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模擬仿真技術(shù)對電子電工實(shí)驗的作用論文
摘要：在高職院校中，由于學(xué)生對相關(guān)設備認識程度不足且動(dòng)手能力欠缺，使得電子電工實(shí)驗的失敗情況時(shí)有發(fā)生，這樣對設備會(huì )產(chǎn)生一定的損害，學(xué)生的人身安全無(wú)法得到保障，而模擬仿真技術(shù)的應用可以有效解決上述問(wèn)題，為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)良好的虛擬實(shí)驗環(huán)境，在確保實(shí)驗進(jìn)行的同時(shí)保證了學(xué)生的安全。本文對EWB做了簡(jiǎn)單介紹，從模擬仿真技術(shù)的特點(diǎn)出發(fā)，分析了模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗中的作用。
關(guān)鍵詞：模擬仿真技術(shù)；電子電工實(shí)驗；應用
引言
電子電工專(zhuān)業(yè)是應用性、實(shí)踐性比較強的專(zhuān)業(yè)，因此實(shí)驗環(huán)節是必不可少的，同時(shí)對學(xué)生的知識運用能力、實(shí)踐操作能力、思維能力等都有著(zhù)積極作用。但是在實(shí)驗的操作過(guò)程中，實(shí)驗失敗的情況時(shí)有發(fā)生，這種情況下，既增加了設備損害的幾率，又會(huì )對進(jìn)行實(shí)驗操作學(xué)生的人身安全產(chǎn)生威脅，因此將模擬仿真技術(shù)應用到電子電工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中就顯得尤為重要了，一方面它可以有效避免因實(shí)驗失敗造成的儀器損壞等現象的發(fā)生，另一方面它還可以為學(xué)生提供真實(shí)的實(shí)驗環(huán)境，保護了學(xué)生的人身安全。
1EWB概述
EWB被稱(chēng)為電子的“設計工作平臺”或“虛擬電子實(shí)驗室”，由加拿大Interac-tiveimagetechnologiesesltd開(kāi)發(fā)出來(lái)的，在安裝時(shí)對空間要求不高，大約占有15M。EWB集成設計環(huán)境較為全面，且整個(gè)用戶(hù)界面設計較為合理，它包含的虛擬電子設備和元器件都比較豐富，因此可以完成多類(lèi)型的原理圖輸入。當電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，可以輸入電路的各種參數模擬；同時(shí)它還可以將示波器、電壓表、測電儀等儀器設備引入到電路中，方便對電路的觀(guān)察。EWB還包含了14種分析工具和4種掃描工具，這樣用戶(hù)可以通過(guò)設備直觀(guān)看到電路的運行狀態(tài)。同時(shí)它還可以對電路的靈敏度和穩定性進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，有效避免因電路不穩定影響實(shí)驗效果。此外，EWB還能為用戶(hù)提供元器件的精確尺寸和相關(guān)參數。
2模擬仿真技術(shù)特點(diǎn)介紹
由于模擬仿真技術(shù)是以實(shí)際實(shí)驗環(huán)境為參考，以先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)為手段，將實(shí)際實(shí)驗過(guò)程中的各因素建立在網(wǎng)絡(luò )平臺當中的，因此具有以下突出特點(diǎn)：第一，具有檢驗分析等特點(diǎn)。通常來(lái)講，學(xué)生在進(jìn)行電子電工實(shí)驗過(guò)程中，就必須依靠完整的電路實(shí)驗設計為基礎，因此學(xué)生需要利用計算機技術(shù)，來(lái)對電路實(shí)驗進(jìn)行設計。設計環(huán)節完成后，則可以通過(guò)模擬仿真技術(shù)，來(lái)對設計完成的電路進(jìn)行檢驗與分析，看其是否存在設計不合理等情況的存在，從根本上減少后期實(shí)驗失敗情況的發(fā)生頻率。同時(shí)在對設計方案進(jìn)行檢驗與分析時(shí)，也可利用模擬仿真技術(shù)的上述特點(diǎn)，確保設計方案的可行性，為后期的創(chuàng )新性實(shí)驗奠定良好的基礎，從而有效減少因失敗造成的儀器損壞等問(wèn)題；第二，模擬仿真技術(shù)具有實(shí)驗演示等特點(diǎn)。部分高職學(xué)校由于受自身實(shí)際情況的限制，因此會(huì )存在實(shí)驗室使用緊張等情況的發(fā)生。在此背景下，利用模擬仿真技術(shù)的實(shí)驗演示等特點(diǎn)，學(xué)生就可以在虛擬環(huán)境中完成電子電工實(shí)驗，有效緩解了高職院校資源欠缺的情況。另外，學(xué)生還可以利用此特點(diǎn)完成對下節所學(xué)課程內容的預習，加強學(xué)生對下節所學(xué)知識的印象，從而有效減少在進(jìn)行實(shí)驗操作過(guò)程中的實(shí)驗事故的發(fā)生頻率。
3模擬仿真技術(shù)下的電子電工實(shí)驗內容
對于進(jìn)行實(shí)驗的電路，采取了以仿真軟件作為理論分析的主要工具，首先要輸入電路的實(shí)驗信息。組件的參數輸入以之前設計好的參數進(jìn)行，通過(guò)軟件分析電路特性，如邏輯關(guān)系、傳輸特性，隨后進(jìn)行輸出和打印。使用合作對話(huà)、交換等方式，在確保電路處于最佳工作條件時(shí)，對元件進(jìn)行測試并確定其參數，再次進(jìn)行輸出和打印。例如，在實(shí)際應用過(guò)程中，可以以之前設計實(shí)驗參數為基礎，將計算機得出的電路測試情況與實(shí)際測量情況做比較，找出兩者之間的差異。然后改變現有參數，以仿真軟件為主要方式對其進(jìn)行再次分析。在這個(gè)過(guò)程中，電子電路的基本原理能夠得到更深層次的理解，對測試人員分析和解決問(wèn)題能力的提升也有一定的幫助。通過(guò)對上述方式的應用，使理論知識和實(shí)踐經(jīng)驗得到了有效整合，對推動(dòng)知識的整體化與統一化有著(zhù)重要意義。在EWB中，不僅可以對混合電路、數字電路進(jìn)行仿真，而且還能對仿真出的電路性能進(jìn)行分析。同時(shí)在設置分析方法時(shí)，應靈活運用Spice程序和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從而推動(dòng)元器件庫模型建立的完成。實(shí)驗者要根據實(shí)際需求進(jìn)行線(xiàn)路圖的設計，打開(kāi)電源，這樣電路中的參數值就可以通過(guò)示波器直接反映出來(lái)，方便讀取。然后更換測繪儀器，對所得出數據進(jìn)行再一次的測量與分析，并將此次所得結果與上述結果進(jìn)行比較。如果兩者之間數據相差較大，那么應繼續對輸入的參數進(jìn)行調整與更正，并對相關(guān)數據進(jìn)行修改，再次進(jìn)行結果運算與輸出，以確保結果的準確性。
4模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗中的作用
4.1對設備安全以及學(xué)生人身安全有一定的保障作用
在高職院校電子電工專(zhuān)業(yè)中，通常都會(huì )使用到電流、電壓等方面的知識，而想要提升學(xué)生對電子電工知識的掌握，那么就必須要求學(xué)生進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗，使得自身理論知識得到有效鞏固。眾所周知，電流與電壓的使用不當會(huì )造成多方面的危害，高強度電壓、電流甚至還會(huì )威脅人們的生命安全。如果在電子電工專(zhuān)業(yè)進(jìn)行實(shí)驗的過(guò)程中，學(xué)生在電流連接的過(guò)程中稍有失誤，造成電流連接部位錯誤，那么就極容易發(fā)生線(xiàn)路短路的情況，或者引起火災，嚴重威脅著(zhù)學(xué)生們的生命安全。同時(shí)學(xué)生如果不注重自身操作的規范性，那么就會(huì )直接影響其最終的實(shí)驗效果。例如針對邏輯電路實(shí)驗進(jìn)行操作的過(guò)程中，如果學(xué)生對芯片的安裝位置把握不準確，將芯片放置在了錯誤的位置，那么在接通電路后，芯片溫度就會(huì )急劇升高，從而導致芯片被燒毀。這種情況下，電路實(shí)驗的相關(guān)數據也會(huì )因芯片的燒毀而丟失，如果芯片燒毀嚴重，還會(huì )對整個(gè)操作設備造成嚴重損壞，導致其不能正常使用。而在電子電工實(shí)驗中運用模擬仿真技術(shù)，主要是利用計算機中的EWB仿真軟件來(lái)完成實(shí)驗仿真的[1]，這樣學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗的過(guò)程以及平臺都是在這個(gè)虛擬的實(shí)驗環(huán)境中來(lái)進(jìn)行的，這樣不僅有效避免了因操作不當造成的儀器損害，而且對學(xué)生的人身安全還有保障作用。
4.2為實(shí)際實(shí)驗中不能完成的實(shí)驗提供了平臺
電子電工專(zhuān)業(yè)開(kāi)設實(shí)驗教學(xué)的目的，就是為了使學(xué)生能夠通過(guò)實(shí)驗提高自身對不同電路以及各類(lèi)電路故障表現形式的認識。而想要對電路故障進(jìn)行分析，那么就必須以擁有完善的電路設施以及相應元件為基礎。雖然這些實(shí)驗從理論上來(lái)講是可以實(shí)現的，但是在實(shí)際實(shí)驗中卻無(wú)法完成，或難度較大。但是將模擬仿真技術(shù)應用到電子電工中，則可以實(shí)現一些實(shí)際實(shí)驗中無(wú)法完成的實(shí)驗。具體來(lái)講，在EWB軟件系統中，根據其相關(guān)標準來(lái)對實(shí)驗數據進(jìn)行設置，設置完成后要對EWB軟件中的元器件數據參數進(jìn)行調整，以此為基礎進(jìn)行實(shí)驗。
4.3有效改善傳統電子電工實(shí)驗器件不足的情況
近年來(lái)，我國電子電工技術(shù)獲得了迅猛發(fā)展，因此，相關(guān)電子設備、元器件數量、相關(guān)型號也各有不同，并且不同元器件、不同型號的電子設備都有不同的應用范圍。但是高職院校受自身環(huán)境以及實(shí)際情況的限制，因此在其校園內的實(shí)驗室設置方面，無(wú)法保證元器件、設備的全面性，而是挑選一些基本的來(lái)進(jìn)行有選擇性的購買(mǎi)，因此學(xué)生接觸到的相關(guān)設備以及器件有限，相關(guān)實(shí)驗也無(wú)法有效進(jìn)行。利用EWB仿真軟件可以對上述現象進(jìn)行很好的解決，EWB仿真軟件中包含著(zhù)豐富的元器件模型以及較為全面的電子設備，從而更好的為各類(lèi)實(shí)驗所服務(wù)。并且此軟件中還具有相關(guān)器件搜索功能，學(xué)生在使用過(guò)程中，可以根據實(shí)驗的實(shí)際需求，來(lái)在此軟件中對所需要元器件進(jìn)行搜索。此外，模擬仿真技術(shù)與傳統實(shí)驗過(guò)程相比，其在儀器功能方面也比傳統實(shí)際實(shí)驗中所使用的儀器功能更為全面，這樣在進(jìn)行實(shí)驗的過(guò)程中，如果受到儀器設備等方面的限制導致實(shí)驗無(wú)法進(jìn)行，那么就可以利用模擬仿真技術(shù)，完成實(shí)驗教學(xué)。
5模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗中的具體應用案例
日常生活中，我們常見(jiàn)的搶答器就是以模擬仿真技術(shù)為原型而制作的，當一個(gè)人搶下?lián)尨鹌鏖_(kāi)關(guān)后，其對應的燈就會(huì )亮起。而進(jìn)行后續搶答時(shí)，最初摁下?lián)尨痖_(kāi)關(guān)的人不需要一直保持摁燈狀態(tài)，并且不會(huì )影響后續搶答過(guò)程的進(jìn)行。在上述過(guò)程中，就是利用EWB查找電路設計元件的直接體現[3]。在查找相應元件完成后，就可進(jìn)行后續的電路連接圖。電路連接圖在模擬仿真技術(shù)中有著(zhù)至關(guān)重要的作用，因此要對電路連接給與高度重視，及時(shí)對連接不合理的電路進(jìn)行調整，然后利用模擬仿真技術(shù)來(lái)對搶答器的設計進(jìn)行分析。
6結束語(yǔ)
綜上所述，本文主要對EWB和模擬仿真技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行了詳細的介紹，闡述了模擬仿真技術(shù)下電子電工實(shí)驗內容，并提出了模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗中的作用。高職院校電子電工專(zhuān)業(yè)模擬仿真技術(shù)，不僅可以改變傳統的實(shí)驗方式，避免了傳統實(shí)驗過(guò)程中的一系列問(wèn)題，而且對保證學(xué)生安全，減少儀器損害等具有一定的積極意義。因此高職院校電子電工專(zhuān)業(yè)要對模擬仿真技術(shù)給與重視，并對其進(jìn)行科學(xué)合理的運用，從而有效提升電子電工專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)驗操作水平，使學(xué)生的理論知識與實(shí)驗操作統一發(fā)展。
參考文獻：
[1]秦麗娟.模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗的作用[J].信息與電腦（理論版），2015（03）：1-2.
[2]宋銳.電子電工實(shí)驗中的模擬仿真技術(shù)研究[J].農村經(jīng)濟與科技，2017，28（04）：268，271.
[3]楊嶸.模擬設備在電子電工實(shí)驗中的作用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（11）：105.
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