模擬設(shè)備在電子電工實驗中的作用

楊嶸

摘 要隨著時代的發(fā)展，電子電工實驗的載體開始出現(xiàn)明顯變化，一方面，固有的一些硬件設(shè)備在實驗室當(dāng)中的部分課題選擇中仍然扮演著非常重要的角色；另一方面，以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為首的軟件開始逐漸成為電子電工實驗的發(fā)展主流，在這里面，更為先進(jìn)更為開放式的實驗設(shè)備，即模擬實驗設(shè)備開始成為各大實驗室更為樂衷使用的方式。本文將以模擬設(shè)備上的實驗為主題，對非硬件實驗進(jìn)行分析，對模擬設(shè)備在電子電工當(dāng)中的作用和實踐意義進(jìn)行探索，并提出可供借鑒的使用路徑。

【關(guān)鍵詞】模擬設(shè)備 電子電工實驗 作用探析

電子電工技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越證明電子電工實驗室并非是一個封閉的密閉空間，而是和外界具有眾多交流的信息集結(jié)體和創(chuàng)新平臺?；诳焖侔l(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，很難將電子電工實驗室仍然置于傳統(tǒng)的運營和實踐模式。因此，應(yīng)當(dāng)考慮在充分運用大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行模擬設(shè)備軟件的建設(shè)，減少各類電子元器件的耗損，為各類實驗提供個性化定制，提高實驗的成功率和操作性。

在技術(shù)的發(fā)展歷程中，傳統(tǒng)電子電工實驗一般是基于眾多硬件設(shè)備，對多項或者一項電子裝備進(jìn)行操作，一般和計算機一樣有著端口、開關(guān)等輸入裝置，有著實際操作界面、顯示器等多項輸出裝置。按照既定的設(shè)置，能夠?qū)Χ鄠€電子信號進(jìn)行匯總、集聚、分析、輸出等動作，可以說這些操作行為都是依托在硬件設(shè)備上的，它的規(guī)格和數(shù)據(jù)難以隨機變動，只能是單項傳遞數(shù)據(jù)。這種單線程的固定程式設(shè)備已經(jīng)越來越無法適應(yīng)當(dāng)今大數(shù)據(jù)形勢下的多種信號處理需求。在這一背景下，模擬設(shè)備應(yīng)運而生。

模擬設(shè)備說到底是依托最新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)出現(xiàn)，依靠信息數(shù)據(jù)和電子信號，能夠最大限度容納軟硬件不同型號和格式，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)處理的便捷、個性化和多線程的一種存在于計算機當(dāng)中的實驗室。不同于以前傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)設(shè)備，而是模擬實驗設(shè)備，是一種超越了萬用表之類的存在的信息技術(shù)的集合體。它具有眾多顯著特點：

（1）模擬設(shè)備“船小好調(diào)頭”。從體量上來看，模擬設(shè)備不同于傳統(tǒng)的電子元器件，具有眾多的處理手段和渠道，能夠從更為全面的角度反映出一項實驗所需要體現(xiàn)出的信息。傳統(tǒng)的實驗室設(shè)備大多屬于獨立系統(tǒng)，用途指向非常明確，無法實現(xiàn)兼容；但是在模擬設(shè)備中相對要方便很多，只需要在計算機上更換相對應(yīng)的程序就可以實現(xiàn)處理方向的更改，只要使用者有能力對軟件進(jìn)行更新和改進(jìn)，就可以按照自己意愿修改實驗的方向和要求。

（2）模擬設(shè)備有著更強大的“大腦”。模擬設(shè)備是依托于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計算機技術(shù)發(fā)展而成，它既能夠在強大的CPU支撐下進(jìn)行多線程的運算，也能夠在進(jìn)行電子信號多束輸入的同時深度開展數(shù)據(jù)處理和分析復(fù)制。在電子電工實驗中，電子信號的衰減大多是由于硬件設(shè)備的過濾出現(xiàn)的，這一點在模擬設(shè)備中能夠?qū)崿F(xiàn)有效避免。

（3）模擬設(shè)備有著更加健康的“身體”。之所以說模擬設(shè)備更加健康，不是指它的質(zhì)地和內(nèi)部構(gòu)造，而是因為傳統(tǒng)電子電工實驗設(shè)備更多的是在于電子元器件的集合體，是特定廠家生產(chǎn)的實體產(chǎn)品，一旦出現(xiàn)問題，只能回廠維修，甚至?xí)痣娮釉O(shè)備的損耗，從而影響到實驗結(jié)果的有效性和成功率。但是模擬設(shè)備卻能夠很好避免這一點，它可以和計算機硬件、各類電子電器軟件等前沿的科技成果相融合，可以無需維修人員，實驗員本人就可以參與信息數(shù)據(jù)的收集匯總和分析處理，可以直接控制各類測試數(shù)據(jù)的整合和指標(biāo)調(diào)整，從而設(shè)定出最符合實驗軌跡的科學(xué)方案。

（4）模擬設(shè)備有著更加低廉的“造價”。相比傳統(tǒng)電子電工設(shè)備高昂的設(shè)備成本和快速的設(shè)備折舊，模擬設(shè)備的成本相對較低，并且能夠快速更新，及時追趕上最前沿的發(fā)展。這樣一來，電子儀器的操控能力和模擬設(shè)備的運算能力相融合，為實驗室整體設(shè)備成本縮減提供了條件。

基于以上幾個優(yōu)勢，可以看出，在未來的電子電工實驗室中，模擬設(shè)備的運用頻次會出現(xiàn)較大幅度增長。本文在研究中發(fā)現(xiàn)，模擬設(shè)備的發(fā)展離不開三個特定要素：

（1）快速便捷的軟件是核心要素。在電子實驗中只有軟件的作用達(dá)到了實驗標(biāo)準(zhǔn)的閥值，才能在電子儀器中充分發(fā)揮數(shù)據(jù)運算處理的作用，使冷冰冰的電子元器件擁有一定的智能生命，所以，軟件是模擬設(shè)備中最具戰(zhàn)略意義的要素。雖然當(dāng)前大多數(shù)的模擬設(shè)備都可以采用強有力的運算功能，但是仍然需要與電子電工技術(shù)發(fā)展相契合，與實驗室硬性標(biāo)準(zhǔn)要求相符合。這就需要軟件編程過程中就充分考慮到聲光電等電子信號的多種因素，科學(xué)設(shè)計軟件。

（2）方便取放替換的模塊是必備要素。雖然模擬設(shè)備的核心是軟件，但是與軟件相適應(yīng)的也有PCI、1394總線等硬件部分。要實現(xiàn)模擬設(shè)備的高效運行，就必須使這些硬件盡可能小、精，盡可能普遍化、模塊化，能夠隨時進(jìn)行替換，這樣一是便于進(jìn)行測試和數(shù)據(jù)采集運算的統(tǒng)一性，二是便于進(jìn)行維護(hù)和調(diào)試更改，可以滿足更大群體的需求。

（3）功能強大的集成模塊是關(guān)鍵要素。模擬設(shè)備要發(fā)揮作用，就要實現(xiàn)軟硬件的對接，實現(xiàn)計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和電子電工技術(shù)的全面對接，這就需要一個樞紐平臺，也就是盡可能完備的集成模塊，盡可能多的接入口和測試通道。這樣一來，實驗者可以按照自己的需求，和模擬設(shè)備進(jìn)行多次對接測試，來采集數(shù)據(jù)和信號，最終按照相關(guān)性進(jìn)行匹配。

模擬設(shè)備如果能夠完全具備以上三個要素，那么就可以在電子電工實驗中發(fā)揮相當(dāng)不俗的作用。然而，這并不是模擬設(shè)備發(fā)展的終點。在研究中我們發(fā)現(xiàn)，隨著模擬設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合日益深入，實驗室開始不再局限于一所高校、一個研究所、一間房屋，而是開始向日常生活延伸，向手機、平板等計算機終端延伸，部分實驗在設(shè)定好環(huán)境和指標(biāo)后甚至可以在手機上進(jìn)行全部的操作。這樣一來，開放式的實驗環(huán)境、多角度的實驗途徑選擇，都為模擬設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展提供有力支撐。

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作者單位

諸暨技師學(xué)院 浙江省諸暨市 311800