远程控制物理实验系统
摘要
随着科技快速发展，国内对于高等实验教学方式多样化的需求日益提升。传统的实
验教学方式受到时间和空间的限制，无法满足现代教育的需求。目前各大高校的线上实
验主要以仿真实验为主，但是实验结果均为模拟值，真实性相对较差，使得实验教学效
果不尽如人意。此外，如何发挥线上实验优势，给用户呈现良好交互体验也是一个需要
讨论的实际问题。本文以线上远程控制实验教学资源匮乏、虚拟仿真实验真实性不足为
切入点，设计了一套远程控制物理实验系统。通过分析浏览器/服务器和客户端/服务器
架构优缺点，基于前者为基础架构进行了总体设计。
远程控制系统分为服务器、实验平台和用户交互界面三个部分。服务器分为Web服
务器以及视频推流服务器两个部分，LabVIEW的Web服务器内置HTTP方法资源、
ACCESS数据库操作、仪器控制等功能，实现系统的响应与控制。视频推流服务器基于
Qt开发，采用TCP协议进行数据传输，实现视频监控功能。选择了光的偏振、等厚干
涉、声速的测量这三个经典大学物理实验作为实验对象，通过STM32系列产品实现仪
器控制，针对不同功能需求完成器件选型，并选择跨组放大电路、DDS芯片AD9854，
高速ADC芯片AD9220分别代替光功率计、信号发生器和示波器功能，完成实验平台
搭建。用户交互界面选择功能强大的Bootstrap框架进行开发，形成了功能完备、能适应
多种屏幕尺寸的响应式前端，三者结合构成了本设计的主体。
系统开发完成后，对其进行了多项测试以验证功能。使用不同身份的用户测试了系
统的管理功能模块，并分别对三个实验模块进行了多次重复测试。其中光的偏振实验测
试结果与马吕斯定律公式预期的曲线拟合度高；等厚干涉实验测试结果得到的牛顿环曲
率半径与真实值误差为2.5%以内；声速测量实验采用了共振干涉法与相位比较法两种
方法进行，所测结果均与当前室温下的标准声速误差不超过1%，测试结果证明了本设
计的可行性与优越性。
关键词：远程控制实验；LabVIEW仪器控制；Web服务器；视频监控
远程控制物理实验系统
Abstract
Withtherapiddevelopmentoftechnology,thereisanincreasingdemandfordiversified
teachingmethodsinhighereducationexperimentsinChina.Thetraditionalexperimental
teachingmethodislimitedbytimeandspace,andcannotmeettheneedsofmoderneducation.
Atpresent,onlineexperimentsinmajoruniversitiesmainlyfocusonsimulationexperiments,
buttheexperimentalresultsareallsimulatedvalues,whichhaverelativelypoorauthenticity,
makingtheexperimentalteachingeffectunsatisfactory.Inaddition,howtoleveragethe
advantagesofonlineexperimentsandprovideuserswithagoodinteractiveexperienceisalso
apracticalissuethatneedstobediscussed.Thisarticletakesthescarcityofonlineremot