電子電工實(shí)驗(yàn)的模擬仿真技術(shù)研究

高萬(wàn)武

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.173

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，模擬仿真技術(shù)的發(fā)展也極為迅速，而且模擬仿真技術(shù)也被廣泛應(yīng)用到各行業(yè)的發(fā)展中，如，在電子電工實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，不僅可以避免電子電工實(shí)驗(yàn)過(guò)程中材料浪費(fèi)的現(xiàn)象，同時(shí)也能夠有效規(guī)避一些具有危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)操作，進(jìn)一步保證實(shí)驗(yàn)人員的人身安全。另外，模擬仿真電子電工實(shí)驗(yàn)可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，并對(duì)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比觀察，尋求最佳的實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)提升電子電工實(shí)驗(yàn)效率有著重大作用。

關(guān)鍵詞：電子電工 實(shí)驗(yàn) 模擬仿真技術(shù)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）04（b）-0173-02

近些年來(lái)，電子電工業(yè)的發(fā)展蒸蒸日上，為滿足人們的發(fā)展需求，電子電工技術(shù)不斷更新，滿足了人們的發(fā)展需求，當(dāng)然，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于實(shí)驗(yàn)人員時(shí)常會(huì)與高壓電源接觸，存在一定的危險(xiǎn)性。但在模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用下，將徹底打破當(dāng)前的窘狀，該文主要對(duì)電子電工實(shí)驗(yàn)的模擬仿真技術(shù)展開研究，具體研究如下。

1 電子電工實(shí)驗(yàn)的模擬仿真技術(shù)概述

電子電工實(shí)驗(yàn)應(yīng)用很廣，如，在教學(xué)中、科研中、工程中等都被廣泛應(yīng)用，通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)﹄娮与姽みM(jìn)行測(cè)試，尋找其中的弊端并對(duì)其進(jìn)行完善，保證電子電工工程的完善性。但電子電工實(shí)驗(yàn)也會(huì)伴有一定的危險(xiǎn)性，其中包含很多電源電路，如果操作不合理或是操作失誤的話，很容易引發(fā)安全事故，同時(shí)也會(huì)伴有一定的資源損毀，出現(xiàn)資源浪費(fèi)的現(xiàn)象。而電子電工實(shí)驗(yàn)仿真模擬技術(shù)則主要是以模擬仿真技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行電子電工實(shí)驗(yàn)，通過(guò)將所要實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)電子元件仿真，并進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，保證了電子電工實(shí)驗(yàn)的安全性，同時(shí)也避免了電子資源、材料的浪費(fèi)，被電子電工實(shí)驗(yàn)人員所青睞。

電子電工實(shí)驗(yàn)仿真技術(shù)又名“虛擬電子實(shí)驗(yàn)室（EWB）”是Electronics Work Bench的縮寫。EWB的設(shè)計(jì)環(huán)境具有全方位集成理念，界面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、直觀，而且虛擬電子設(shè)備也非常齊全，在模擬仿真系統(tǒng)中不僅提供了4種掃描分析軟件和14種分析工具，同時(shí)該系統(tǒng)中還設(shè)置了8000多的元器件模型，利用其環(huán)境進(jìn)行電子電工實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虮ＷC各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及元件的齊全。另外，使用模擬仿真技術(shù)前，為了更好地滿足用戶的實(shí)驗(yàn)需求，可以輕松地將電子電工原理圖等相關(guān)信息輸入到模擬仿真系統(tǒng)中，然后再接通電源，實(shí)現(xiàn)對(duì)電子電路各項(xiàng)參數(shù)的全面仿真，還可以將函數(shù)發(fā)生器、頻譜儀、波特圖儀、電壓表、邏輯分析儀、萬(wàn)用表等引入電路操作。模擬仿真環(huán)境下所有引入的實(shí)物形態(tài)、相似度非常高，而且，在實(shí)驗(yàn)觀測(cè)過(guò)程中與實(shí)物布置的平臺(tái)極為相似，具有較強(qiáng)的真實(shí)感。

2 電子電工實(shí)驗(yàn)?zāi)M仿真技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

模擬仿真技術(shù)應(yīng)用于電子電工實(shí)驗(yàn)中具有多方面的優(yōu)勢(shì)，其中包括在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)、在實(shí)驗(yàn)成本方面的優(yōu)勢(shì)等，下面進(jìn)行詳細(xì)分析。

2.1 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)

通過(guò)以上的分析了解到，電子電工實(shí)驗(yàn)?zāi)M仿真技術(shù)所仿真出來(lái)的元件、設(shè)備儀器等幾乎與實(shí)體物件相近，進(jìn)一步保證電子電工實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性，以及保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果更符合實(shí)際發(fā)生情況。另外，在采用模擬仿真技術(shù)進(jìn)行電子電工實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)其中各項(xiàng)儀器、設(shè)備、元件等進(jìn)項(xiàng)相應(yīng)操作時(shí)，極少受到外部環(huán)境所影響，進(jìn)一步提升了電子電工實(shí)驗(yàn)的效率，保證實(shí)驗(yàn)的可行性。例如，在電流實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以利用模擬仿真技術(shù)將整個(gè)電流的流程更直觀、形象、生動(dòng)的體現(xiàn)出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)抽象事物、概念性事物直觀化、具體化，更能加深實(shí)驗(yàn)在人腦海中的印象，同時(shí)為人們對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀測(cè)、記憶以及探究等提供了更多數(shù)據(jù)保障。此外，在利用模擬仿真技術(shù)進(jìn)行電子電工實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，所有實(shí)驗(yàn)涉及到的因素都是模擬出來(lái)的，也就避免了實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中與強(qiáng)電接觸，保證實(shí)驗(yàn)的安全性，而且實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也不需要焊錫、安裝等相關(guān)操作，徹底規(guī)避了一些風(fēng)險(xiǎn)操作，進(jìn)一步保證實(shí)驗(yàn)操作的安全可靠性。

2.2 實(shí)驗(yàn)成本的優(yōu)勢(shì)

眾所周知，在電子電工實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)需要大量的實(shí)驗(yàn)資源，如，元器件、儀器設(shè)備等，每次實(shí)驗(yàn)都會(huì)產(chǎn)生一定的成本，而且還不能保證一次實(shí)驗(yàn)成功，其中會(huì)消耗大量的實(shí)驗(yàn)元器件，從而造成大量的實(shí)驗(yàn)成本。而在模擬仿真技術(shù)環(huán)境下，可以直接仿真電子電工實(shí)驗(yàn)所需要的各項(xiàng)儀器、設(shè)備、元件等，并在模擬環(huán)境下進(jìn)行相應(yīng)的安裝操作，以及對(duì)安裝進(jìn)行調(diào)試和分析，運(yùn)用這種模擬仿真分析，不僅能夠更清晰地觀看各個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，同時(shí)也便于為使用者提供充分的分析，更有利于提升電子電工實(shí)驗(yàn)效率。電子電工實(shí)驗(yàn)?zāi)M仿真技術(shù)中所使用的各項(xiàng)儀器設(shè)備、元件等與實(shí)體極其相近，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并沒(méi)有太大的出入，基本一致，而在整個(gè)模擬仿真實(shí)驗(yàn)中并未使用任何元器件、設(shè)備等，同時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生元器件等實(shí)驗(yàn)材料的消耗，避免了實(shí)驗(yàn)后對(duì)設(shè)備、儀器等方面的維護(hù)管理，大大降低電子電工實(shí)驗(yàn)成本?？梢?jiàn)，在電子電工實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，科學(xué)地使用模擬仿真技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)成本的節(jié)約，從而實(shí)現(xiàn)電子電工實(shí)驗(yàn)的順利實(shí)施和高質(zhì)量完成。

3 電子電工實(shí)驗(yàn)中模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用研究

通過(guò)以上的分析了解到模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)提升實(shí)驗(yàn)效果有著極大作用。由于每項(xiàng)電子電工實(shí)驗(yàn)的不同，因此在進(jìn)行模擬仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，必須做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作。例如，在開展電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先需要將電路的信息輸入到電子電工虛擬實(shí)驗(yàn)室，以及將相關(guān)的元器件參數(shù)輸入其中，再通過(guò)模擬仿真軟件對(duì)電路的動(dòng)態(tài)特性、靜態(tài)特性、傳送特性等相關(guān)電路特性展開全面的分析，再將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果按照相關(guān)的要求打印。在分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中存在不足，或有需要改進(jìn)的地方，可以再次進(jìn)行模擬仿真實(shí)驗(yàn)，直到確定最佳實(shí)驗(yàn)方案。

另外，在實(shí)際中可以以前面設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)參數(shù)作為實(shí)驗(yàn)依據(jù)，并對(duì)比模擬實(shí)驗(yàn)的輸出結(jié)果以及電路測(cè)量狀況等，根據(jù)結(jié)果的對(duì)比找到不同之處，再重新調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù)重新進(jìn)行模擬分析，再利用模擬仿真軟件進(jìn)行深入的實(shí)驗(yàn)分析。整個(gè)過(guò)程是從模擬到實(shí)況，結(jié)果至模擬結(jié)果的過(guò)程，這種實(shí)驗(yàn)流程更能深入地認(rèn)識(shí)電子電路基本原理，對(duì)培訓(xùn)實(shí)驗(yàn)人員的分析問(wèn)題、處理問(wèn)題等能力有著極大作用。從這個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)中不難發(fā)現(xiàn)，利用模擬仿真技術(shù)進(jìn)行電子電工實(shí)驗(yàn)，可以將理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來(lái)，從而促進(jìn)實(shí)驗(yàn)人員更熟練地理解和掌握相關(guān)電子電工知識(shí)。

除此之外，模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，對(duì)分析電路性能也極為有利，當(dāng)然，在設(shè)置具體分析方法時(shí)，應(yīng)充分運(yùn)用SPICE程序以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，共同創(chuàng)建電子電工元器件庫(kù)模型，才能更好地進(jìn)行電子電工模擬仿真實(shí)驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

該文主要針對(duì)電子電工實(shí)驗(yàn)的模擬仿真技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)方面的分析和探討。通過(guò)該文的研究，我們了解到，模擬仿真技術(shù)的運(yùn)用所帶來(lái)的效果是非常顯著的，其優(yōu)勢(shì)更是傳統(tǒng)電子電工實(shí)驗(yàn)所無(wú)法比擬的，如，避免實(shí)驗(yàn)材料浪費(fèi)、保障實(shí)驗(yàn)人員的安全性、多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比等。當(dāng)然，在未來(lái)發(fā)展中，電子電工實(shí)驗(yàn)?zāi)M仿真技術(shù)不能止步于此，應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)的實(shí)際發(fā)展情況不斷更新技術(shù)，切實(shí)促進(jìn)電子電工業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也不斷地推動(dòng)我國(guó)社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步。

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