模擬仿真技術(shù)在電子電工實驗中的應(yīng)用

吳樺

摘要 在長期的電工實驗中由于知識儲備少和操作技術(shù)的不熟練，導(dǎo)致了實際操作中復(fù)雜問題的出現(xiàn)，實驗頻繁性的失敗。為了解決實驗操作中存在的問題，引進了模擬仿真技術(shù)，經(jīng)過運用發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)有效改善了實驗中的錯誤，消除了潛在的安全隱患，提高了電子電工實驗的可操作性和成功性，本文就這一課題展開了深入的研究探索。

【關(guān)鍵詞】仿真技術(shù) 電子電工 操作實驗 研究探討

仿真技術(shù)在實際中的投入使用，一改從前電子電工實驗的常態(tài)，使得實驗過程的安全性、有效性和科學(xué)性都有了最基本的保證。除此之外，模擬仿真技術(shù)在應(yīng)用到實驗操作中時，呈現(xiàn)出了與實際效果相近的狀態(tài)。這不僅保證了實驗的順利進行，也促進了相關(guān)管理技術(shù)的完善，為行業(yè)的發(fā)展提供了前進的動力。為了解這一課題的實際作用，我們展開了詳盡的研究。

1 電子電工模擬仿真技術(shù)的含義

Electronics Work Bench是由加拿大成功研發(fā)出來的，簡稱EWB，又名“電子設(shè)計工作平臺”或者是“虛擬電子實驗室”，安裝包空間不大，約15M。EWB擁有全方位的集成理念、直觀的用戶界面以及豐富齊全的虛擬電子設(shè)備。用戶在使用時操作簡便，能夠輕松地將原理圖信息輸入，在通電后，就能夠?qū)崿F(xiàn)對電路的仿真，還可引入其它儀器設(shè)備。因此在整個的操作過程中仿真度極高，能夠有效、準確地觀察電路的工作狀態(tài)。

2 模擬仿真技術(shù)應(yīng)用在電子電工實驗中的優(yōu)點

2.1 儀器的相似度高

仿真技術(shù)采用的儀器和元件與實際試驗中所采用的器材相似度極高，避免了實驗因器材不同而產(chǎn)生的影響，保證其真實性，且不存在其他干擾因素，這樣以來便可確保實驗的順利進行，保證了實驗的有效性。

2.2 模擬實驗形象直觀

模擬實驗完全切合實際電子電工實驗中的各個流程環(huán)節(jié)，虛擬系統(tǒng)保證了實踐中各個流程的統(tǒng)一協(xié)調(diào)性，將實驗中所涉及到的理論知識完美的呈現(xiàn)了出來，這樣的操作實踐過程會使實驗人員充分了解到和掌握相關(guān)的技能與知識。

2.3 仿真實驗安全性強

在實驗中經(jīng)常由于工作人員的專業(yè)知識不扎實、操作技能不達標，經(jīng)常會出現(xiàn)各種各樣的問題，因為涉及到強流電，甚至?xí)霈F(xiàn)威脅到生命安全的情況。但是模擬仿真技術(shù)的運用，就徹底改變了這種情況。因為在虛擬的電子實驗室里，所有的器材和操作過程都是仿真的，不存在實際實驗中的各種危險，所以是不會對實驗人員造成任何威脅的，更不會出現(xiàn)火災(zāi)等其它事故。

2.4 仿真技術(shù)操作簡單、方便

在運用模擬仿真技術(shù)進行電子電工的相關(guān)實驗時，可以隨時、隨地、方便、快捷地調(diào)出任何元件的模擬器，進行操作練習(xí)，使得實驗人員能夠熟練掌握實驗中的各個流程以及器材的使用。這樣經(jīng)過多次反復(fù)的練習(xí)，操作人員便會將實驗相關(guān)的知識和技能做到了然于心，從根本上保證了實驗的高效性。再加上模擬設(shè)備和器材與真實實驗中器具相似程度高，所以模擬與實踐的結(jié)果是相似的，使得學(xué)習(xí)人員產(chǎn)生了身臨其境的感受。而且該技術(shù)的應(yīng)用極大地節(jié)約了實際實驗中的各種時間和成本耗費，不僅利于練習(xí)人員的時間管理也在一定程度上提高了電子工業(yè)的經(jīng)濟效益。

2.5 模擬仿真技術(shù)能提高實驗人員的創(chuàng)新能力

在進行仿真操作過程中激發(fā)實驗人員的創(chuàng)造力，有助于工作人員發(fā)現(xiàn)實驗中的問題，積極探索新模式，突破傳統(tǒng)實驗的局限性。還有就是在實驗過程中，有部分器材價格昂貴，不能輕易進行操作，而仿真技術(shù)的應(yīng)用就突破了這些局限性，可以大膽的進行試驗，自由交流，這樣實驗人員也能夠得到更加深刻的體會。

3 操作過程

操作過程中對電路的相關(guān)信息、元件參數(shù)輸入等進行特性分析，例如：電路的靜態(tài)、傳輸?shù)?，將結(jié)果打印輸出，通過交換操作找到最合適參數(shù)，打印輸出。將結(jié)果與實際操作中的數(shù)據(jù)進行比較，找出差異，在仿真軟件中進行詳細的分析，實現(xiàn)理論與實踐、模擬與實際的完美結(jié)合，增強對電子電路的理解和分析解決問題的能力，從而更好的實現(xiàn)知識的系統(tǒng)化和科學(xué)化。

模擬仿真技術(shù)可以實現(xiàn)對電路、數(shù)字電路和混合電路的模擬和研究。并且利用相關(guān)的技術(shù)分析和計算機程序，構(gòu)建起科學(xué)的管理模式。該模型的好處就是在輸入電路圖接通電源后，系統(tǒng)能夠自動的進行監(jiān)測和分析，然后將不符合實際的參數(shù)進行修改再次輸出，直達達到理想結(jié)果。

仿真技術(shù)在實際的生活中有著十分廣泛的應(yīng)用前景，例如利用EWB軟件設(shè)計的直流穩(wěn)壓電源實驗電路，因為城市供電采用的是交流電，所以必須將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，一般情況是由電源變壓器、整流電路、濾波電路以及穩(wěn)壓電路組成。如圖l所示。

關(guān)于直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計的原理，其中整流電路的作用是利用二極管的單向?qū)щ娦?，將交流電變成含有直流成分的單向脈動直流電。整流環(huán)節(jié)流程如圖2。

濾波電路的作用是利用電容、電感的儲能特性，將脈動直流電壓中的脈動成分濾除，得到較為平滑的直流電壓。濾波環(huán)節(jié)流程如圖3。

穩(wěn)壓電路的作用就是使得直流電源的輸出電壓穩(wěn)定，減少由于電網(wǎng)電壓變化或負載變化時輸出電壓的影響。穩(wěn)壓環(huán)節(jié)的具體流程如圖4。

嚴格監(jiān)測各個環(huán)節(jié)的操作，遵守相關(guān)標準，才能達到實驗的最終目的。

4 在實踐中的具體運用

目前在實際教學(xué)工作中該技術(shù)深受教師的親睞。在學(xué)生群體中頗具影響力，能夠調(diào)動學(xué)生的積極性，再加上模擬仿真技術(shù)的相似度高，致使學(xué)生能夠迅速掌握相關(guān)實驗知識，一改從前學(xué)習(xí)效率低下的情況。并且現(xiàn)階段學(xué)校已經(jīng)擁有了眾多的高科技教學(xué)設(shè)備，所以該技術(shù)在教學(xué)中的可行性十分的大。

在實驗教學(xué)的課堂中充分利用計算機的相關(guān)知識和技能，讓每個學(xué)生都有機會參與到仿真實驗中，在模擬實驗中進行電子電工操作環(huán)節(jié)中的各個技術(shù)崗位的體驗，使其對實驗過程中的每一個步驟都達到精準無誤的操作水平，同時也讓學(xué)生學(xué)會在仿真實驗中發(fā)現(xiàn)問題，并積極的通過分析、思考解決操作中出現(xiàn)的各種故障。教師也要及時的鼓勵學(xué)生，通過創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生深刻了解到電工行業(yè)的各種理論與新技術(shù)，從而豐富學(xué)生的知識儲備，提高在實際實驗方面的操作水平，為踏入該行業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。

5 總結(jié)

本文通過對模擬仿真技術(shù)在電子電工實驗中的應(yīng)用探討可知，模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用徹底改變了傳統(tǒng)的電子電工實驗狀態(tài)，而且通過在仿真實驗中的反復(fù)練習(xí)和學(xué)習(xí)，使得行業(yè)人員擁有了最豐富的知識儲備和最先進的操作技能，改變了從前一知半解的狀態(tài)，對實驗操作流程更加的熟稔，進一步提高了實驗人員的綜合能力，為實驗過程提供了更加廣闊的操作空間和發(fā)展空間，也為后續(xù)的研究提供了堅實可靠的數(shù)據(jù)來源。

參考文獻

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