模擬仿真技術在電子電工實驗中的應用

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的不熟練，導致了實際操作中復雜問題的出現，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，經過運用發現，該技術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。

【關鍵詞】仿真技術 電子電工 操作實驗 研究探討

仿真技術在實際中的投入使用，一改從前電子電工實驗的常態，使得實驗過程的安全性、有效性和科學性都有了最基本的保證。除此之外，模擬仿真技術在應用到實驗操作中時，呈現出了與實際效果相近的狀態。這不僅保證了實驗的順利進行，也促進了相關管理技術的完善，為行業的發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的含義

Electronics Work Bench是由加拿大成功研發出來的，簡稱EWB，又名“電子設計工作平臺”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，就能夠實現對電路的仿真，還可引入其它儀器設備。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。

2 模擬仿真技術應用在電子電工實驗中的優點

2.1 儀器的相似度高

仿真技術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節，虛擬系統保證了實踐中各個流程的統一協調性，將實驗中所涉及到的理論知識完美的呈現了出來，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的技能與知識。

2.3 仿真實驗安全性強

在實驗中經常由于工作人員的專業知識不扎實、操作技能不達標，經常會出現各種各樣的問題，因為涉及到強流電，甚至會出現威脅到生命安全的情況。但是模擬仿真技術的運用，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，更不會出現火災等其它事故。

2.4 仿真技術操作簡單、方便

在運用模擬仿真技術進行電子電工的相關實驗時，可以隨時、隨地、方便、快捷地調出任何元件的模擬器，進行操作練習，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。這樣經過多次反復的練習，操作人員便會將實驗相關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果是相似的，使得學習人員產生了身臨其境的感受。而且該技術的應用極大地節約了實際實驗中的各種時間和成本耗費，不僅利于練習人員的時間管理也在一定程度上提高了電子工業的經濟效益。

2.5 模擬仿真技術能提高實驗人員的創新能力

在進行仿真操作過程中激發實驗人員的創造力，有助于工作人員發現實驗中的問題，積極探索新模式，突破傳統實驗的局限性。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，而仿真技術的應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信息、元件參數輸入等進行特性分析，例如：電路的靜態、傳輸等，將結果打印輸出，通過交換操作找到最合適參數，打印輸出。將結果與實際操作中的數據進行比較，找出差異，在仿真軟件中進行詳細的分析，實現理論與實踐、模擬與實際的完美結合，增強對電子電路的理解和分析解決問題的能力，從而更好的實現知識的系統化和科學化。

模擬仿真技術可以實現對電路、數字電路和混合電路的模擬和研究。并且利用相關的技術分析和計算機程序，構建起科學的管理模式。該模型的好處就是在輸入電路圖接通電源后，系統能夠自動的進行監測和分析，然后將不符合實際的參數進行修改再次輸出，直達達到理想結果。

仿真技術在實際的生活中有著十分廣泛的應用前景，例如利用EWB軟件設計的直流穩壓電源實驗電路，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、濾波電路以及穩壓電路組成。如圖l所示。

關于直流穩壓電源電路設計的原理，其中整流電路的作用是利用二極管的單向導電性，將交流電變成含有直流成分的單向脈動直流電。整流環節流程如圖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。濾波環節流程如圖3。

穩壓電路的作用就是使得直流電源的輸出電壓穩定，減少由于電網電壓變化或負載變化時輸出電壓的影響。穩壓環節的具體流程如圖4。

嚴格監測各個環節的操作，遵守相關標準，才能達到實驗的最終目的。

4 在實踐中的具體運用

目前在實際教學工作中該技術深受教師的親睞。在學生群體中頗具影響力，能夠調動學生的積極性，再加上模擬仿真技術的相似度高，致使學生能夠迅速掌握相關實驗知識，一改從前學習效率低下的情況。并且現階段學校已經擁有了眾多的高科技教學設備，所以該技術在教學中的可行性十分的大。

在實驗教學的課堂中充分利用計算機的相關知識和技能，讓每個學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節中的各個技術崗位的體驗，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，同時也讓學生學會在仿真實驗中發現問題，并積極的通過分析、思考解決操作中出現的各種故障。教師也要及時的鼓勵學生，通過創新教學環節，讓學生深刻了解到電工行業的各種理論與新技術，從而豐富學生的知識儲備，提高在實際實驗方面的操作水平，為踏入該行業打下堅實的基礎。

5 總結

本文通過對模擬仿真技術在電子電工實驗中的應用探討可知，模擬仿真技術的應用徹底改變了傳統的電子電工實驗狀態，而且通過在仿真實驗中的反復練習和學習，使得行業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，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展空間，也為后續的研究提供了堅實可靠的數據來源。

參考文獻

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