曾衛(wèi)國

摘要：本文先對電子電工實(shí)驗(yàn)中模擬仿真技術(shù)的意義進(jìn)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(guān)方面，總結(jié)模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗(yàn)中的作用，進(jìn)而在試驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用相關(guān)基礎(chǔ)上，闡述電子對電子電工實(shí)驗(yàn)中模擬仿真技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電子電工;模擬仿真;作用

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）35-0243-02

在電子電工專業(yè)中，實(shí)驗(yàn)是其中十分關(guān)鍵的構(gòu)成部分。在以往的實(shí)驗(yàn)工作中，因?yàn)闊o法對設(shè)備進(jìn)行深入掌握，動(dòng)手能力受到限制，實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)驗(yàn)思路都比較欠缺等原因，導(dǎo)致很多實(shí)驗(yàn)無法成功完成，電子電工實(shí)驗(yàn)是相關(guān)人員提升自己實(shí)踐能力的關(guān)鍵途徑。若是在實(shí)驗(yàn)中失誤，則會(huì)對設(shè)備形成損壞，同時(shí)還會(huì)危及實(shí)驗(yàn)人員的安全。所以，在實(shí)驗(yàn)中使用模擬仿真技術(shù)意義重大。因此，對電子電工實(shí)驗(yàn)?zāi)M仿真技術(shù)進(jìn)行分析有一定現(xiàn)實(shí)意義。

1 電子電工實(shí)驗(yàn)中模擬仿真技術(shù)的意義

電子電工相關(guān)課程中包含了電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)，電路理論以及模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)等，這些都是電子類專業(yè)必修的基礎(chǔ)性課程。此課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)組合很強(qiáng)的實(shí)踐性，在整個(gè)教學(xué)中有著承上啟下的作用，是后續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)與前提。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中是使用電工試驗(yàn)臺、試驗(yàn)箱以及測試儀器進(jìn)行的。一般是在學(xué)生空余實(shí)踐中進(jìn)行，教師在實(shí)驗(yàn)室中統(tǒng)一教學(xué)和指導(dǎo)。但是這種教學(xué)模式在時(shí)間安排上不合理，試驗(yàn)場地與設(shè)備資源使用不合理，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、形式以及考核方式都需要進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。在以往的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生一般是依據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書在試驗(yàn)箱中操作，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容很多，無法培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，并且實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目更新受到了硬件條件的限制。在實(shí)驗(yàn)設(shè)備故障率提升下，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中器材耗損和修理費(fèi)用逐漸增多，考核時(shí)也主要是考核學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)與實(shí)踐報(bào)告，這樣無法反映出學(xué)生真實(shí)工程實(shí)踐能力。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及下，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、人機(jī)互動(dòng)以及仿真技術(shù)等逐漸發(fā)展，這些教學(xué)中的問題都可以有效解決。模擬仿真技術(shù)中所應(yīng)用軟件已經(jīng)是十分成熟，元件的型號與特點(diǎn)都可以在模擬仿真軟件中精準(zhǔn)地模擬，這樣保障了仿真實(shí)驗(yàn)真實(shí)性。經(jīng)過高仿真度儀器做實(shí)驗(yàn)工作，不僅保障實(shí)驗(yàn)精準(zhǔn)性，并且也避免了設(shè)計(jì)失敗而出現(xiàn)損壞元件的危險(xiǎn)。模擬仿真技術(shù)是電腦軟件直接模擬。在模擬中，能夠選擇對每步進(jìn)行細(xì)致化分析，并且把實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yàn)運(yùn)行中還可顯示每個(gè)部件通電之后內(nèi)部的運(yùn)行情況，這樣可以更直觀呈現(xiàn)出試驗(yàn)過程與結(jié)果。實(shí)驗(yàn)操作很簡單便捷，不僅是在軟件中把試驗(yàn)器材拼接起來，因?yàn)闆]有手動(dòng)直接操作拼接元件，所以不會(huì)在實(shí)驗(yàn)中有觸電現(xiàn)象，也不會(huì)存在安裝上的難度。在電子電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，經(jīng)過對模擬仿真技術(shù)的使用，把虛擬仿真實(shí)驗(yàn)來補(bǔ)充傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，盡可能擴(kuò)大電子電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間與空間，以此來豐富教學(xué)內(nèi)容與形式，提升電子電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和水平。

2 模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗(yàn)中的作用

將模擬仿真基技術(shù)使用在相關(guān)的實(shí)驗(yàn)工作中，因?yàn)榧夹g(shù)的先進(jìn)性與便捷性，能夠讓整個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作過程更加簡單，保障實(shí)驗(yàn)安全性，同時(shí)還能夠有效控制成本，因?yàn)榇蟛糠植僮鞫际窃谲浖祥_展，所以對設(shè)備的使用比較少，這樣就控制了成本。同時(shí)還能夠讓操作人員依據(jù)自己的想法進(jìn)行實(shí)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(shù)使用在電子電工實(shí)驗(yàn)中，可以使用其中模擬性的設(shè)備儀器、元件。這些設(shè)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(shí)驗(yàn)可行性，進(jìn)而有效提高電子電工實(shí)驗(yàn)效率。經(jīng)過模擬仿真技術(shù)的使用，對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行仿真，可以把實(shí)驗(yàn)中一些概念性知識變成直接性的，將實(shí)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(shí)，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(shù)使用在電子電工實(shí)驗(yàn)中，不需要和現(xiàn)實(shí)操作一樣，并且也不需要做元件安裝和焊接等相關(guān)的工作，在這種模式下就不會(huì)發(fā)生因?yàn)椴僮魇д`而出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，以此保障實(shí)驗(yàn)安全性。實(shí)驗(yàn)工作開展中經(jīng)常會(huì)運(yùn)用電流電壓，這些電流電壓的運(yùn)用對實(shí)驗(yàn)人員的安全會(huì)形成一定的威脅。例如實(shí)驗(yàn)人員在連接電流時(shí)，出現(xiàn)連接位置不正確的問題，則會(huì)導(dǎo)致線路有短路現(xiàn)象出現(xiàn)，從而出現(xiàn)火災(zāi)，這對實(shí)驗(yàn)人員的危害是極大的。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員在操作中若是有不規(guī)范的行為，則會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)設(shè)備的性能。比如在進(jìn)行邏輯電路實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，若是芯片安裝不正確，則會(huì)致使芯片損壞，可能會(huì)導(dǎo)致電路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的丟失，嚴(yán)重情況下會(huì)影響設(shè)備正常運(yùn)行，甚至?xí)＜叭松戆踩６?jīng)過對模擬仿真技術(shù)的運(yùn)用，經(jīng)過計(jì)算機(jī)EWB軟件仿真電子電工實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)是在計(jì)算機(jī)虛擬軟件中進(jìn)行的，這樣就可以避免由于操作失誤導(dǎo)致的設(shè)備損壞現(xiàn)象，同時(shí)也保障實(shí)驗(yàn)人員的人身安全。

2.2控制成本

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

2.3培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)人員創(chuàng)新能力

仿真模擬試驗(yàn)過程中，工作人員可以把自身想法與所學(xué)習(xí)的知識當(dāng)作基礎(chǔ)，從而創(chuàng)新工作操作步驟，并且制定計(jì)劃出一種新的實(shí)驗(yàn)。這樣不但可以幫助形成新的思路，同時(shí)還可以培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)人員的創(chuàng)新能力。在以往傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，因?yàn)閷Π嘿F的儀器設(shè)備有怕?lián)p壞的心理，要想創(chuàng)新與嘗試新做法的實(shí)驗(yàn)人員，經(jīng)常只是停留在想象階段，而不敢進(jìn)行實(shí)踐操作。但是將模擬仿真技術(shù)使用在電子電工實(shí)驗(yàn)中，就可以不用注意儀器會(huì)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(shí)驗(yàn)開辟出了一個(gè)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(shí)感受，進(jìn)而吸收相關(guān)的知識與技能。

3 電子電工實(shí)驗(yàn)?zāi)M仿真技術(shù)

3.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

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

例如在實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作過程中，可以用之前設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)參數(shù)作為參考，對比計(jì)算機(jī)輸出結(jié)果與電路測量情況，從中總結(jié)出兩者之間不一致的地方。在調(diào)節(jié)了參數(shù)以后，再運(yùn)用軟件做分析工作。在此種模式的實(shí)施過程中，主要是模擬發(fā)生到實(shí)際，接著再從實(shí)際結(jié)果到模擬結(jié)果的一種過程。此次過程中，需要深入認(rèn)識到電子電路原理知識，這對于培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)人員分析能力，以及問題處理能力有關(guān)鍵性意義。經(jīng)過對模擬仿真技術(shù)的利用，可以將理論知識和實(shí)踐結(jié)合在一起，讓知識的理解與掌握更加系統(tǒng)化。虛擬電子實(shí)驗(yàn)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(shí)施分析方式時(shí)，要有效實(shí)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并且建立元器件庫模型。設(shè)計(jì)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(yùn)用測繪儀檢測與分析電路被測試數(shù)據(jù)，最后在輸出結(jié)果之后，與理論結(jié)果對比。若是模擬結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之間有很大區(qū)別，要再輸入?yún)?shù)進(jìn)行調(diào)整，修改數(shù)據(jù)之后，再次輸出結(jié)果，以此反復(fù)多次，保障實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)客觀性。

3.2實(shí)際操作應(yīng)用

當(dāng)前模擬仿真技術(shù)被廣泛使用在電子電工實(shí)驗(yàn)中，很多實(shí)驗(yàn)人員對此技術(shù)有很強(qiáng)的興趣。對設(shè)備和元件而言，仿真技術(shù)和實(shí)際之間有比較小的差別，所以可以幫助工作人員更精準(zhǔn)觀察和學(xué)習(xí)。此外，模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，能夠緩解因?yàn)閷?shí)驗(yàn)人員不太理解傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)而浪費(fèi)資源問題，確保工作人員能夠更加方便安全地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)工作。經(jīng)過對模擬仿真技術(shù)的使用，電子電工實(shí)驗(yàn)的可行性與穩(wěn)定性有很大的提升。

將仿真技術(shù)運(yùn)用在實(shí)驗(yàn)之中，可以運(yùn)用人機(jī)對話模式，讓每個(gè)操作人員都可以親身進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)過程，并動(dòng)手來設(shè)置相關(guān)參數(shù)，安裝元器件，并且做好操作。并且還能夠運(yùn)用仿真實(shí)驗(yàn)做分析與測驗(yàn)，將兩種結(jié)果相比較。若是結(jié)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(guān)系。此外，仿真實(shí)驗(yàn)還可以對理論知識進(jìn)行驗(yàn)證，以此促使實(shí)驗(yàn)人員深入掌握相關(guān)知識。將仿真模擬技術(shù)使用在電子電工實(shí)驗(yàn)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(shù)基礎(chǔ)上制作的。其工作原理是在一個(gè)人搶下開關(guān)以后，相關(guān)的燈就會(huì)亮。在此燈之后，第一個(gè)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(jié)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(shè)計(jì)元件，找出相關(guān)電器元件以后，需要進(jìn)行電路連接圖，此圖對于模擬仿真技術(shù)而言有很大的作用。所以，要對不正確電路連接及時(shí)修正，之后還需使用模擬仿真分析搶答器設(shè)計(jì)是否合理。

4 結(jié)束語

在電子電工實(shí)驗(yàn)中使用模擬仿真技術(shù)，可以保障人員安全，節(jié)省成本，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)人員的創(chuàng)新能力。在實(shí)際運(yùn)用中，實(shí)驗(yàn)工作要經(jīng)過多次比對，以此保障結(jié)果的精準(zhǔn)合理性，同時(shí)還需要依據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)際情況，充分發(fā)揮模擬仿真技術(shù)的作用。

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【通聯(lián)編輯：梁書】

收稿日期：2019-10-12