本实验室建于2006年,占地150平方米,主要为测控技术与仪器、机械电子工程等专业的《流体控制工程实验》、《光电检测技术》以及《智能仪表原理与设计》等课程开设3个实验,共计62学时。这几个实验分类是测控专业的《流体控制工程实验》独立实验、《光电检测技术》课内实验和《智能仪表原理与设计》课内实验,以及机械电子工程专业的《流体控制工程实验》独立实验。实验室的主要实验设备有西工大测控技术综合实验台、浙江求是测控技术综合实验台、光电检测技术综合实验台以及学林单片机综合仿真实验仪等,共有40余台套。可根据学生人数进行合理分组,能够满足60人同时进行实验。
上述3门实验可能均属必修实践课程或必修专业课程中的课内实验,学生按照教学进程及任课教师的安排集中或者分散进行实验。由于实验台数量限制,通常每个实验台支持2-3名学生同时进行实验。这样的人数安排一方面合理地均分了所有学生同时也不致人数过多,另一方面能够锻炼学生的团队协作能力,收到了良好的实验效果。实验开始前的准备过程中,任课教师会向学生下发实验指导书和空白实验报告。当初次进行实验时,任课教师会对所使用实验设备做详细的功能讲解,适当配合简单实验作为演示,增进学生掌握。由于开设的所有实验项目所需的理论知识学生已经修完,所以在后续的实验过程中,任课教师着重布置实验任务,学生自行查阅指导书相应内容独立进行实验。在遇到实验重点、难点时,任课教师会进行示范性演示,对实验错误分析的思路进行讲解、对实际实验现象与理论现象的差异与学生进行探讨等互动形式的教学。
现在以《流体控制工程实验》中的直流电机调速控制实验为例,对实验教学的培养方式进行介绍。(1)实验原理方面:直流电机是测控电路中经常遇到也很重要的实际执行元件,如果对其进行直接的开环电压控制,转速控制精度往往不够理想。本实验通过PID方式对直流电机进行负反馈控制,实验电路形成闭环回路,有效的改善了直流电机调速控制的动态响应、减小了控制的稳态误差。(2)实验测量方面:实验面板中的直流电机模块有电压输入端和测速输出端,电机会根据电压的高低发生转速变化,这一变化会通过测速输出端以直流电压形式输出。学生通过设计负反馈回路,将采得的测速信号反馈到电路输入端与控制信号合并,形成总的电路输入信号。中间电路为PID环节,学生通过调节电路参数可以改变PID特性。电路的输出信号控制直流电机转动,且该信号也同时接入虚拟示波器进行观察和记录。学生通过多次实验,观察示波器波形,反复调节电路参数,最终会找到较为合理的参数及较为理想的调速结果。(3)知识掌握方面:学生通过本实验,可以掌握PID电路控制特性、参数调节方法及对更基本电路的理解和运用,培养了学生在后续控制类问题中使用PID方式解决实际工程问题的能力。