学生来说十分适合。其次，在日常教学过程中，根据给定学时，我们对课堂授课内容进行了有效节选，在讲述课程各部分内容时，注重从原理、误差及应用三个方面进行阐述，以测量原理作为基础，通过测量误差分析来提升，以其实际应用为归宿展开课堂教学。最后改进传统的、较为死板的课堂讲述，在课堂教学中增加案例分析。例如在讲到电子计数器时，教师可以把往届学生的毕业设计作品先进行实物演示，在成功抓住学生兴趣的同时，进一步介绍它的基本组成和工作原理，并采用启发、引导等教学方法鼓励学生思考其实现方法和设计过程，这样将极大增强学生学习的积极性和主动性。课后再根据给出的实例给学生布置课后作业，要求学生从自己的视角对给出的毕业设计实例进行性能分析。学生自己成立讨论小组，采用比较、讨论等方式从设计方案、技术指标等方面得出作品的不足之处以及改进方法，以课程设计报告形式通过Sakai网络教学平台上交任课教师，教师通过网络与学生进行交流。这种教学方法不仅有助于活跃课堂氛围，也可以促进师生之间的互动和交流。

（二）教学手段多样化

电子测量与智能仪器课程具有较强的实践性，涉及很多仪器以及具体操作等知识，单一的课堂讲授会使学生感觉知识非常抽象。因此在教学环节中，我们根据课程实际情况，结合河南理工大学现有的教学设施，最大限度地进行了教学手段多样化改革，其主要表现为：

1.多媒体课件动起来

在传统的多媒体课件上，有效地加入声音、图片、动画、视频等多种元素，使多媒体课件动起来。根据课程的属性，将课程讲授中涉及的许多先进电子测量仪器通过彩色图片的形式展示给学生，不仅可以在最短的时间内提供最大的信息量，还能大大提高学生的学习兴趣；利用多媒体课件的动画效果，以动态的形式对电子计数器、示波器等典型仪器的结构、使用方法进行探讨、分析，将其组成工作原理生动、形象地展示出来，从听觉和视觉两方面刺激学生的感官，促进学生联想记忆，加深对知识的掌握；课件中通过嵌入仪器的实际应用操作视频进行课堂演示，使学生更快、更好地掌握电子测量仪器的使用方法。多元素嵌入的多媒体课件在课堂上有效地动起来，大大调动了学生的学习积极性，学生的日常出勤率和上课的专注度都大幅度提升了。

2.SAKAI网络平台用起来

随着计算机网络的发展，基于信息技术的教学工具已经成为教师与学生交流、互动的重要平台。本课程教学组充分利用河南理工大学网络平台――Sakai（赛课）网络教学平台，将多媒体课件、电子教案和阅读资料等资源整合后挂在网络课堂上，学生可以拥有更长的时间与更广阔的空间对其进行充分浏览、慢慢消化。该网络教学平台还具备布置作业、点名、练习与测验、讨论等功能，教师可以根据教学内容的需要实时在网络教学平台上进行信息，将课堂上所讲述的内容进行有效延伸、消化。比如之前提到的毕业设计实例分析，学生成立讨论小组完成讨论后，以电子作业的形式进行上传Sakai平台，教师可以实时进行跟踪，通过讨论的方式与学生进行沟通，及时解决学生提出的问题。这在很大程度上提高了教师的“教”和学生的“做”两方面的效率，也拉近了师生之间距离，大大提高了学生学习的积极性。

三、实验实践改革

作为“自主、探究和合作”模式下的“教、学、做”一体化教学改革中非常重要的一个环节，学生的“做”显得尤为重要。电子测量与智能仪器课程是理论与应用相结合的综合课程，学生在掌握基本原理和相关理论知识的基础上，还要学会使用各种仪器，搭建各种测试系统，学会对电子测量结果进行分析，因此该课程的实验教学也就显得特别重要了。本文展开的课程实验教学改革是在河南理工大学国家重点实验中心――电工电子实验中心和省级重点开放实验室的基础设施平台上进行的，学生可以随时进入实验室进行课程实验。实验内容除了常规的验证实验外，任课教师还给学生布置了大量的测量、测试实验，学生可以自由组队，进行测试系统设计，利用实验室实验模块完成测试系统搭建，并进行相关实验测试验证。学生自由组队完成的测试系统实验在经过教师的验收后可以充当常规实验。对于验收效果较好的实验，教师要给出优秀的实验成绩，以此调动学生参与的积极性。

四、考核方式的改革

考试是教学的一个重要环节，教学和课程方法的多样性带动了考试考核方法的多样性。考核方法上，摒弃了仅仅由平时成绩和最后试卷成绩共同决定最后成绩的传统方法，进而改成由平时成绩、考试成绩、实验成绩和课外活动成绩共同决定。

（一）平时成绩考核

平时成绩考核20%，由考勤、Sakai网络平台点名、作业以及讨论答辩成绩共同来决定。其中考勤和作业占平时成绩的50%，讨论答辩成绩占平时成绩的50%。第一部分是考勤和作业，这是指在教学过程中，根据课程教学进程要求学生完成的学习任务，要结合Sakai网络教学平台，依据学生完成作业的次数和质量按百分制进行评定。另外，考勤记录是学生平时成绩的依据之一，教师要将学生的出勤情况记录在“点名册”内，最后作为给出成绩的依据之一。第二部分是讨论答辩成绩，这项成绩通常是在小组学习的基础上，学生共同完成一个课题、一个论文或一个项目，通过Sakai网络教学平台讨论区进行讨论、网络答辩，最后由任课教师给出。

（二）期末卷面成绩

期末考试内容覆盖教学大纲要求的知识点，考题可以灵活多样，以闭卷为主，适当增加了理论设计题目的考核，使得试题能真正考查出学生的真实能力，以及全面系统地考核学生掌握课程知识的能力。该项成绩占总成绩的50%。

（三）实验成绩

实验成绩占30%，其中课程开出的常规实验成绩占实验总成绩的50%，自主实验成绩占实验总成绩的50%。大力提倡学生进行自主实验，调动学生参与的积极性，自主实验给出的成绩比例在这个环节得以体现。

（四）课外活动成绩

该课程考核方式改革力度最大之处体现在课外活动成绩的给定上。为了鼓励学生积极参与学校的第二课堂，我校在考核方式上进行了相当大的改革变动。任课教师可以根据学生参与程度以及所获得的相应成果，在总成绩上直接给定课程成绩。 同样，学生参与的各种电子设计大赛、测试系统开发项目，也可视为加分项目。如此一来，学生学习、参与的积极性空前高涨。

五、总结

本文对河南理工大学电子测量与智能仪器课程几年来的教学和实验改革进行了论述和分析。实践证明，“自主、探究和合作”模式下的“教、学、做”一体化课程教学改革取得了明显的教学效果。

[ 参 考 文 献 ]

第7篇

>> 可视化通信原理仿真平台GUI方案的设计与实现 基于“通信原理教学仿真平台”的课程设计 通用实验教学仿真平台的设计与实现 基于LabVIEW的通信原理虚拟实验平台设计 钢结构稳定原理虚拟仿真平台开发探索 Maltab仿真平台在《通信原理》理论教学模式的应用与探索 基于虚拟仿真平台的电气工程实验教学改革研究 物联网虚拟仿真平台在农学专业实验教学中的应用 《信号与系统》虚拟教学仿真平台设计 采油厂安全培训虚拟仿真平台设计 基于虚拟仿真平台的高职《电路分析》课程设计与开发 基于89C51的单片机虚拟仿真平台设计 浅谈虚拟仿真平台编撰脚本的建议 嵌入式实时仿真平台接口通信的设计与应用 基于MATLAB/Simulink实验仿真平台的《自动控制原理》实验教学改革探析 面向医院环境的网络仿真平台的设计与实现 航空发动机总体性能仿真平台的设计与实现 公路隧道交通诱导仿真平台的设计与实现 城市轨道交通系统运行仿真平台的设计与实现 数字通信原理的虚拟实验室系统的设计与实现 常见问题解答 当前所在位置：l?s_cid=baidu_matlab

[6]焦瑞莉，南利平，李学华. 基于LabVIEW的通信专业远程虚拟实验室[J]. 国外电子测量技术（虚拟仪器），2005（3）：4-7.

[7]廖云伢.基于Java与Matlab集成的数字通信原理虚拟实验平台的设计与实现. 中南大学硕士学位论文.2007.

第8篇

全国大学生电子设计竞赛由教育部高等教育司和信息产业部人事司主办。竞赛要求参赛者在规定的4天时间里，在竞赛组委会派出的专家全程监控下，3人一组完成题目选择、方案论证、电路设计、电路安装、软件设计、系统调试和论文写作等一系列工作。全国大学生电子设计竞赛试题实用性强、综合性强、技术水平发挥余地大。所涉及的电子信息类专业的课程包括电路分析、高频电路、数字电路、模拟电路、单片机原理、EDA、电子测量等；实践性教学环节包括电子线路实验课、单片机原理实验课、课程设计和生产实习等；可选用的器件包括分立元件、集成电路、可编程逻辑器件和单片机等；设计手段可以采用传统的，也可以采用现代电子设计工具，如Pspice辅助分析和CPLD在系统可编程。电子设计竞赛试题既反映了电子技术发展的先进水平，又引导高校在教学改革中应注重培养学生的工程实践能力和创新设计能力。

一、课程体系改革

课堂教学和实验教学是相辅相成的，是学生学习与掌握知识的重要手段。学生在大学期间的学习，是一个认识、实践、再认识、再实践的过程。就认识而言，可以在课堂上认识，也可以在实验室里认识；而就实践而言，也同样可以在课堂上实践。主课程设置上可作如下安排：（1）一年级下学期开设《电路分析》课程并安排实验课，让学生掌握基本的分析电路和设计电路的知识；（2）二年级上学期开设《电子技术基础》课程并安排实验课，在学期末进行两周的电子技术基础课程设计，让学生掌握模拟电路和数字电路的分析和设计知识，锻炼工程实践能力，使学生对电子专业产生浓厚的兴趣；（3）二年级下学期开设《高频电路》《EDA》和《电子电路设计（Protel）》课程并安排实验，培养学生利用计算机设计电路的能力；（4）三年级上学期开设《单片机原理与接口技术》和《传感器原理与应用》两门课程并安排实验，在学期末进行两周的单片机课程设计，让学生制作一个简单实用的电子产品，充分调动学生的积极性，在设计过程中初步掌握程序编制及单片机电路的设计方法，了解电子产品的开发过程；（5）三年级下学期开设《电子测量》和《单片机应用设计》选修课，以单片机为控制核心并结合数字电路和模拟电路设计多个电子产品，使学生熟练掌握程序编制及单片机电路设计方法，熟练掌握各种仪器的使用方法，初步具备独立开发电子产品的能力，为电子设计竞赛培养后备人才。

大学生电子设计竞赛分为全国性比赛和省级比赛，都是每两年举办一次，单数年份为全国性比赛，双数年份为省级比赛，通常在九月初举行。参加竞赛的同学主要为大三的学生，参赛前已系统地完成电子线路理论课和实验课的学习，并掌握了一部分单片机和大规模可编程逻辑器件应用的知识，具有一定的理论基础和动手能力。但是，由于所学各门课程比较独立，同学们普遍缺乏解决实际工程问题和设计制作较大规模应用电路的工作经验。因此，在电子设计竞赛前的暑假，需要对参赛队员进行培训。由于学生已经在《单片机应用设计》选修课中得到锻炼，培训可以在此基础上进行。重点提高学生分析和解决问题的能力、设计制作较大规模应用电路的工作经验和多学科知识的综合应用能力。在培训过程中仿照竞赛要求将同学分组，从较简单的应用电路开始，要求每组学生完成数个难度递增的实验电路设计、制作与调试，并写出详细总结报告。在制作每个电路的训练过程中，鼓励学生用不同的方案实现，培养学生的创新能力。

二、师资队伍建设

现行教育体制目前还存在一些问题，重知识传授而轻素质与能力的培养，重理论研究而轻实践环节的训练，重对传统的继承而轻对现状的突破和创新。认为实验课只是一个辅助环节，实验课的老师可以随意配备，任课老师只要会示波器、信号源和稳压电源等简单仪表的使用就可胜任实验课的教学任务，这种观点是片面的。实验课不单纯是让学生学会仪表的使用，学会测量几个实验数据，更重要的是要帮助他们树立一种系统观念、培养他们系统分析问题、解决问题的能力，提高工程实践能力和培养创新精神。这些不仅要求任课老师有深厚的理论基础，而且还要有较高的业务能力。为此，实验课应该配备一支综合素质高、业务能力强的实验教师队伍。我国现行高等院校大部分实验教师是青年教师，他们理论基础较好，但实践经验缺乏。为了提高教学效果，一方面他们可以向有经验的老教师学习；另一方面，可以到电子企业考察学习，从实际的工作中获取实践经验。

三、培养学生创新能力

第9篇

关键词：温度传感器，湿度传感器，GSM，远程监测

 

1、引言

高级别的质量检测需要在高质量的环境中进行。温度和湿度是环境的重要参数，对温湿度的监测是实现优质环境的重要手段。为了避免人为干扰环境和提高效率，远程监测是一种有效的方法。目前的远程监测系统大多采用以太网络、无线数据传输模块或zigbee无线网络传输数据[ 1-6]。但是，以太网是有线传输，需布线，受地理环境影响较大；无线数据传输模块的传输误码率高，可靠性差；zigbee是专用协议无线网络，成本高，开发难，而且覆盖范围有限。本文提出一种基于GSM的温湿度远程监测系统，具有传输误码率低、成本低及覆盖范围广等优点，并且可与监测人员的手机绑定，实现随时、随地，移动监测。

2、传感器的数学模型

2.1 半导体温度传感器原理

根据PN结理论，在一定的电流模式下，PN结的正向电压与温度具有很好的线性关系。对于理想二极管，只要正向电压VF大于几个KT/q，其正向电流IF与正向电压VF和温度T之间的关系可表示为

(1)

式中IS 为二极管反向饱和电流， K 为波尔兹曼常数（1.38×10-23J/K），T 为绝对温度（K）， q为电子电荷（1.602×10-19库仑），

整理后，得

(2)

如前所述，晶体管的基极一发射极电压在其集电极电流恒定条件下，可以认为与温度呈线性关系[7]。

2.2 阻抗型高分子湿度传感器原理

阻抗型高分子湿度传感器的感湿原理如下：高分子湿敏膜吸湿后，在水分子作用下，离子相互作用减弱，迁移速度增加；同时吸附的水分子使解离的离子增多，膜电阻随湿度增加而降低，由电阻变化可测知环境湿度。阻抗型高分子湿度传感器复阻抗与空气相对湿度、材料配方和电极结构都有关系： 与我有关系

(3)

其中m为叉指对数，b为单个叉指长度，n为电化学反应电子转移数，f为法拉第常数，c*为氧化剂浓度，D为扩散系数[8]。

但由于传感器的材料配方、电极结构等方面的不同，导致各种不同的阻抗型高分子湿度传感器的特性曲线有较大差别，不能用统一的曲线来概括。

3、远程监测系统

本系统采用先进的GSM无线通信技术、配合以嵌入式解决方案和数据采集等先进技术，构建了一种基于GSM的温湿度远程监测系统。

3.1 系统组成及功能

系统分为监测中心站和远程监测终端两个部分:监测中心站主要有PC主机、GSM通信模块TC35i组成（或用户手机）；远程监测终端主要是由LPC2148ARM内核控制器、GSM通信模块TC35i、信号调理电路、人机接口和通信接口电路组成。监测中心站通过GSM网络与监测终端进行无线远程通信,实现了基于GSM的远程监测。系统结构图如图1所示。

图1 远程监控系统框图

系统实现的功能主要包括数据采集、数据传送、报警、实时控制和数据处理。远程监测终端主要负责采集温度、湿度、2项数据，根据监测中心的命令进行实时上传数据。中心对收到的采集数据进行处理，报警，实现实时监控。

3.2 温度检测电路

本系统采用AD公司生产的单片半导体集成模拟型温度传感器AD590。它具有线性度高、精度高、体积小、响应快、价格低等优点,测温范围为-55~+150℃。具有良好的互换性,非线性误差为±0.3℃。此外,AD590的抗干扰能力强,信号的传输距离可达100 m以上[9]。

流过器件AD590的电流(μA)等于器件所处环境的热力学温度(开尔文)度数：

(4)

式中，—流过器件(AD590)的电流，单位K

AD590的灵敏度为1μA/K,0℃时输出273μA电流,每上升1℃输出电流增加1μA ,每下降1℃输出电流减小1μA。AD590基本测温电路如图2所示。

图2 温度检测电路

3.3 湿度监测电路

系统采用CHR-01型阻抗型高分子湿度传感器，其复阻抗与空气相对湿度成指数关系。其基本特性为：工作电压1V AC（50Hz ～ 2 K Hz），检测范围20%～ 90% RH，检测精度±5%，工作温度范围0℃～＋85℃，特征阻抗范围21 ～ 40.5KΩ。湿度传感器阻抗变化与温度有关，其关系见规格书中湿度阻抗特性数据表，通常先检测温度，然后按阻抗查表获得湿度值。由于直流电压可使水分子电离，加速老化，所以采用交流电压测试其阻抗[10]。

将CHR-01与555构成多谐振荡器，通过检测频率，进而获得阻抗。湿度检测电路如图3所示。

图3 湿度检测电路

低电平表达式：

高电平表达式：

输出频率表达式：

(5)

利用单片机的定时器/计数器进行频率测量，假设计时时间为T(s)，此期间计数值为N，则被测频率f=N/T

则CHR-01的阻抗为

(6)

其中R1与C的选择很关键，电容C要选择高精度电容，一是保证其充放电的能力，二是为了其电容值精确，更方便计算湿敏电阻的返回值。

3.4 GSM模块

本系统采用西门子公司工业级GSM模块TC35i进行远程数据传输。TC35i支持中英文短消息，自带异步串行通信接口，方便与PC机和单片机接口，可传输语音和数据信号，通过AT命令可实现双向传输指令和数据，波特率可达300b/s。它支持Text和PDU格式的SMS(Short MessageService，短消息)，电源范围为直流3.3～4.8V，电流消耗为空闲状态为25mA，发射状态平均为300mA。

3.5 微控制器LPC2148

现场监测站采用了PHILIPS公司基于ARM7 TDMI-S 内核的微控制器LPC2148作为主控制器，完成现场监测站的全局控制。论文参考网。LPC2148内嵌32KB 的片内静态RAM 和512 KB 的片内Flash 存储器，片内集ADC、DAC 转换器，实时时钟RTC，2 UART ,及USB2.0等多种接口。具有JTAG调试接口、方便在线调试，而且应用电路相对简单，开发和生产的成本低。芯片可以实现最高60 MHz 的工作频率，能够满足嵌入式系统μC/OS-II 及人性化的人机界面的要求。大容量的内存，方便了收发短消息时的数据缓冲。

4、系统的软件设计

系统采用GSM无线通信模块TC35i实现远程数据通信，TC35i通过AT命令来进行控制，采用短消息方式进行数据传输。系统软件包括现场监测站软件和监测中心站软件两部分。现场监测站软件主要完成短消息收发、PDU数据协议分析、A/D转换、串口通信及人机接口的功能，其中重点是短消息收发和PDU数据协议分析，这是解决现场监测站与监测中心站之间远程无线通信的关键。论文参考网。监测中心站的短消息收发及PDU数据协议分析与现场监测站软件流程基本相同，不再赘述。

4.1 发送短消息

发送短消息的过程:首先将短消息中心号码、对方号码、短消息内容编码成PDU格式;然后计算出短消息的长度,发送AT+CMGS=〈lenghth〉〈CR〉,〈CR〉代表回车即ASCⅡ码0x0D。等待TC35i模块返回ASCⅡ字符“〉”,则可以将PDU数据输入,PDU数据以〈Z〉作为结束符。短消息发送结束后模块返回〈CRLF〉OK〈CRLF〉。发送短消息流程图如图4所示。

图4 发送短消息流程图

4.2 接收短消息

接收短消息使用定时器进行周期性串口查询的方式。短消息到达后,计算机可以接收到指令〈CRLF〉+CMTI:“SM”,INDEX(短消息存储位置)〈CRLF〉。读取PDU数据的AT命令为AT+CMGR=INDEX〈CRLF〉,执行此命令后模块返回刚刚收到的PDU格式的短消息内容。收到PDU格式的短消息后,将这个短消息进行解码,解码出短消息发送方的手机号码、短消息发送时间、发送的短消息内容。接收短消息流程图如图5所示。论文参考网。

图5 接收短消息流程图

6、结论

为了实现质检所需的优质环境，本文研究一种基于GSM的温湿度远程监测系统。设计了以LPC2148为核心的现场监测终端系统，实现温湿度的采集，短消息收发及人机接口等功能，并通过GSM模块TC35i与监测中心站通信，接受指令并实时上传信息，实现了监测中心对现场温湿度的远程监测。实验表明，本系统传输误码率低，通信可靠，具有很好市场前景，也为高效率远程监测系统的实现提供了一种新方法。

参考文献：

[1] 王天杰，原明亭，基于C8051F020的以太网远程监控系统的设计.化工自动化及仪表, 2007, 34 (5) : 36～39

[2] 朱正伟,王昌明，基于以太网的远程电网测控系统的设计与实现[J]. 高电压技术，2005，31（2）：70-72.

[3] 孙静，王再英. 基于以太网远程温度监控系统的设计[J].微计算机信息，2008，24（9）

丁彦闯，韦佳宏，刘广哲. 基于nRF2401 的分布式测温系统设计. 电子测量技术，2008，31（12）：107～109

孙玉坤,王博,黄永红. 基于PTR2000 的无线生物发酵监控系统. 仪表技术与传感器，2007（7）：32～34

[4] 刘卉. 基于无线传感器网络的农田土壤温湿度监测系统的设计与开发. 吉林大学学报，2008，38（3）：604～608

[5] 张军国. 基于ZigBee无线传感器网络的森林火灾监测系统的研究. 北京林业大学学报，2007，29（4）：41～45

[6] 高文华. 基于ZigBee的温湿度监测系统. 电子测量技术，2008，31（10）：122～124

[7] 张越. 高压开关温度在线监测技术的研究. 燕山大学硕士论文，2001.

[8] 刘若望.高分子电阻型薄膜湿度传感器——元件构造、老化机理、感湿机理探讨. 浙江大学硕士论文，2002

[9] 美国AD公司编写AD590技术手册

[10] 西博臣公司编写CHR-01型阻抗型高分子湿度传感器技术手册

[11] 潘泽友，李凌，袁小兵，等.基于GSM的数据采集信息系统[J]. 仪器仪表学报，2004（2）：520～522

第10篇

关键词：函数信号发生器； 数字电位器； 可编程

中图分类号：TP274+.2 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2012）03-180-001

函数信号发生器是一种能产生某种特定的周期性信号波形的装置，信号频率范围可从几个微赫到几十兆赫。信号发生器在电路实验和设备检测中具有非常广泛的应用。除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域[1]。用LC振荡电路和RC振荡电路设计的信号发生器，其输出波形一般只有两种，即正弦波和脉冲波，且零点不可调，价格也比较贵，一般在几百元左右。在实际应用中，超低频波和高频波一般是不用的，一般用中频，即几十赫兹到几十千赫兹[2]。

一、集成函数发生芯片ICL8038介绍

通过与控制主模块的连接，系统采用精密函数发生器电路(ICL8038芯片)，以输出正弦波、方波、三角波等波形。ICL8038芯片是一种有多种波形输出的精密振荡集成电路，它可以输出符合系统要求的三种信号波形。

ICL8038芯片只需要个别的外部元件就能产生从0.001Hz～30kHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等周期信号。输出波形的频率和占空比还可以通过电流或电阻调节。另外由于该芯片具有调制信号输入端，所以可以用来对低频信号进行频率调制[3]。ICL8038采用DIP-14封装。芯片内包含两个恒流源，两个电压比较器，两个缓冲器，正弦波变换器，模拟开关和RS触发器。在构成函数波形发生器时应将第7、8两脚短接。

二、典型应用

ICL8038的典型应用电路见图1，其中R1，R2为定时电阻，可选1K~1M欧的可变电阻。调节R1、R2可以改变信号频率及矩形波的占空比。C为定时电容，也可影响信号频率。R3用于调整正弦波的失真。第9脚需外接集电极负载电阻R4。

电路中电位器RP接在4脚5脚之间，滑动端接电源+Vcc，将RP动端在中间位置，根据式（1）和（2）调节RP，可微调产生信号的频率和矩形波的占空比。将正负电源与8管脚之间接一个电位器RP2，8管脚为调频管脚，通过调整RP2动端的位置，来改变+12V电源与8管脚之间电压的分配――即为调频电压，由此来改变振荡频率。

ICL8038的12管脚的功能是正弦波线性调节，通过调节电位器RP3。可使正弦波的失真达到较理想的程度。

电子开关4051的X0、Xl、X2、X3四端分别外接电容C0、Cl、C2、C3。利用P1.3 \P1.4去控制4051的10脚和11脚，通过改变10脚和11脚的状态来控制外接电容是否选通，也就是控制函数发生器的频段，可以形成4个频段可选的信号发生器。具体控制如表1。

4053电子开关可以在P1.2控制下选择输出正弦波还是锯齿波，为了减小输出信号波形的失真，采用了318运算放大器对信号进行放大，增强其带负载能力。

基金项目：河北省教育厅自然科学研究指导计划项目“大学物理数字化实验室开发平台”（Z2010103）

参考文献：

[1]李广弟，朱月秀，王秀山.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社，2001

第11篇

论文关键词：项目教学法,电子测量与仪器,主体性

德国联邦职教所在2003年7月制定以行动为导向的项目教学法，它具有的特点：把整个学习过程分解为一个个具体的工程或事件，设计出一个个项目教学方案，按行动回路设计教学思路，不仅传授给学生理论知识和操作技能，更重要的是培养他们的职业能力，这里的能力已不仅是知识能力或者是专业能力，而是涵盖了如何解决问题的能力：方法能力、接纳新知识的学习能力以及与人协作和进行项目动作的社会能力等几个方面。

项目教学法，其核心追求是：不再把教师掌握的现成知识技能传递给学生作为追求的目标，或者说不是简单的让学生按照教师的安排和讲授去得到一个结果，而是在教师的指导下，学生去寻找得到这个结果的途径，最终得到这个结果，并进行展示和自我评价，学习的重点在学习过程而非学习结果，他们在这个过程中锻炼各种能力。教师已经不是教学中的主导地位，成为学生学习过程中的引导者、指导者和监督者。

二、“项目教学法”在电子测量与仪器教学中的实施过程

（一）下达任务

项目教学法的课前准备工作是教学法中的一个重要环节，可以让学生充分发挥他们的智力，教师提出任务，然后分组，引导各小组根据项目任务查找相关资料，确定项目的目标和任务，使各小组同学独立进行设计计划任务。这样学生成了教学中的主角，而教师则转换为引导者，教学的服务者。我以《电子测量与仪器》这门课的教学中“示波器的使用”教学为例，我把学生分成若干组，每一组选一名组长，由组长负责本组的纪律和任务分配等工作，然后我告诉他们，利用一节课的时间设计出使用示波器的方案。

（二）方案设计

任务下达后，让每组组长到教师那领一张牛皮纸，组长回去后，给小组的成员分配任务，各成员根据分配的任务开始查阅资料，有的查看教材中例题，有的翻阅示波器使用说明书，还有的找来事先从图书馆借来的相关书籍，看完后就相互讨论，讨论成熟后把示波器使用的方案画在牛皮纸上。学生设计出方案可谓良莠不齐，有的同学设计比较简单，只是用示波器测一下实验台电源的波形；有的同学设计比较复杂，用信号发生器产生的信号经过放大电路模块放大后再用示波器进行测试，这样不仅在学习新知识同时也是对以前学的电子知识的巩固。学生设计好后，就让各组推荐一名学生让台来向大家展示本小组的设计成果，有的学生比较怯场，这时老师一定要多多鼓励，引导学生进入角色，学生展示结束后，教师要及时对学生的成果进行评价，对于设计正确、有创意的要表扬，对于设计不合理或错误的要指出不足，并勉励继续努力争取下次做的更好，总之，现场是相当活跃的，不时博得大家的掌声。通过这样的互动学生不但学到了知识，而且对他的语言表达能力和社交能力也得到了很好的提高。

（三）执行任务

方案设计好后，就把学生有秩序的带到实验室，在实验前，先要强调一下实验室安全和实验注意事项，然后学生就可以根据自己的设计方案开始做实验，学生做实验的同时也是验证自己设计方案是否正确合理，所以同学们做的都很认真，他们分工很细，有的找实验模块，有的接线，有的使用示波器，在学生做实验的同时，教师要注意巡回指导，及时帮助同学解决遇到的实际问题，同时教师要根据学生的实验情况提出新的要求，例如学生用示波器测出波形后，可提出让同学读出信号周期，电压值等等，遇到大家都搞不懂的问题要停下来集中跟大家讲一下，在实验中也可以停下来，随机抽几个同学问几个问题，以检验学生的实验情况。

（四）检查评估

实验完成后，教师给各组进行打分，打分首先看实验的效果如何，比如刚刚讲的示波器的实验，我就要看看学生是否调出波形，波形是否正确，实验数据是否合理等等，其次要考虑实验过程表现情况，例如有没有不符合安全的操作，态度是不是很认真等，在打分的同时可以针对学生所做的实验提出一些相关的问题，打完分以后，让学生拆去连线，把仪器和实验模块放回原处，把实验台整理好，这一项也要记入考核，然后根据分数的高低评出表现突出的组和表现差的组，并把表现突出的组的设计方案放在班级固定地方进行展示，对表现差的组要帮助他们找出原因，以便下次做的更好。除此以外，教师要对本次实验进行总结，把容易出错的地方要反复强调，对表现懒散的学生要提出批评，并留出一点时间和学生进行交流以进一步了解学生对知识点掌握情况，以便为以后的教学提供参考。检查评估很一个很重要的环节，检查评估力求做到要反映学生真实情况，搞的好就能调动学生学习的积极性，行成互相互助，你追我赶的局面，搞的不好会浇灭学生学习的热情，甚至会使学生的心理失去平衡，其教学效果可想而知。

三、“项目教学法”应注意的问题

（一）教师应该注意的问题

首先是教师在制定任务难易程度时把握好尺度，任务的难易程度要依据学生的实际水平来确定，要让学生体验到学习的乐趣，让每个学生在教师的指导下，都能完成规定的项目活动任务。过难的项目会打击学生学习的信心，增加学生的畏难情绪；过于简单的项目缺少挑战性，会让学生觉得没有新鲜感，无法引起学生的兴趣。

虽然强调学生的主体性，但教师的任务就未必减轻。要求教师不仅能组织和管理好教学，具有扎实的学科基础知识及信息加工能力，还应具备项目规划、管理和评价等方面的能力。对本专业融会贯通，随时回答学生的提问，为学生创设学习情景，培养协作学习的气氛。项目教学法在实施过程中，教师必须加强监督管理。由于采取分组协作学习的方式，其分组的原则、组员搭配、内容分工等方面直接影响到实施的效果。有些学生往往存在依赖思想，无所事事。因此必须分工明确，推行“一帮一”的措施，对部分学生及时帮助纠正，提高教学质量。

（二）对学生管理不能放松

项目教学法虽然强调学生的主体性，但不意味着对学生放任自流，不管不问，现在的学生大部分是80年代末和90年代初的学生，这些学生又多是独生子女，从小娇生惯养，自制能力很差，同时他们又是九年制义务教育的不适应者，很容易散失对学习的热情，干出破坏课堂纪律的事，所以项目教学不仅不能放松对学生管理，还要想办法把学生管理好，我在上这门课的时候就每组设了一个组长，组长其中一项职责就是记录该组每一位同学的课堂表现，作为学生平时成绩的一部分，同时还设置一名纪律委员，来记录各组的表现情况。

（二）学校要有相应的教学资源

项目教学法其实在实施过程中是与研究性学习分不开的，要求学校具备相应的教学资源。教师在设计教学时，必须根据大纲的要求，对教材内容进行整合，重点选好实施项目，并适当开发出一些校本教材。

参考文献

（1）郭思乐．教育走向生本[M]．北京：人民教育出版社，2001

（2）崔允淳．有效教学：理念与策略[J]．人民教育，2001，（6）

（3）李晓，朱迅．项目教学法在我校的应用[J]．中国职业技术教育，

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（4）吴 婷. 项目*情景*教学[J]. 科学大众. 2005.11

（5）周林林. 项目教学法在会计电算化专业教学中的应用[J]. 职教通

讯.2006.6

(6)吴言.项目教学法[J].职业技术教育,2003,(7)

第12篇

关键词：高职高专、应用电子技术、课程体系、实践能力培养

高职教育培养的是高素质技能型和应用型的人才，它以培养目标的应用性，专业设置的职业性，教学过程的实践性为特点，人才培养不仅要满足岗位需要，而且要能适应社会发展的不断变化。为了适应当前复杂多变的国内国际经济形势，进一步办好高职学校应用电子技术专业，培养出更加符合当地经济需求的人才，2010年9月对铁岭地区电子行业人才需求进行了比较有针对性的调查，发表文章《铁岭地区电子行业人才需求调查》[1]，根据调查报告的结果，对应用电子技术专业课程体系与实践能力培养模式进行了一些探索。

一、高职应用电子技术专业课程体系与实践能力培养模式构建原则

根据国家高等职业教育相关文件及近年来对高等职业教育研究的成果来看，高等职业教育的课程体系和实践能力培养模式建设一般要遵循以下原则。

1、以能力为中心构建课程体系与实践能力培养模式。

根据高职专业的职业岗位群要求特点，以能力培养为中心，实现理论与实践紧密结合，学校培养目标与企业需求紧密结合，按照文化基础、专业基础和专业技术现结合的原则，实现职业技能培养三位一体的课程体系建设。

2、在课程体系建设过程中，理论课按照“够用”原则设计。

高等职业教育不同于普通高等教育，也不同于中等职业教育和技校教育，而是介于两者之间的一个中间位置。高等教育要求掌握较深厚理论知识，强调理论知识掌握的多少，这与其在今后的工作中要进行研究开发等工作岗位的要求是分不开的。而中职教育要求掌握较熟练的实践操作技能，不要求掌握多少理论知识，这也是其在工作中主要从事生产操作的岗位要求的。高职教育要求即要求掌握一定的理论知识，又要求掌握较强的实践动手能力，其工作岗位也是介于设计和操作之间的某些中间位置，因此它对理论知识的要求为“够用为度”，不追求对高深知识的掌握，又要对专业方面有一定的理论基础。

3、按照“一体化”教学思想，重点培养高职专业的应用能力，建立学生质量评价体系和方法。

“一体化”教学思想将技术理论与技能训练紧密结合在一起，对教师提出了“双师型”素质要求和以学生为中心的引导、示范教学基本形式。在教学管理方面，以实践技能考试为主要考核形式，学历证书与职业证书并重，让计算机与外语教学不间断，实践教学不间断。

二、高职应用电子技术专业培养目标的确定

根据对铁岭地区电子行业企业类型分析，应用电子技术专业毕业生工作所在电子行业可以分为如下几大类：1、从事电子信息产品设计制造的工业企业，占绝大多数。2、从事电子信息产品的销售和售后服务，集中在商品流通环节的商业企业，数量也较多。3、拥有大量电子设备的楼、堂、厅、馆等专业场所，需专业电子技术人员进行电子信息设备的管理。

以上几类电子行业工作单位的工作岗位基本上是电子产品的设计、改进、生产、检验、销售、售后、生产的管理、设备运行维护等，其中产品设计、技术改进等岗位需要的是本科及以上学历的人员，而生产岗位需要的是中职学历或经培训的熟练技术人员，高职毕业生的岗位大多定位在销售、售后、低层的生产管理、辅助设计人员进行产品的设计试验、保证电子设备的正常运行等层面。

根据以上分析，高职应用电子技术专业的培养目标应该定义为：面向电子技术应用，培养德、智、体、美全面发展，具有良好的专业素质与职业道德和创新精神，掌握必需的文化科学基础知识和电子技术应用领域方面的专业知识与技能，具有较强实践能力和技能的生产、建设、管理、服务第一线所需要的高素质技能型应用型人才。

三、高职应用电子技术专业职业能力分析

根据应用电子技术专业毕业生的培养目标和就业岗位分析，高职应用电子技术专业应具备的职业能力可以分为四个模块：1、以电子产品的生产制造为引导，学生应掌握电子产品的装配、调试、检测、维修、生产工艺路线的制定、生产管理等能力。2、以电子产品开发为引导，学生应掌握电子线路的阅读、仿真、PCB电路板设计等能力。3、以电子产品销售为引导，学生应掌握电子产品的销售、安装、现场调试、售后维护等能力。4、以电子设备的运行维护为引导，学生应具备常用及专用电子设备的使用、维护及保养等方面的知识。

此外，毕业生还应该具有良好的职业道德和强烈的责任意识，具有较强的适应性和应变能力，能够不断适应复杂多变的社会环境，具有良好的对本行业新知识、新工艺、新技术的感知能力和再学习能力，并能够在工作中推广使用，创造更多价值。

四、高职应用电子技术专业课程体系和实践能力培养模式的探索

课程体系建设和实践能力培养模式，应该充分为专业培养目标和职业能力养成服务。借鉴基于过程的工作方法的思想，按照目标及能力需求进行理论和实践课程设置。

因为高职应用电子技术专业的培养目标设定为培养电子行业生产、建设、管理、服务第一线所需的应用型技能型人才，层次低于本科学生，高于中职学生，因此理论课程要求为够用、适度，不必要求学生理论知识有多么扎实，只要满足岗位基本需求即可，如需加深可在工作中通过再学习不断提高，而实践技能要求就要相对高一些，实践课程设置应该充分体现岗位需求的能力要求。

根据以上分析，针对应用电子技术专业职业能力第一、二模块要求，学生在校学习的最后一学期，开设《电子产品设计制作》课，模拟电子产品生产企业试制生产一种电子产品的全过程，根据这一过程倒推出该行业企业从业人员所需具备的各项基本理论知识和实践技能，从而确定出应用电子技术专业课程体系建设和实践能力培养的具体内容。该课程的重点内容是让同学们自己制作出一款温度监测装置，能进行温度的显示和报警。因为本专业培养目标不在于理论设计，不必掌握过于高深的电子技术理论知识，因此该课程给出电路原理图，要求学生读懂原理图，要进行仿真、PCB设计、电路板焊接制作、单元电路检测、故障排除、产品调试、产品检测、归档文件等工作。根据课程要求应该掌握的内容，应开设的专业基础及专业理论课程应包括模拟电子技术、数字电子技术、电路分析、传感器原理与应用、电子测量技术、单片机原理与应用、Protel DXP电路设计、电路仿真技术、电子产品生产工艺、计算机应用基础。按照“一体化”教学思想，理论与实践训练应紧密结合在一起，因此在开设这些理论课的同时开设模拟电子技术实验、数字电子技术实验、电路实训、传感器实验、电子测量实训、单片机实验、Protel DXP实训、电路仿真实训、元器件贴装焊接实训、电子产品生产认知实训、计算机基础实训，同时对PCB课、仿真课、单片机课进行课程设计。针对第三、四模块开设的理论课有家电原理与维修、办公自动化设备、微机组装与维护，同样这些课程也开设有相应的实践课，并集中统一安排时间到共建实习基地考察参观交流，进行认知实习。

另外，无论哪个岗位的工作人员，都要求具有一定的文献资料收集查找能力，因此还应开设文献检索课程。由于电子行业的特点，很多元件、设备的说明书和技术资料都是英文的，很多企业的产品也外销国外，国际交流越来越广泛，专业英语课程也越来越受到重视。

根据高职毕业生双证制度要求，学生毕业时还应考取高级职业资格证书，应用电子技术专业能够考取的资格证书为电子设备装接员，为此学校开设高级电子设备装接员培训课程，包括理论和实践课，进一步提升学生电子设备装接的实践动手能力，同时，该专业学生还可以考取通信设备测试员、网络维护员等其它相关专业的职业资格证书。 转贴于 根据对铁岭地区电子行业人才需求的调查，用人单位对毕业生的诚信、团队合作、人际沟通、责任感、再学习能力等个性素质要求都比较高，学生在校期间应该有意识的对这些品质进行培养，因此学校在公共课中开设了思想道德与法律、形势与政策、健康教育、就业与创业指导等课程和讲座，选修课中开设了科学技术史、前沿科技、中国传统文化、美术欣赏、公共礼仪、英语语音、文学欣赏等课程。学生在校期间固定举办电子设计大赛、计算机应用能力大赛、英语口语大赛、篮球联赛等竞赛活动，积极参加省和国家举办的各项电子专业竞赛，如毕昇杯电子设计大赛等，促使学生团队合作能力、再学习能力等个性素质的不断提高。高职学生第三年进行毕业实习和毕业论文撰写，进一步提高学生专业技能、工作经验、再学习能力，调整好毕业找工作时的个人期望值，找好自己的社会定位。应用电子技术专业的毕业实习分为两阶段，第一阶段为集中实习，要求学生全部到指定的实习基地进行顶岗生产实习，时间要求五个月以上，全面了解电子行业企业员工的工作情况，增加学生的工作经验。第二阶段为分散自由实习，学生可以自己寻找感兴趣的工作岗位进行实习，为毕业后在该岗位参加工作做相应准备。在毕业实习期间要求学生同时完成毕业论文的撰写任务。

根据以上分析，应用电子技术专业基于当前地区就业形势的课程体系与实践能力培养模式可以用下图清晰的表示出来。

四、结束语

通过对铁岭地区电子行业用人单位对员工需求的调查，充分了解了当前应用电子技术专业学生的各项能力需求，运用基于过程的工作方法思想，依照理论够用、重在能力原则由需求设计应该开设的各门课程和应该培养的各项实践能力，从而建立起应用电子技术专业的课程体系和实践能力培养模式，相信通过这一课程体系培养出来的毕业生一定会更加适应当前社会需求，更加受到用人单位的欢迎。

参考文献:

[1]王永新.铁岭地区电子行业人才需求调查[J].科技传播，2011，1（上）.

[2]许秀平.应用电子技术专业实践教学体系构建的探索与实践[J].实验室科学，2009，12（6）.

[3]巩云高职应用电子技术专业课程建设的探索[J].河南职业技术师范学院学报，2009，5.

第13篇

关键词：虚拟仪器 管道系统 固有频率

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）11-0195-02

在现代工业生产中，管道系统是最为常见的工程结构，利用管道可以很方便的输送流体。流体在流经管道过程中，会遇到弯头、管径变化和支吊架设计不稳等工况，很容易产生管道振动问题。管道的机械振动会使管道的衔接部位产生松动或管道发生破碎，轻则造成泄露，重则会因爆管等导致重大事故[1]。譬如我国曾发生军机输油管道振动破碎致使机毁人亡的重大事故；某发电厂管道也因振动疲劳引起环焊断裂，导致有毒害气体泄漏，造成生命财产损失；国外某些大型的核电站因及早发现反应堆制冷系统中的管道由于振动原因导致磨损过于严重而幸免于难[2]。于是，研究管道振动问题和怎么解除或减少管道振动是一个颇有经济效益的课题。

由于管路内流体是连续的弹性体，所以流体本身具有多阶的固有频率，当管道的激发频率与流体本身各阶的固有频率相接近的时候，就会发生共振，此时振幅变得非常大，一旦超过了管道的限定幅值，会产生不可预知的危害。本文在保持管道内流体激发频率不变的情况下，从管道系统本身出发，分别在管道遇到弯头、变径管以及支吊架设计不稳等工况下，对管道系统固有频率进行测试，最后作对比分析，为研究管道振动提供了理论依据。

1 测试系统硬件构成

系统由管道、加速度传感器、调理电路，数据采集卡和虚拟仪器组成[4]。测试系统如图1所示。

1.1 管道系统设计

在实际应用中，管道系统一般都会遇到弯头，异径管以及支吊架设计不稳等情况，当流体经过上述工况时，会引起流速的变化，从而固有频率也会随着改变。本文分别对不同工况下管道系统进行测试分析。

1.2 传感器

采用MMA7660传感器，它是一种电容式加速度传感器，能直接与记录和显示仪器相连，简化了测试系统，提高了测试精度和可靠性。压电式范围为-100g～+100g，灵敏度为：50.81mv/g，工作温度范围：-40℃～+120℃。由数字IIC输出，是非常低功耗，小容行MEMS传感器。其突出特点是：输入阻抗低，抗干扰能力强，噪声小；性价比高，安装方便，可通过磁座吸附在压力管道表面，尤其适于多点测量；稳定可靠，抗潮湿、粉尘和有害气体；传感器外壳绝缘，避免了测试环境的干扰，保证了测试的可靠性。

1.3 调理电路

调理电路将传感器信号与计算机隔开，放大弱信号，必要时进行滤波处理。调理电路由信号隔直电路、交流信号放大电路、交流信号滤波电路和信号叠加电路等组成，经过放大、滤波后的信号叠加后送入数据采集卡。由于本系统选用的传感器产生的振动信号伴随一定的干扰，在进行加速度信号采集前，要对传感器输出信号进行滤波处理，实现对原始振动信号的提取。此外，还需要对测量信号进行放大处理，以满足采集卡模拟输入电压范围的要求。

1.4 数据采集卡

数据采集卡是外界信号进入计算机的通道，在这个通道中要实现A/D转换、放大等功能。数据采集卡采用SFPCI-6122，它是一款基于PCI总线的双通道高速模拟采集卡，每通道最高采集速率可达20M/S，电压范围-5V～+5V。可方面的应用于装有SFPCI总线插槽的计算机[5]。适用于对宽带信号、通道信号、雷达信号、图像信号的高速连续数据采集处理、数字存储示波器。使用SFPCI-6122可以将传感器和控制器与计算机结合在一起，利用计算机强大的数据处理能力和灵活的软件编程方式，对信号进行分析、处理、显示与记录。

2 测试系统软件设计

本试验测试程序是使用NI公司的LabVIEW软件开发的。程序共分为信号采集、信号分析处理、信号显示和数据保存程序四个部分。

NI公司生产的采集卡价格上都相对的较高，为节约成本，采用非NI公司生产的SFPCI-6122采集卡进行编程，在编程时需要对采集卡自带的动态链接库DLL链接[6]。信号采集程序如图2所示，数据处理程序如图3所示。

3 测试实验

3.1 锤击法

锤击法应用于测量频响函数是近10年来迅速发展起来的。由于它需要的设备简单，操作方便，特别是不需要激振器和功率放大器，只需要一只敲击锤，就能将激励产生的响应通过传感器检测出来，并且可以在更接近与实际工作的条件下测定器件的机械阻抗，对被测器件无附加质量和刚度约束，是比较常用的激励方法。

3.2 测试方法

锤击管道系统弯头处，通过调理电路后，利用数据采集卡进行数据采集，在前面板上显示其幅频曲线和实频、虚频曲线[7]，对系统响应频响函数特性曲线进行分析，得出每次采集的固有频率，利用FFT（快速傅里叶变换）对测量数据进行处理，最后得出管道系统的频谱分析图。

3.3 实验结果

利用LabVIEW的信号专用处理软件包、函数和子程序库，对采集到的信号进行频谱分析，采集到的原始信号如图4所示，经过FFT频谱变换处理如图5。

4 结语

（1）通过对信号的波形的频谱分析，确定了固有频率的范围，为研究管道共振原因提供了理论基础；

（2）基于LabVIEW图形化编程语言，实现了对管道振动信号采集系统的设计，整个系统实现了信号采集、信号调理、数据存储和图形显示几个功能；

（3）对管道振动信号进行采集和存储，为进一步进行管道系统共振以及故障诊断、事故预防和提高工作效率都有重要意义。

参考文献

[1]沈松全，黄振仁.压力管道安全技术[M].南京：东南大学出版社，2000：21～34.

[2]彭杰.超临界火电机组给水管道振动强度分析[D].[硕士学位论文].武汉：华中科技大学，2007：2～4.

[3]刘君华.基于LabVIEW的虚拟仪器设计[M].北京：电子工业出版社，2003：1～10.

[4]黄幼玲，陈守五，陈让曲等.高压管道脉动与振动控制及其软件包开发[J].炼油设计，1996，（05）：44～49

[5]赵世荣.管道振动故障三维检测方法的研究[D].[硕士学位论文].吉林：东北电力大学，2012：28～29.

第14篇

关键词：测斜仪随钻测量倾角传感器单片机

1前言

目前井斜测量大多采用测斜仪，测斜仪有照相式单多点测斜仪、电子单多点测斜仪、有线随钻测斜仪、无线随钻测斜仪等[1-2]。其中自浮式测斜仪应用最为广泛，但不能随钻测量，测斜时需要将其放入钻柱内部，泵送至井底，测斜完成后再停泵，工具靠浮力浮到井口，将测斜仪拆开读出井斜，测斜时间比较长。而易斜区块井需要测斜的次数较多，增加了测斜的时间和钻井周期。此外随着井深增加，当超过1500m后或钻井液粘度高时，采用自浮式测斜仪容易发生不能自浮到井口，只能起钻的问题。

国内胜利钻井院研制了机械式随钻测斜仪，其工作原理是采用重锤和阶梯环结构测量井斜，用脉冲头过节流环的结构发送脉冲信号，由地面接收仪器记录并读出井斜[3]。该工具具有抗高温、随钻测量和操作简单等优点，经过近8年的不断优化改进日趋成熟。我院于2006年开始研制机械式随钻测斜仪，经历了多次的现场试验与优化改进，测斜仪能够实现随钻测量功能，达到测斜工艺要求。

但机械式随钻测斜仪由于采用机械的结构测量井斜，井斜的精度较低（最高精度为±0.5°），井斜范围有限（0～10°），只能适用于直井的钻井工作条件，此外机械式测斜仪不能测量方位，不适应于定向井、水平井造斜和定向的测斜要求。

因此提出了“电子随钻测斜仪”的课题，采用倾角传感器测量井斜，采用脉冲发生器发送脉冲波，由地面仪器解读成井斜数值。具有测量精度高（±0.1°）、测量井斜范围大（0～90°）、工具成本低等优点。在海拉尔等易斜区块可实时监测井斜情况，井斜稍有增加，即可采取纠斜措施，有效避免了井斜发生；在定向井中可测井斜和方位并随钻监控，降低测斜劳动强度，提高工作效率。

2测斜仪结构设计

2.1结构及原理

电子测斜仪由上接头、本体、脉冲头、控制模块等零部件组成，（如图1所示）。上接头（1）与本体（3）连接扣型为NC50钻杆扣，由控制模块（14）中的倾角传感器测量井斜和方位后，控制步进电机旋转一个角度α°，带动旋转盘（10）同样转动α°，旋转盘（10）带动导杆（6）旋转α°，使导杆（6）上的键进入控制内筒（9）上的键槽内，停泵后弹簧（8）推动脉冲头（5）上行到相应的节流环（4）处，再次开泵脉冲头（5）下行压缩弹簧（8），测斜仪复位，进行下次测量工作。

123456789101112131415161718

图1电子随钻测斜工具结构图

1-上接头；2-挡环；3-本体；4-节流环；5-脉冲头；6-导杆；7-弹簧扶正套；8-弹簧；9-控制内筒；10-旋转盘；11-阻尼阀；

12-内筒；13-步进电机；14-控制模块；15-电池；16-平衡活塞；17-电池管；18-悬挂体。

图2导杆和控制内筒

图3控制内筒键槽

1）导杆及控制内筒设计

如图1、2所示，导杆（6）上有一个键，控制内筒（9）上有10个键槽，每个键槽深度不同，电子测斜仪就是控制导杆（6）插入控制内筒（9）的相应键槽，上升的行程不同，则脉冲头处于节流环（4）中的位置也不同，开泵时就会产生相应的脉冲波。

2）脉冲信号发生器的设计

开泵后脉冲头在钻井液压力的作用下下行，脉冲头在节流环上部时泵压降低（如图4），脉冲头在节流环处（如图5）泵压升高，经过几个节流环就产生了相应数量的脉冲波，由地面接收记录仪监测出波的数量，转化成井斜值。

电子测斜仪设计10个节流环，依次从1至10个脉冲波，分2次开泵，测量精度（±0.1°）、测量井斜范围（0～90°）。如表1所示，以此类推至90°。

图4脉冲头在节流环上部

图5脉冲头在节流环处

表1脉冲波对应井斜数值

第一次开泵脉冲波数量第二次开泵脉冲波数量井斜度数第一次开泵脉冲波数量第二次开泵脉冲波数量井斜度数

1100.0°2101.0°

10.1°11.1°

20.2°21.2°

30.3°31.3°

40.4°41.4°

50.5°51.5°

60.6°61.6

70.7°71.7°

80.8°81.8°

90.9°91.9°

此外在直井中可根据井深降低井斜测量精度到±0.5°和降低测量范围（0～5°），如表2所示。

表2脉冲波对应井斜数值

开泵脉冲波数量12345678910

井斜度数0.5°1°1.5°2°2.5°3°3.5°4°4.5°5°

3电子测量模块设计

本文设计的电子测量模块应用现代传感技术、电子技术和计算机技术，核心部件采用高精度双轴SCA100T倾角传感器和高性能单片机C8051F020，仪器具有较高的测量精度、较好的抗震性和可靠性。3.1系统组成

图6电路系统总体设计

根据不同的功能，系统可分为电源模块，传感器模块，核心控制模块，调试接口，通讯模块，软件模块。电源模块给系统中的芯片提供+5V和+3V电源，核心控制采用C8051F020单片机，通过芯片内嵌的软件和通信模块把测量的数据传递给上位机。如图6所示。

3.2SCA100T传感器简介

SCA100T高精度双轴倾角传感器是芬兰VTI公司2005年最新推出的一种传感器（如图7）,它利用了MEMS（microelectromechanicalsystem）技术开发生产，其体积小、重量轻。该器件内部包含了一个硅敏感微电容传感器和一个ASIC专用集成电路，ASIC电路集成了EEPROM存储器、信号放大器、AD转换器、温度传感器和SPI串行通信接口，组成了一个完整的数字化传感器。有土30度士90度两种量程，测量范围为1g，应用在测斜仪中，具有过阻尼敏感元，能避免振动的影响。通过使用单独的温度补偿，以及通过补偿倾斜面中的角度安装误差，能使测量非常准确。SCA100T倾角传感器采用量程为±90°时，其特点为[4-5]：

1）双轴倾角传感器；

2）测量范围1g（±90°）；

3）内置温度传感器；

4）长期稳定性能指标优于0.02°，抗冲击能力强；

5）高分辨率，低噪声，工作温度范围宽(-400C-1250C)；

6）有过阻尼感应元件，能够承受大于20000g的机械振动。

3.3测量原理

SCA100T是一种静态加速度传感器，当加速度传感器静止时(也就是侧面和垂直方向没有加速度作用)，作用在它上面的只有重力加速度，利用重力〔垂直)和加速度传感器灵敏轴的相对关系测量倾斜角.

SCA100T型倾角传感器的工作原理就是利用测量重力加速度的分量来测量倾角，当传感器静止时，即没有水平或垂直方向的加速度时，重力加速度方向和传感器灵敏轴的夹角就是倾角。当SCA1OOT的传感轴与重力矢量垂直，即与水平面平行时，SCA1OOT对斜度十分灵敏。在这个方向上，SCA1OOT对倾斜度变化的灵敏度最高，而当SCA1OOT的传感轴与重力方向一致，即在士1g时，对倾斜度变化的灵敏度最低。

倾角传感器SCA100T的传感轴安装为与测斜仪轴向垂直，采用双轴测量值合成来计算倾斜角，在小倾角测量时，具有高分辨率和高精度的特点。该传感器的每个轴可以检测1-90度之间的倾角，所对应的输出电压为0.5-4.5V。该传感器是一种极距变化型电容式传感器，根据所受重力的大小而改变其电容两极板间的距离，从而改变其电容的大小，最终引起输出电压的变化。VTI的硅电容式传感器由一对平行板组成，在发生倾角变化时质量块受到重力作用，改变了平行板间距引起电容量变化，从而测量出角度变化。假设，分别表示SCAl00T的X轴和Y轴倾角变化的情况.

加速度敏感轴信号输出与重力加速度之间关系如下:

（1）

（2）

其中，和代表加速度传感器的输出，g是以重力作为参考的加速度值。假设作为井斜角，在传感器上建立如图8所示的附体坐标系，根据刚体坐标变换原理求得值。

图8水平放置方法

=

=（3）

其中为坐标变换矩阵

由于：

（4）

则：

，（5）

3.4电路设计

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根据各项功能模块的具体要求，对电路进行了详细设计，电路图如图9所示

（一）C8051F单片简介

图10C8051F020单片机

C8051F单片机是美国Silabs公司推出的一种与51系列单片机内核兼容的单片机（如图10），具有高速、高性能、高集成度。以C8051F020为例，具有如下特点[6]：

C8051F020片上系统单片机片内资源：

1）模块外设

(1)逐次逼近型8路12位ADC0；转换速率最大100ksps；可编程增益放大器PGA；温度传感器；

(2)8路8位ADC1输入与P1口复用；转换速率500ksps；可编程增益放大器PGA；

(3)两个12位DAC；

(4)两个模拟电压比较器；

(5)电压基准内部提供2.43V；外部基准可输入；

(6)精确的VDD监视器；

2）高速8051微控制器内核

流水线式指令结构，速度可达25MIPS；22个矢量中断源

图9电路总图

3）存储器

片内4352字节数据RAM；64KBFlash程序存储器可作非易失性存储；外部可扩展的64KB数据存储器接口

4）数字外设

8个8位的端口I/O；I2CSPI2个增强型UART串口；可编程的16位计数器/定时器阵列(PCA)；5个通用16位计数器/定时器；专用的看门狗WDT

5）JTAG调试和边界扫描接口，可实现在线实时动态调试。

由以上特点可以看出，C8051F单片机具有丰富的片上硬件资源及高运算速度，这为实现复杂的控制算法提供了保障，而且几乎不需系统扩展即可满足控制系统对硬件资源的需求，极大地提高了系统可靠性。

（二）电源电路

本系统的绝大多数芯片使用3V和5V电源，如C8051F020、SCA100T、MAX232ACSE的电源等。嵌入式控制系统的MCU一般都需要一个稳定的工作电压才能可靠工作。如果采用线性稳压器件作为电压调节，将较高的直流电压转变MCU所需的工作电压，则这种线性稳压电源的线性调整方式在工作中会大的“热损失”，其工作效率仅为30%～50%，从而使嵌入式控制系统的稳定性能变得更差。

图11电源电路

而开关型电源调节器件则以完全导通或关断的方式工作。因此，工作时要么是大电流流过低导通电压的开关管、要么是完全截止无电流流过。因此，开关稳压电源的功耗极低，其平均工作效率可达70%～90%。在相同电压降的条件下，开关电源调节器件与线性稳压器件相比具有少得多的“热损失”。因此，开关稳压电源可大大减少散热片体积和PCB板的面积，甚至在大多数情况下不需要加装散热片，从而减少了对MCU工作环境的有害影响。

采用开关稳压电源来替代线性稳压电源作为MCU电源的另一个优势是：开关管的高频通断特性以及串联滤波电感的使用对来自于电源的高频干扰具有较强的抑制作用。此外，由于开关稳压电源热损失的减少，设计时还可提高稳压电源的输入电压，这有助于提高交流电压抗跌落干扰的能力。

考虑各种电源的综合功耗等因素，5V电源采用功率较大的LM2576系列开关型直流稳压电源，LM2576系列开关稳压集成电路是线性三端稳压器件，它具有可靠的工作性能、较高的工作效率和较强的输出电流驱动能力，从而为MCU的稳定、可靠工作提供了强有力的保证。3V电源需要功率小，采用AMS1117串连型直流稳压电源。另外为了以后扩展考虑，该系统还专门为AD设计了模拟3V和5V模拟电源，模拟电源和数字电源利用电感隔离，模拟地和数字地单点接地并利用电感隔离。LM2576为宽电源输入，输入电压范围为7V~40V，AMS1117的输入电源可直接利用LM2576的5V输出电源。在输入端和公共地之间加上一个100F的电解电容，用来滤去电源输入端大的纹波，使输入电压稳定；输出端电容用来改善输出电压纹波特性。电源电路如图11所示。

（三）晶振电路

C8051F020已经内置RC振荡线路，可以产生2M、4M、8M的振荡频率。不过，内置的毕竟是RC振荡，在一些要求较高的场合，比如要与RS232通信需要比较精确的波特率时，建议使用外部的晶振线路。查使用手册，晶振选择11.059MHz。如图12为C8051F020的晶振电路。

图12晶振电路

（四）复位电路

设计单片机电路时必须设计上电复位电路，使单片机从一个确定状态，一个确定位置执行程序，另外由于干扰引起程序运行错误、死锁时，也需要按键式单片机复位，所以复位是一个很重要的操作[7]。C8051F020已经内置了上电复位设计，但多数复位都是靠外部电路实现的，如图13所示：需要接电阻到VCC。为了可靠，再加上电容以消除干扰、杂波。当C8051F020在工作时，按下按键开关时，复位脚变成低电平，触发C8051F020芯片复位。

图13复位电路

（五）串行通讯电路

为了和上位机通信，上下位机采用RS232通信标准。RS232是美国电子工业协会EIA制定的串行总线标准，适用范围为通讯设备之间距离不大于15m，传输速率最大为20Kb/s。它既是一种电气标准，又是一种物理接口标准。

由于RS-232信号的电平和单片机串口信号的电平不一致，所以必须进行二者之间电平转换。在此使用的集成电平转换芯片MAX232为RS232/TTL电平转换芯片。它只使用单+5V为其工作，配接4个1F电容即可完成RS232电平与TTL电平之间的转换。其电路原理图如图14所示。采用三芯传输，转换完毕的串口信号TXD、RXD直接和上位机串口连接。

在串行通信中，核心元件C805IF020具有硬件实现的SPI，SMBus/I2C和2个UART串行接口，都可以进行数据的串行通信。本文采用UARTO口进行数据串行通信[8]。

图14串行通讯电路

（六）传感器连接电路

传感器的连接采用C8051F020的SPI（SerialPeripheralInterface）串行接口,SPI串行接口为主-从工作模式,由一个主机和一个或几个从机组成,主机是徽型计算机（单片机）,用于发送时钟、命令和传输数据。在主-从工作模式中,传感器SCA100T内部的专用集成电路（ASIC）始终是一种从机工作方式[9]。如图15所示。

图15传感器连接电路

3.5软件设计

软件的开发调试使用新华龙公司的集成开发环境，SilicionLaboratories的开发工具实质上就是PC的IDE调试环境软件及PC的RS232或USB口到C8051F单片机的JTAG口的协议转换器的组合，适配器（EC2）一端与PC相连，另一端与C8051F单片机JTAG口相连，应用SilicionLaboratories公司提供的调试环境进行非侵入式全速的在系统编程（ISP）和调试。如图16所示。

图16软件调试组成

程序采用C语言编写，主要包括C8051F和SCA100T初始化程序，数据采集程序、串口通讯程序等，在SilicionLaboratories的开发环境中利用Keil工具源程序级调试，可单步运行、运行至断点、有条件存储器点(数据断点)、寄存器数据存储器以及程序存储器的检查与修改，界面如图17所示。

图17软件调试界面

4结论

1）电子随钻测斜仪采用了传统的机械结构与现代传感器技术和电子技术相结合的方式，提高了测量精度，简化了工具结构，缩短了测量时间；

2）仪器还有不完善之处，一些电路和机械结构还需要细化，一些电子元器件还需要进一步选择，电路的抗干扰能力和抗震性能需要加强；

3）下一步仪器中可以添加磁通门传感器，实现测量方位角等功能，增强仪器的功能和使用范围。

参考文献：

[1]王若.随钻测量技术发展史[J].石油仪器.2001，15（2）：5-7，15

[2]桂德洙.浅谈钻井测斜仪[J].石油钻采工艺.1999，21（5）：45-49

[3]蔡文军，王平.机械式无线随钻测斜仪结构原理及性能特点[J].石油机械.2005，33（9）：49-50

[4]孙汝建.基于SPI接口的双轴SCA100T倾角传感器及其应用方法[J].仪器仪表用户.2006，13(4)：69-71

[5]芬兰VTITechnologies公司.SCA100T系列双轴倾角计[EB/OL].(2004-01-20)[2007-01-04]

[6]毛君，刘克铭，徐广明.基于C8051F020单片机的串口通信应用[J].煤矿机械.2005（5）：79-81

[7]郭速学，朱承彦，郭楠.图解单片机功能与应用[M].北京：中国电力出版社，2008.

[8]鲍可进.C8051F单片机原理及应用[M].北京：中国电力出版社，2006.

第15篇

关键词：虚拟仪器，发动机，油耗仪，发动机工况

 

0. 引言

随着中国经济的发展，汽车逐渐走进了千家万户。2009年，中国乘用车产销分别达到1038.38万辆和1033.13万辆，同比增长54.11%和52.93%。中国乘用车销售首次超越千万辆门槛，超过美国，成为世界第一大汽车市场。据统计广州平均十四人一辆车，并且随着经济的持续增长及国家政策的支持，国人购买汽车的数量会进一步增长。另一方面中国2009年进口石油的数量为世界第二位，且随着外部条件的影响，油价持续走高，国内环保意识增强，对汽车的排放及耗油量有进一步要求，“既叫马儿跑的快，又叫马儿少吃草”，在这种要求下，对发动机的耗油量提出了严格的要求，国内汽车普遍采用百公里耗油量。为了得出准确的发动机耗油量，对发动机产品的开发乃至维修都起到很关键的作用，因此本文提出以下课题：运用电涡流缓速器做负载，利用ADLINK公司的工控机和数据采集卡，以Lab VIEW软件作为开发平台，在发动机台架上测量其各种工况参数，从而为发动机产品开发、检测、维修提供依据。在发动机测试的各种参数中，耗油率和耗油量是发动机测试的重要参数，它们的大小决定着发动机的气体排放是否达到环保要求，综合特性是否达到国家标准。而从发动机万有特性图中的等耗油率曲线中也可以很容易找到发动机更加经济的负荷和转速。燃油消耗量的测量是发动机性能试验的重要组成部分，其测量精度直接影响发动机实际性能指标、各项技术参数确定和主要附件的选配及调整等。

1. 硬件系统的设计

1.1传感器的选择

发动机的耗油量有多种测量方式，通常有容积法、重量法等。根据发动机国标的试验方法，需要在稳定的工况下进行测定，容积法就是测量单位时间燃料容积的变化，再通过换算得出耗油量；另一种是称重法，通过连续采集测量燃料的重量，计算出单位时间内的重量变化得出耗油量。由于燃料的密度有差别，同种燃料的密度受温度影响也会发生变化，因此采用测量体积的方法误差较大，本系统采用的是称重法测量单位时间的燃料消耗的质量。论文参考网。称重传感器基于重量与电压的关系设定的。传感器是通过发动机的燃油消耗，改变油耗仪的重量，从而反映在电压信号的变化上。由于称重传感器为毫伏级电压信号，因此在信号采集时，通过一个隔离放大模块，它一方面可以隔离外界信号的干扰，另一方面可以放大信号，使信号大小的变化，更加明显地反应在一定的电压范围内，便于信号采集与处理，由于油耗仪工作的外部环境存在较大的电磁干扰（电涡流缓速器工作电流很大），隔离放大模块两端需加装电容，这样滤波效果会更加明显。另在发动机工况试验台中需配合测量耗油量的其它传感器如扭矩转速等。

1.2油耗仪工作原理

本系统采用油耗仪悬挂在称重传感器下，进油管连接到主油箱，出油管连接到发动机。进油管上转有两位两通电磁阀，通过继电器控制，可以使油路控制通油与截止状态，及充油状态和测量状态。系统设置继电器通控制电磁阀的通断，可以选择自动控制状态，[i]也可选择手动控制状态，达到油路的控制效果。油耗仪上设置指示灯，通过观察指示灯，可以很容易的观察到油路的通断，进而实现智能控制。在系统工作的过程中，有

有公式（1）可以通过密度转换成质量，通过公式（2）可以得出燃料的消耗率。根据实验要求，要在发动机运行稳定一分种后测量数据，且测量燃料消耗的时间不小于20s，根据以上要求，设置数据采集卡的采集一次的时间可以分为1秒、500毫秒、100毫秒不等，然后根据不同的采样时间，设置不同的参数，最终得出发动机在不同状态下的耗油参数。

1.3传感器的标定

本试验所采用的称重传感器是基于重量与电压信号的关系，因此需要通过试验找出其线性关系。将几次试验所采集出的数据，转化成线形关系时，方程往往不能较好的反应出真实的线形关系比，因此这时需要尽可能多的测量几组数据，然后根据这些数据，通过这些数据对传感器进行标定。如图（1）所示

图（1）

2. 软件开发

2.1程序的编制及数据处理

为了便于观察测得数据，我们在程序的编制过程中，添加了Waveform Chart图表，这样不但可以显示时时的测量数据，还能保留历史记录，可以更清楚的观察数据变化的曲线图。为了使测得的数据供以后观察，以方便了解发动机的性能，我们把所测数据保存在EXCEL文档里，添加实验时间等数据，这样我们观察时可以清楚的看到任何时间上的试验结果。为了更好的反映出发动机性能的好坏，有时需要绘制发动机功率特性等各种图表，这时需要把保存的数据读取出来，绘制成图表的形式，本试验设置了这项功能采用XY Graph显示出绘制的图表，具体如图（2）所示程序前面板：

图（2）

2.2安全性控制

由于发动机功率大小不同，耗油也不同，在测试油耗时，需要关闭电磁阀，油耗仪与油箱处于断开状态，这样长时间工作，有可能消耗完油箱里的油，使发动机熄火。这时就要设置安全措施，当油耗仪里的油量较少时，自动报警，在程序前面板上闪烁，提醒操作者打开电磁阀，或使其自动打开电磁阀使其通油，也可以使发动机自动熄火。这样就有利于整个试验系统的安全操作。

3. 抗干扰设计

由于系统工作环境恶劣，既有大电流如电涡流缓速器工作，交流电信号，又有发动机振动等干扰，因此抗干扰设计是油耗仪工作稳定性的重要内容。可以从以下几方面进行硬件和软件抗干扰设计：1）对各种工作线路进行滤波和屏蔽；2）对地线进行抗干扰设计，选用不同的地线；3）对系统采用隔振处理；4）采用软件滤波，滤除干扰数据。论文参考网。

4. 结论

本实验通过采用Lab VIEW作为开发平台，可直观清楚地反映出各种数据，由于采用虚拟的控制按扭，只用鼠标键盘就可以操作整个试验的进行。论文参考网。既能进行发动机的各种工况下的数据采集工作，同时由于系统软件无缝结合，因此可以方便添加其他测量数据，便于后期的开发。

参考文献：

［1］王善哲等.柴油机试验系统设计[J].车用发动机，1998，6.

［2］GB/T 18297——2001，汽车发动机.性能试验方法.

［3］范仲凯等.一种新型瞬态油耗仪的设计[J].中国内燃机学，2004年度学术年会，（328）.

［4］姜印平等.车载油耗测量系统的研究[J].电子测量与仪器学报，20l0，（190）.