淺談電子電工實驗模擬仿真技術

曾衛(wèi)國

摘要：本文先對電子電工實驗中模擬仿真技術的意義進行簡析，然后在保障安全、控制成本與培養(yǎng)人員創(chuàng)新能力等相關方面，總結模擬仿真技術在電子電工實驗中的作用，進而在試驗內容與實際應用相關基礎上，闡述電子對電子電工實驗中模擬仿真技術的實際應用。

關鍵詞：電子電工;模擬仿真;作用

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）35-0243-02

在電子電工專業(yè)中，實驗是其中十分關鍵的構成部分。在以往的實驗工作中，因為無法對設備進行深入掌握，動手能力受到限制，實驗步驟與實驗思路都比較欠缺等原因，導致很多實驗無法成功完成，電子電工實驗是相關人員提升自己實踐能力的關鍵途徑。若是在實驗中失誤，則會對設備形成損壞，同時還會危及實驗人員的安全。所以，在實驗中使用模擬仿真技術意義重大。因此，對電子電工實驗模擬仿真技術進行分析有一定現(xiàn)實意義。

1 電子電工實驗中模擬仿真技術的意義

電子電工相關課程中包含了電工與電子技術基礎，電路理論以及模擬電子技術基礎等，這些都是電子類專業(yè)必修的基礎性課程。此課程的實驗環(huán)節(jié)組合很強的實踐性，在整個教學中有著承上啟下的作用，是后續(xù)學習的基礎與前提。在傳統(tǒng)實驗教學中是使用電工試驗臺、試驗箱以及測試儀器進行的。一般是在學生空余實踐中進行，教師在實驗室中統(tǒng)一教學和指導。但是這種教學模式在時間安排上不合理，試驗場地與設備資源使用不合理，實驗內容、形式以及考核方式都需要進行改進和優(yōu)化。在以往的實驗中，學生一般是依據(jù)實驗指導書在試驗箱中操作，驗證性實驗內容很多，無法培養(yǎng)學生的綜合能力，并且實驗項目更新受到了硬件條件的限制。在實驗設備故障率提升下，實驗教學中器材耗損和修理費用逐漸增多，考核時也主要是考核學生平時表現(xiàn)與實踐報告，這樣無法反映出學生真實工程實踐能力。在互聯(lián)網(wǎng)技術的普及下，虛擬現(xiàn)實技術、人機互動以及仿真技術等逐漸發(fā)展，這些教學中的問題都可以有效解決。模擬仿真技術中所應用軟件已經(jīng)是十分成熟，元件的型號與特點都可以在模擬仿真軟件中精準地模擬，這樣保障了仿真實驗真實性。經(jīng)過高仿真度儀器做實驗工作，不僅保障實驗精準性，并且也避免了設計失敗而出現(xiàn)損壞元件的危險。模擬仿真技術是電腦軟件直接模擬。在模擬中，能夠選擇對每步進行細致化分析，并且把實驗結果用數(shù)值的方式顯示在界面之上。部分模擬軟件在模擬試驗運行中還可顯示每個部件通電之后內部的運行情況，這樣可以更直觀呈現(xiàn)出試驗過程與結果。實驗操作很簡單便捷，不僅是在軟件中把試驗器材拼接起來，因為沒有手動直接操作拼接元件，所以不會在實驗中有觸電現(xiàn)象，也不會存在安裝上的難度。在電子電工實驗教學中，經(jīng)過對模擬仿真技術的使用，把虛擬仿真實驗來補充傳統(tǒng)實驗教學，盡可能擴大電子電工實驗教學時間與空間，以此來豐富教學內容與形式，提升電子電工實驗教學質量和水平。

2 模擬仿真技術在電子電工實驗中的作用

將模擬仿真基技術使用在相關的實驗工作中，因為技術的先進性與便捷性，能夠讓整個實驗的操作過程更加簡單，保障實驗安全性，同時還能夠有效控制成本，因為大部分操作都是在軟件上開展，所以對設備的使用比較少，這樣就控制了成本。同時還能夠讓操作人員依據(jù)自己的想法進行實踐操作，從而培養(yǎng)操作人員的創(chuàng)新能力。

2.1便于操作，保障安全

將模擬仿真技術使用在電子電工實驗中，可以使用其中模擬性的設備儀器、元件。這些設備儀器與元件，受外在環(huán)境的影響幾乎是沒有的，這樣就有效提高了實驗可行性，進而有效提高電子電工實驗效率。經(jīng)過模擬仿真技術的使用，對實驗過程進行仿真，可以把實驗中一些概念性知識變成直接性的，將實際形象呈現(xiàn)以后，就能夠讓人們的腦海中形成直接性印象，使其的感受更加真實，這為人們的探究、分析等工作提供了很大的便利。此外，將模擬仿真技術使用在電子電工實驗中，不需要和現(xiàn)實操作一樣，并且也不需要做元件安裝和焊接等相關的工作，在這種模式下就不會發(fā)生因為操作失誤而出現(xiàn)的風險，以此保障實驗安全性。實驗工作開展中經(jīng)常會運用電流電壓，這些電流電壓的運用對實驗人員的安全會形成一定的威脅。例如實驗人員在連接電流時，出現(xiàn)連接位置不正確的問題，則會導致線路有短路現(xiàn)象出現(xiàn)，從而出現(xiàn)火災，這對實驗人員的危害是極大的。同時，實驗人員在操作中若是有不規(guī)范的行為，則會影響到實驗設備的性能。比如在進行邏輯電路實驗操作時，若是芯片安裝不正確，則會致使芯片損壞，可能會導致電路實驗數(shù)據(jù)的丟失，嚴重情況下會影響設備正常運行，甚至會危及人身安全。而經(jīng)過對模擬仿真技術的運用，經(jīng)過計算機EWB軟件仿真電子電工實驗，實驗是在計算機虛擬軟件中進行的，這樣就可以避免由于操作失誤導致的設備損壞現(xiàn)象，同時也保障實驗人員的人身安全。

2.2控制成本

將模擬仿真技術使用在電子電工實驗之中，能夠隨意地運用元件庫中的各個虛擬設備和儀器，并且還可以直接在模擬仿真環(huán)境中進行相關的操作與安裝工作，對相關的電路進行分析和調試。經(jīng)過對此種方式的使用，可以清楚實驗環(huán)節(jié)與脈絡，為人們提供足夠的分析空間，從而提升實驗工作的效率。由于在仿真實驗中的所有設備與儀器等都和實際之間區(qū)別相對較小，所以在測試結果來看，仿真模擬實驗和實物實驗區(qū)別比較小，不同模式的測試結果幾乎是一樣的。所以，實驗人員可以直接獲得真實實驗感受，這樣不僅可以降低購買實體設備、元件的資金，并且還可以在一定程度上控制維護與管理設備的成本。由此可見，模擬仿真技術的運用，可以有效降低成本，進而提升經(jīng)濟效益。

2.3培養(yǎng)實驗人員創(chuàng)新能力

仿真模擬試驗過程中，工作人員可以把自身想法與所學習的知識當作基礎，從而創(chuàng)新工作操作步驟，并且制定計劃出一種新的實驗。這樣不但可以幫助形成新的思路，同時還可以培養(yǎng)實驗人員的創(chuàng)新能力。在以往傳統(tǒng)實驗中，因為對昂貴的儀器設備有怕?lián)p壞的心理，要想創(chuàng)新與嘗試新做法的實驗人員，經(jīng)常只是停留在想象階段，而不敢進行實踐操作。但是將模擬仿真技術使用在電子電工實驗中，就可以不用注意儀器會損壞的問題，并且還能夠全身心投入到工作中。這對于創(chuàng)新電子電工實驗開辟出了一個新渠道，并且還可以將具象事物呈現(xiàn)給工作人員，使其有更加深入與真實感受，進而吸收相關的知識與技能。

3 電子電工實驗模擬仿真技術

3.1實驗內容

模擬仿真技術運用在實驗中，可以經(jīng)過軟件來分析實驗電路。首先是把要實驗電路信息發(fā)送到虛擬實驗室中，并且輸入元器件數(shù)據(jù)。在輸入元器件數(shù)據(jù)時，需在輸入前設計好參數(shù)，并且運用仿真軟件來分析電路靜態(tài)與動態(tài)性特點，并且還要分析傳送特點與邏輯關系等。在分析之后，再依據(jù)相關要求輸入或是打印。在其中使用交流、合作對話或是交換實踐等方式，從而明確電路最好的工作狀態(tài)時的參數(shù)值，在明確之后再依據(jù)需求進行輸出或是打印。

例如在實際實驗操作過程中，可以用之前設計實驗環(huán)節(jié)參數(shù)作為參考，對比計算機輸出結果與電路測量情況，從中總結出兩者之間不一致的地方。在調節(jié)了參數(shù)以后，再運用軟件做分析工作。在此種模式的實施過程中，主要是模擬發(fā)生到實際，接著再從實際結果到模擬結果的一種過程。此次過程中，需要深入認識到電子電路原理知識，這對于培養(yǎng)實驗人員分析能力，以及問題處理能力有關鍵性意義。經(jīng)過對模擬仿真技術的利用，可以將理論知識和實踐結合在一起，讓知識的理解與掌握更加系統(tǒng)化。虛擬電子實驗室中，不僅能夠做數(shù)字、混合與模擬電路仿真，并且還可以分析電路性能。實施分析方式時，要有效實用物聯(lián)網(wǎng)技術，并且建立元器件庫模型。設計電路圖之后，再接通電源，在示波器中把電源中參數(shù)讀出后，運用測繪儀檢測與分析電路被測試數(shù)據(jù)，最后在輸出結果之后，與理論結果對比。若是模擬結果與實際結果之間有很大區(qū)別，要再輸入?yún)?shù)進行調整，修改數(shù)據(jù)之后，再次輸出結果，以此反復多次，保障實驗結果的精準客觀性。

3.2實際操作應用

當前模擬仿真技術被廣泛使用在電子電工實驗中，很多實驗人員對此技術有很強的興趣。對設備和元件而言，仿真技術和實際之間有比較小的差別，所以可以幫助工作人員更精準觀察和學習。此外，模擬仿真技術的應用，能夠緩解因為實驗人員不太理解傳統(tǒng)實驗而浪費資源問題，確保工作人員能夠更加方便安全地進行實驗工作。經(jīng)過對模擬仿真技術的使用，電子電工實驗的可行性與穩(wěn)定性有很大的提升。

將仿真技術運用在實驗之中，可以運用人機對話模式，讓每個操作人員都可以親身進入到實驗過程，并動手來設置相關參數(shù)，安裝元器件，并且做好操作。并且還能夠運用仿真實驗做分析與測驗，將兩種結果相比較。若是結果存在一定的差別，就需要分析出其中的原因，并分析出彼此之間關系。此外，仿真實驗還可以對理論知識進行驗證，以此促使實驗人員深入掌握相關知識。將仿真模擬技術使用在電子電工實驗中的案例很多，比如在很多電視比賽中經(jīng)常使用的搶答器，這就是在模擬仿真技術基礎上制作的。其工作原理是在一個人搶下開關以后，相關的燈就會亮。在此燈之后，第一個搶答的不需要一直按燈，其他人也能夠搶，但是不影響第一次的搶答結果。所以搶答器就是使用了EWB軟件查找窗口，找出需要的電路設計元件，找出相關電器元件以后，需要進行電路連接圖，此圖對于模擬仿真技術而言有很大的作用。所以，要對不正確電路連接及時修正，之后還需使用模擬仿真分析搶答器設計是否合理。

4 結束語

在電子電工實驗中使用模擬仿真技術，可以保障人員安全，節(jié)省成本，培養(yǎng)實驗人員的創(chuàng)新能力。在實際運用中，實驗工作要經(jīng)過多次比對，以此保障結果的精準合理性，同時還需要依據(jù)實驗項目的實際情況，充分發(fā)揮模擬仿真技術的作用。

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【通聯(lián)編輯：梁書】

收稿日期：2019-10-12