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模拟仿真技术在电子电工实验中的应用研究


将模拟仿真技术运用在电子电工实验中,可以从根本上解决电子电工实验中的安全隐患,降低电子电工实验中的失败率从而减少对设备仪器所产生不必要的损伤,同时也保障了实验者自身的安全性。此外,仿真技术在一定程度上可以替代传统的电子和电气实验。在电子学和电工实验中,采用仿真技术使实验效果非常逼真,实验人员提高了实验结果的准确性和准确性,同时使电子电工实验变得更加科学化。
1、何为电子电工实验模拟仿真技术
EWB被称为电子设计平台或虚拟电子实验室。在EWB软件中提供了分析工具有十四种、扫描分析工具有四中,其中多达八千多个元器件模型,覆盖范围十分广泛,同时也使实验员更加便捷的将原理图信息输出到系统当中,全面的获得仿真电路的各种参数,也可以在对电路进行操作的时候引入其他的设备仪器,如电压表、万用表、函数发生器、波特率绘图仪等设备和仪器。在虚拟电子实验室中使用模拟仿真技术,能够更加有效、准确的观察到电路中的实验现象,还可以观察到随着参数条件的变化而产生电路发生变化的现象。与此同时在这样的观测平台下可以对实物进行对比,使操作变得具有真实性、可比性,并且解决了传统实验下设备不齐全,不充足的根本性问题。
2、模拟仿真技术在电子电工实验中的优势
2.1实验操作过程中的优势
在模拟仿真的技术中,由于所有的设备仪器以及元件都与实物相同,从而在进行实验操作时可以得到更加直观以及真实的实验结构,同时也提高了实验员进行实验的效率。利用模拟仿真技术可以将电子电工实验中一些抽象的知识概念变得具体化,增强了实验员对电路的理解能力,在实验员实验中提供了便利性,同时也使实验员脑海中留下更加深刻的印象,大大提升了实验的效率。
2.2实验操作成本中的优势
在传统实验中,由于电子电工元件的数量以及类型都非常的多,从而导致电子电工实验室的资金受限,无法全部备齐各种设备仪器以及元件,并且对于这些设备仪器进行维修也是一笔很大的开销。与此之外,如果要对设备仪器进行维修的话需要找出故障、分析故障,则会耗费大量的时间和人力,而通过使用模拟仿真技术可以为实验者提供虚拟元件和虚拟仪器,没有设备维护,从根本上解决了实验室经费问题,同时实验者可以通过对虚拟元件参数的修改来实现仿真实验,使整个实验过程变得更加便捷、方便。
2.3增强电子电工实验的安全性
在传统的电子电工实验中,实验员经常要与电压以及电
流打交道,从而使实验员暴露在一个不安全的实验环境中,
在这样的实验环境下,实验人员的人身安全是无法保证的,例如实验员在连接电源设备的时候,如果电路发生了短路就很容易引起火花导致火灾的发生。而通过模拟仿真技术的介入使实验员在一个虚拟的环境中进行各项实验,从根本上避免了一些不安全的因素,给实验员提供了一个安全的实验环境,同时也使电子电工实验中的安全性得到了保障。
2.4提高和培养电子电气实验实验者的创新能力
由于传统电子电工实验下实验室一些设备仪器的匮乏以及存在一些安全隐患,实验人员不可能发挥创新能力,提高实验热情,同时,也不能保证实验人员在实验过程中的安全。而模拟仿真技术完全可以避免掉这些因素,消除实验员实验时怕损坏设备仪器的顾忌心理,让实验员大胆尝试、大胆进行电子电工实验,另一方面也为实验员提供种类、数量更多的设备仪器及元件,为实验人员提供更多的实验空间,同时提高实验人员的创新能力,激发他们的实验热情。除此之外,模拟仿真技术也可以更加形象的将一些数据进行模拟,给实验员的自主实验能力带来了极大的提升和帮助。
3、模拟技术在电工实验中的实验内容
采用模拟仿真技术对电路进行了实验。首先,将实验电路的基本信息输入到虚拟电子实验室,而对于元件参数只要跟之前设定好的参数一致就可以,然后,利用仿真软件对电路进行分析,包括电路的静态特性、动态特性和传输特性,分析后,根据所需数据输出并打印。
譬如,对于在实践应用中,先设定好电路实验的相关步骤以及实验中元件的参数,然后通过实验对实际电路进行测量,再对测量的结果进行数据输出并且相互比较,同时对数据进行分析,最后找出数据存在差异的地方。通过对数据参数进行调整和修改、使用模拟仿真软件对实验进行分析,这种形式是由模拟到现实,然后由结果到模拟结果的过程。通过电子与电气实验的仿真技术,使理论知识和实际应用更加全面地结合起来,实验人员可以促进对电子与电气实验的系统理解和知识获取。
虚拟电子实验室可以模拟和分析混合电路、数字电路和模拟电路的基本性能。分析方法的应用应以SPICE程序和对象网络技术为基础,建立构件模型库。首先,实验者要收集素材对电路图进行设计,从示波器读取电路中的每个元件的参数信息,并将理论结果与使用其他测量仪器监测和分析电路中的测量数据的结果进行比较。如果模拟结果与实际结果之间存在较大差异,则可通过调整输入的元件参数,更正相关数据并再次输出结果来获得更加准确的结果。
4、模拟仿真技术在电子电工中的实践应用
在当前电子电工这个领域中,模拟仿真技术被众多实验员广泛的应用,许多实验员对这种新技术表现出极大的兴趣,而模拟仿真技术中的设备仪器以及元件与现实中实物的差别是微乎其微的,从而使实验员能准确地进行实验和观察。另一方面,实验员根据系统提示的错误代码就可以对错误的参数进行修改,模拟仿真技术在实验中去模拟元件的特性与实物实验中元件的特性具有一些相似性,并且仅仅通过修改元件、仪器参数就可以将传统实验过程中一些繁琐的步骤取而代之,缩短了实验时间、提高了实验的效率。例如,实验员在对RC电路的直流暂态过程进行分析的时候,由于暂态过程会出现电流过大或者电压过大,从而很大几率会导致电路的损坏,所以为了使实验员能更加直观的观察到电容上的波形,和电路中RC的变化,可以采取EWB的方式进行实验观察,解决了传统电子电工实验中操作的不方便的问题。除此之外,模拟仿真技术在电子电工实验的过程中,可以采用人机进行沟通交流,使每位实验员可以独自去操作以及实验,再通过模拟仿真软件进行实验分析,最后再相互比较实验结果和理论结果的差异性。对于一些理论知识,实验员也可以使用模拟仿真技术来进行加以论证,从而加深实验员对电子电工实验的理解能力和分析能力。
另一方面,模拟仿真技术与传统电子电工实验不同之处在于不需要专业的实验室,只需要在计算机上使用模拟仿真软件就可取代传统电子电工实验中繁琐的实验过程,并且随之网络多媒体的迅速发展,对模拟仿真技术也提供了更加便利的平台去进行电子电工实验,对实验员进行全新方式的指导,实验员可以通过多媒体进行实验结果的分享与交流。
5、结论
仿真技术在电子和电气实验中具有显著的优势,它从根本上解决了传统电学实验的弊端,为实验人员进行电学实验提供了便利。给实验员提供更大的实践空间,通过使用仿真模拟件来使实验员更加熟练地掌握电子电工实验的相关内容及实验步骤,这也加深了实验者对基本知识概念的理解和解决实验问题的思维方式,激发了实验员的实验热情,同时也消除了实验员在传统电子电工实验中的安全隐患。


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