大跨桥梁全寿命应变监测虚拟教学模式研究与实践

结合大连海事大学虚拟仿真实验平台的建设情况,就虚拟仿真教学模式在大跨桥梁健康监测教学中的应用进行了简要说明,提出了"四环节,有反馈"的新型实验教学模式,并重点介绍了其核心—虚拟仿真实验平台.通过应变监测仿真实验项目的实践教学证明,该教学模式对人才培养与科研创新都具有重要作用.     

提升设备工况监测与故障诊断网络实验教学平台

构建了基于互联网的提升设备工况监测与故障诊断网络实验教学平台。根据终端的不同,该网络平台分为互联网实验教学子平台和移动互联网实验教学子平台。两个子平台均包含设备监测、设备诊断和设备选型等功能模块。设备监测和设备诊断模块面向提升设备的5个子系统,实现实时值查看、数据查询、故障报警和原因分析等功能。在教学中,将现场实验和网络实验相结合,大大提高了实验教学效果。     

一种ZigBee无线传感器网络教学实验平台的构建

针对"无线传感器网络"课程实验教学,研发了一种基于无线片上系统MG245X的ZigBee无线传感器网络教学实验平台。设计并实现了该教学平台的总体架构、硬件电路、软件模板框架。通过该实验平台可以完成ZigBee无线传感器网络基础性实验、综合设计性实验、拓展创新性实验等实验内容,对于ZigBee无线传感器网络实验教学、功能演示、理论研究和实际应用都具有十分重要的意义。     

基于变电容加速度计的桥梁挠度监测实验平台设计

随着各类桥梁的广泛建成与应用，通过挠度测量实现其健康监测具有重要意义。当前结构健康监测系统中常用的挠度监测方法存在测量麻烦、实时性差、高成本、精度低、无法测量动挠度等问题。为避免这些问题，该文研究了基于变电容式加速度计的桥梁挠度测量方法，并搭建了一套简易的桥梁挠度监测实验平台。该方法利用低通滤波结合最小二乘拟合算法，还原了由加速度积分后所得的挠度。仿真与模型实验结果表明，基于变电容加速度计的挠度监测方法能够快速、精确地测量桥梁挠度，且具有成本低、体积小、实时性高的优势。     

桥梁挠度检测实验系统设计

设计了基于激光投射式位移监测方法的桥梁挠度检测实验系统,介绍了该系统的基本原理和光斑中心位移算法。该系统由激光发射模块、激光接收模块、图像采集与处理模块、无线传输模块以及数据显示模块等组成。实验测试表明,该系统可以实现对桥梁模型竖向挠度的检测,能够满足实验教学的需要。基于该实验系统可以开发多项开放式、创新性实验项目,有助于学生对结构健康监测技术的理解,提高学生的创新思维和实践能力。     

多参数轴承振动测量实验平台的研制

为研究多参数变化对轴承振动信号的影响,研制了能够同时监测多种工况参数,并能够对轴承振动与故障诊断进行多参数测量的实验平台。该平台实现了对实验轴承的动态加载,集成了用于测量多种参数的多种类型的传感器,以LabVIEW软件为开发平台,并结合Matlab软件,实现了对轴承振动信号的实时监测,对信号的处理、分析、存储、回放,以及对振动幅值的超标报警等多种功能。将该平台应用于传感技术课程实验教学,能够达到使学生应用传感元件设计传感监测系统的实践教学目标。     

“传感器与检测技术”课程无纸化实验教学平台构建

构建了无纸化实验教学平台,该平台包括无纸化实验系统、网络云盘和平板电脑3个模块。无纸化实验系统基于LabVIEW开发,实现了指导书在线阅读、传感器静态特性测试、动态波形测试、频率特性测试以及实验报告Word文档的自动生成功能。试点运行结果表明,该无纸化实验教学平台克服了以前传统实验环节中存在的问题,提高了实践教学环节的教学效果和档案管理水平。     

自主型开放实验教学管理平台的设计与实现

在“以学生为本”教学理念的指导下,结合现有开放实验教学模式提出了自主型开放实验教学管理的思想,并在此基础上设计开发了一种自主型开放实验教学管理平台。通过该平台学生可以自主提出实验项目,预约实验时间和场所,真正实现开放实验在时间、空间、内容上的开放。     

基于积件思想的材料热加工网络实验教学系统的研制

基于网络积件思想、多媒体技术、网络数据库技术和虚拟现实技术,设计和开发了适应网络教学需要和材料实验特点的新型材料热加工网络实验教学系统。其中涵盖了材料的铸造、焊接、压力加工和热处理等相关实验内容,由实验教学子系统、多媒体实验教学素材库、在线考试子系统和在线答疑子系统四个部分组成。该系统的运用克服了传统实验教学的方法单一、内容死板、流程固定、缺乏交互性等主要弊端,提供了具有交互性、开放性、协作性和自主性的实验教学形式,并且可以大幅度地节省实验材料和实验经费,改善实验设备数量不足、场地紧张和师资匮乏的状况,提高了教学质量。     

单相逆变系统创新实验平台的构建

根据电力电子技术探究性实验教学的要求,构建了一套基于数字信号处理器(DSP)的单相全桥逆变创新实验平台,介绍了平台的硬件结构和软件实现流程,并对实验平台的单极性和双极性SPWM调制、单相SVPWM及其对应的闭环控制等多项实验教学功能进行了实验验证。结果表明,该实验平台丰富了电力电子课程探究性实验教学内容,能够改善和提升电力电子课程的实验教学质量。