基于Labview的智能传感器与检测项目化实训教学开发

马莉

摘要：传统的课堂教学，以教师知识灌输，学生被动获取为主，难以调动学生的学习积极性;教学过程中易忽视课程间的衔接;硬件知识的讲授和软件能力的培养无法充分融合，教学效率低下;同时招生数量的逐年增加，对各院校实验室的配置、教学资源的有效使用及教学耗材开支等也带来7严峻挑战。采用项目化教学法，配合Labview虚拟仪器测控技术，可提高教学效率。

关键词：项目化实训教学 Labview 高职教育 传感器 检测技术

1.引言

在信息化和智能化快速发展的时代下，对生产、科研及生活中各方面信息的采集、传输及处理要求越来越高，而前端的信息采集尤为重要，其采集质量是信息后续处理的关键，即必须适应智能化的变革趋势;

物联网技术正是智能化发展趋势下的产物，其中傳感网络作为物联网的重要组成也备受关注;从教学的角度来看，高职院校的人才培养目标，一直是以就业为导向，培养高技能应用型人才;传感器与检测技术这门课程正是利用各种物理及化学效应，完成非电信号的检测。该课程主要内容涵盖了物理及电路相关知识，要求学生在理解复杂且抽象的理论知识基础上，掌握基本自动检测系统的设计及应用能力。

2.项目化教学法在实训课程中的优势

项目化教学法由美国人提出，在工业4.O的德国得到了最好的发展，它以应用为导向，教师为主导，学生为主体，将学生的系统设计及应用能力放在首要位置，在一个完整且典型的实际应用项目基础上，来开展教学活动，能够很好地把理论知识教学与实践能力培养有机的结合起来，让学生更好的融入到教学环节中，更加符合企业的人才需求模式，最终达到培养学生的创新意识及提高教学效率为目标，这些都与当前我国的高职人才培养目标一致。

3.Labview在实训教学中的应用优势

虚拟仪器是当前测控领域的技术热点，代表了未来仪器技术的发展方向。Labview是一款优秀的虚拟仪器软件开发平台。

Labview是专为测控、信号分析及结果显示而设计的，人机交互性好;学生在开发过程中，可以对应的体验到一个实际的项目开发全过程。

采用图形化的编程方式，简单易学，编程效率高，可缩短项目的开发周期;适合项目化课堂教学的模式。

拥有庞大的函数及子函数库，同时包含数据采集（DAQ）、多种通信接口、数据分析及显示等应用程序代码;可以很好地将硬件知识与软件应用结合起来，提高学习的趣味性。

数据流的编译模式，开发过程更加的直观;学生的操作的过程中，可以很好地观察到实际的程序执行过程，对整个项目开发过程会有更加深刻的体会。

使用单片机、插入分块式硬件模块和Labview平台能共同组成一个可完全配置的虚拟仪器，以完成用户的任务，当项目需求发生变化时，可灵活的修改虚拟仪器;在引导学生进行项目开发的过程中，可培养学生的自主学习及创新能力同时对高校教学资源不足、教学设备损坏率高等问题，具有一定的改善作用。

4.基于Labview的实训教学项目设计

4.1项目一：教室温度检测器

硬件：选用MF系列NTC热敏电阻，配合简单的分压比电路即可完成温度检测，并通过比较电路，设置上下阈值可对温度进行声光报警监测，电路简单，输出灵敏，便于教学实施。

软件：在Labview上通过随机数发生器来模拟一个温度信号，用关系运算中的大小比较器来代替硬件电路中的比较电路，从Labview软件的图形控件中，可任意选择波形图、强度图或三维图进行输出信号的显示，也可使用布尔控件中的指示灯。

4.2项目二：镜面自动除湿器

湿度的检测覆盖了工农业生产、气象、国防、科研、航天等领域，湿度的检测和控制十分重要，湿敏传感器有电阻式和电容式，湿敏电阻结构简单，反应灵敏，使用基本电子元件，采用基本的测量转换短路，即可完成湿气的检测。

4.3项目三：电梯禁止吸烟报警器

烟雾中含有大量的可燃性气体成分，烟雾传感器MQ_2对可燃性气体敏感，随着空气中可燃性气体浓度增加，其输出的电阻值发相应的发生变化，通过三极管构成的开关电路，可完成相应的报警和控制，只涉及基本的电子元件，电路原理清晰，便于理解和实施。

以上给出了三个小项目，在教学的过程中，可将硬件电子电路的焊接，元件识别的检测，及软件Labview虚拟仪器测控，单独进行教学;硬件部分侧重培养学生在电子电路方面的动手能力及对相关传感器工作原理的理解;软件部分则重点介绍Labview的相关内容，侧重于编程能力的锻炼。

另外，以上三个小项目中，硬件电路和软件编程是分开进行的，而实际的一个检测系统离不开硬件的基础支撑，也离不开软件的添砖加瓦，故可使用AD/DA转换器PCF8591将硬件与软件部分进行联调，加深学生对动态测量和实时数据处理的认识。

5.结论

采用项目化教学法是提高教学效果行之有效的方法，同时Labview是功能强大而又灵活的仪器应用和分析软件系统，将他们一起融入到教学活动中，值得深入的探讨和研究。

参考文献

[1]戴娟，智能智能传感器物联网综合实训平台的设计概要[J]，南京工业职业技术学院学报.2011（11）.

[2]冷芳.项目教学法在传感器技术课程中的应用研究[J].辽宁教育行政学院学报.2010（27）

[3]林静.Labview虚拟仪器程序设计从入门到精通[M].人民邮电出版社.2010：1-20.

[4]贾海瀛.传感器技术与应用[M].高等教育出版社.2015：1-70.

[5]桂秋静.Labview在检测与传感技术课程项目教学中的应用[J].科技广场.2010（10）.