虛擬技術(shù)在電工電子實驗中的應(yīng)用

陳軍++周麗娟

摘 要虛擬技術(shù)的范疇實際上是一個很廣的概念，虛擬，它可以被定義為對實際操作過程的模擬。而電工電子實驗中，最常用的虛擬技術(shù)和工具，非計算機莫屬了，計算機程序可以完全構(gòu)造一個虛擬化的實驗場景，這有助于電工，從更加安全的角度對一些未知的實驗進行一些推測和探究。本文通過對虛擬技術(shù)在電工電子實驗中的應(yīng)用，進行思考和研究，并以計算機軟件中的GUI技術(shù)為例，去發(fā)現(xiàn)其中的優(yōu)勢，并提倡電氣行業(yè)工程師們運用虛擬技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】虛擬技術(shù) 電工 電子實驗

虛擬技術(shù)的載體，就是我們常說的虛擬儀器，英文名字叫Virtual instrument，縮寫為VI技術(shù)，它的發(fā)展很大程度上受計算機技術(shù)的影響，把虛擬技術(shù)引入到電工的電子實驗之中，這有助于提升電氣從業(yè)者們的安全性，很大程度上會減少工傷事故的發(fā)生。

1 虛擬技術(shù)的發(fā)展歷程

虛擬技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)歷了曲折的上升和被接受的階段，基本上可以分為四個階段：在十九世紀(jì)60年代前后，虛擬技術(shù)的思想開始在歐美等發(fā)達(dá)國家開始出現(xiàn)，六十年代中期，約1965年前后，虛擬技術(shù)的開始逐漸被一些科學(xué)家去實踐，由德國計算機專家 M.W.Krueger 設(shè)計的 VIDEOPLACE系統(tǒng)，第一次產(chǎn)生了一個虛擬圖形環(huán)境，二十世紀(jì)八十年代，虛擬現(xiàn)實技術(shù)概念和理論產(chǎn)生的初步階段；九十年代年至今，虛擬現(xiàn)實技術(shù)理論的完善和應(yīng)用階段。

在發(fā)展的最初階段，虛擬技術(shù)被科學(xué)家們認(rèn)為，是對有生命的物體在自然界中活動的一種仿生學(xué)上的模仿，它與仿真技術(shù)的發(fā)展是息息相關(guān)的。遠(yuǎn)在春秋時期的中國，風(fēng)箏就出現(xiàn)在了人們的視野中，這就是模擬飛行動物和人之間互動的大自然場景，風(fēng)箏的擬聲、擬真、互動的行為是仿真技術(shù)在中國的早期應(yīng)用，它也是中國古代人試驗飛行器模型的最早發(fā)明。

美國著名科學(xué)家，萊特兄弟根據(jù)風(fēng)箏原理，發(fā)明了世界上第一架飛機，發(fā)明家 Edwin A. Link 成功研制出飛行模擬器，讓操作者能有乘坐真正飛機的感覺。二十世紀(jì)六十年代初期，Morton Heilig的“全傳感仿真器”讓人們第一次體驗到了虛擬技術(shù)的觸感，虛擬技術(shù)的思想精華被囊括了進去。這三個較典型的發(fā)明，都蘊涵了虛擬技術(shù)的思想，是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的前身。

在發(fā)展的深入階段，70年代的美國計算機圖形學(xué)之父 Ivan Sutherlan 開發(fā)了第一個計算機圖形驅(qū)動的頭盔顯示器 HMD 及頭部位置跟蹤系統(tǒng)，是虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展史上一個重要的里程碑。此階段也是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的探索階段，為虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本思想產(chǎn)生和理論發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。截至到目前，虛擬技術(shù)依然是科技界的熱門話題，VR技術(shù)早已被人們所熟知，在虛擬電子實驗過程中，也有著它們的身影。

2 計算機虛擬軟件的應(yīng)用

計算機虛擬軟件的在電工電子實驗中的應(yīng)用，實際上就是典型的虛擬技術(shù)應(yīng)用，我們的電氣工程師在進行電壓測量，傳輸材質(zhì)分析，傳輸距離設(shè)定，等一系列具體工作的時候，都可以通過，計算機虛擬軟件去完成一系列的動作，從而避免了真實實驗環(huán)境所帶的繁瑣性。

利用Multisim仿真軟件，它被大量的應(yīng)用于電工的電子實驗之中，在高校教學(xué)中也經(jīng)常出現(xiàn)，軟件中給我們提供了大量的虛擬儀表，這些儀表與現(xiàn)實實驗場景中的儀表使用方法非常的相似，而有些高級儀表，價格非常昂貴，真實實驗場景中，由于經(jīng)費問題，可能無力購買，然而計算機虛擬軟件，為電工電子實驗帶來了無窮的便利性，人們不再受限制于設(shè)備，而是可以展開想象，做自己科學(xué)實驗。

將multisim仿真軟件引入電工電子實驗場景，對于樹立電工的創(chuàng)新和創(chuàng)造精神有著不可取代的作用。一臺個人計算機機和一個仿真軟件就相當(dāng)于一個可以移動的功能非常強大的電工電子實驗室，因此，這給我們提供了創(chuàng)新的平臺。目前，實驗室所能開設(shè)的電工電子實驗，都可以在該軟件中仿真。

3 GUI技術(shù)的支持

在包括Multisim仿真軟件在內(nèi)的，任意一款電工電子實驗中的常用軟件，GUI（Graphical User Interface，簡稱 GUI，又稱圖形用戶接口）都是實現(xiàn)用戶交互的技術(shù)基礎(chǔ)，可以說GUI的運用，是計算機虛擬技術(shù)的核心。

電工電子實驗的應(yīng)用場景，有一個獨特的地方就是，需要錄入的數(shù)據(jù)特別多，比如電壓，電流值，各種儀表盤的使用，都需要考慮到人機交互的便利性，這個時候，軟件界面的呈現(xiàn)，就顯得非常重要了，所謂的虛擬，很大程度上，都要靠GUI來維持和實現(xiàn)。

圖形用戶界面Graphical User Interface，可以被這樣描述，它是一種人與PC之間進行信息溝通的橋梁，它非常直觀，可以是一個窗口，一個數(shù)據(jù)界面，幾個操作按鈕，等等，這些在電工電子實驗中，可以被視為，電工進行模擬實驗的技術(shù)基礎(chǔ)。它極大地簡化了電工進行模擬實驗的操作步驟，可以直觀和計算機進行交互。

GUI技術(shù)允許用戶使用鼠標(biāo)等輸入設(shè)備操縱屏幕上的圖標(biāo)或菜單選項，以選擇命令、調(diào)用文件、啟動程序或執(zhí)行其它一些日常任務(wù)。我們可以從圖1的multisim仿真軟件界面。GUI技術(shù)完美的幫助Multisim仿真軟件，實現(xiàn)了與電工之間的虛擬交互，在電工的實驗過程中，元器件，仿真開關(guān)，電路圖制作，虛擬儀器選取，都被制作成了肉眼可見的選項，這很大程度上幫助電工打下了進行虛擬化電子實驗的基礎(chǔ)。而且這一些的成就都離不開GUI技術(shù)的技術(shù)支撐。

與現(xiàn)實中造價高昂的實驗工具相比，圖形用戶界面的優(yōu)勢可謂獨一無二。圖形用戶界面，由我們通常見到的，對話框，下拉菜單，操作欄，按鈕幾部分組成，可以說，是GUI技術(shù)實現(xiàn)了目前的電工電子虛擬實驗，它提供了一種人機交互的接口，功不可沒。

GUI的廣泛應(yīng)用不但是計算機應(yīng)用的好消息，更是虛擬實現(xiàn)的良好手段，即使是不懂PC普通用戶，也可以根據(jù)簡潔便利的虛擬界面去判斷該如何操作，對于長期接觸各種復(fù)雜元器件的電氣工程師來說，簡潔易懂的界面，是提升工作效率的一大保障。

人們從此不再需要死記硬背大量的命令，取而代之的是可以通過窗口、菜單、按鍵等方式來方便地進行操作。而嵌入式GUI具有下面幾個方面的基本要求：輕型、占用資源少、高性能、高可靠性、便于移植、可配置等特點。這些特點可以更加完美的幫助實現(xiàn)虛擬技術(shù)。

本文只針對，計算機圖形虛擬技術(shù)，做了簡單的探究，其實還有更多的類型存在。

參考文獻(xiàn)

[1]邵曉娟，盧慶林.基于虛擬儀器技術(shù)的遠(yuǎn)程電子實驗平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子測試，2014（18）：23-25.

[2]傅曉程.虛擬技術(shù)在電工電子實驗中的應(yīng)用[D].浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，2007.

作者單位

江蘇省高淳中等專業(yè)學(xué)校 江蘇省高淳縣 211300