電子電工模擬仿真實驗技術探析

萬書紅

（中國石油大學（華東），山東 青島 266555）

在傳統的電子電工實驗中，相關人員對實驗材料不熟悉或者是自身實驗能力較差，都會導致實驗結果不理想，但是隨著經濟與科技的高速發展，模擬仿真實驗技術，不僅可以使實驗變得更加具有直觀性和立體感，也能夠簡單化實驗中的抽象知識點，降低了實驗設備使用過程中存在的安全隱患，提高了電子電工實驗的操作性和便利性。本文將分析電子電工模擬仿真實驗技術的含義、應用優勢和模擬仿真實驗技術在電子電工實驗中的實踐策略。

1 電子電工模擬仿真實驗技術的含義

電子電工模擬仿真實驗技術被稱為EWB（Electromics Work Bench），也可以被稱為虛擬電子實驗室。在電子電工領域中模擬仿真實驗技術可以將實驗參與者的所有設計理念應用其中，既保障了用戶界面的簡潔性和安全性，也確保了設備的完善程度。相關調查數據顯示，模擬仿真實驗技術中有14 種分析工具，8 000 多個元器模型，幾乎覆蓋了所有電子電工設備和儀器。可以基本滿足電子電工實驗過程中需要使用到的各種設備和儀器。

在實驗過程中運用模擬仿真實驗技術，實驗參與者可通過計算機進行電力的設計檢測和控制分析工作，確定實驗設計是否符合相關要求。而且在實驗過后，也可以通過實驗技術對實驗內容進行檢測分析，確定實驗項目的可行性，進而有效減少對實驗設備的消耗。

因為模擬仿真實驗技術中采用的儀器元器件與實際形態的儀器和元器件具有較高的相似程度，因此可以像使用實物一樣展開實驗，具有較強的真實感和操作性，還可以根據條件的變化改變參數以及電路情況，讓實驗參與者盡快掌握軟件提供的儀器使用方法以及實驗過程，這種實驗方法更加穩定有效，是一種安全便捷且成本較低的實驗模式。

2 模擬仿真實驗技術的優點

2.1 實驗操作簡單

運用模擬仿真實驗技術進行電子電工實驗，使用的設備、儀器都不會受到外界環境的影響，而且還具有較高的可操作性，這樣不僅提高了實驗的可行性，也提高了實驗的效率。采用仿真實驗技術可以對整個實驗過程進行仿真處理和仿真顯示，將實驗概念轉換為直接的實驗現象，這種模擬實驗過程相比起一般的理論性知識更加直觀便利，而且運用計算機進行模擬實驗，操作也更加簡單，避免了復雜的儀器設備維修和維護，整個實驗過程和實驗質量完全不受影響，為電子電工實驗提供了低成本高效率的實驗方法。

2.2 實驗安全性高

模擬仿真實驗技術在整個實驗過程中無需操作真實設備，但需要和真實設備一樣的操作方法和流程，不需要進行原件安裝、焊接等相關程序。在這種實驗模式之下實驗人員的安全性更高，可以保證實驗順利進行。在真實的實驗工作過程中，運用電流電壓等設備時，極易對實驗人員的安全造成威脅，比如在連接電流時一旦連接位置不正確就會導致線路短路，誘發火災等危險事件。另外實驗人員若操作不規范，也有可能會影響到實驗設備的性能和安全性，導致實驗數據丟失，嚴重的還有可能會損害實驗人員的人身安全，因此在模擬仿真實驗技術的應用下采用計算機進行模擬實驗，可以有效避免這些危險事件的出現，避免操作失誤或操作不當引起的設備損害和實驗人員人身安全問題。

2.3 降低實驗成本

電子電工的實驗成本一直以來都是令人關注的話題，因為電子電工儀器設備等設施，具有較高的維護費用和購買成本，在實驗過程中還容易造成較大的損耗，因此如何能夠降低實驗成本，也成為了當下的熱議話題。自從模擬仿真實驗技術出現之后，采用模擬仿真實驗技術在實驗過程中可以使用元件庫中的多個設備和儀器，而且還具備模仿真實環境的作用，可以由實驗人員對實驗設備和線路進行調控。采用這種實驗方法，可以非常直觀地了解整個實驗過程，給實驗人員提供足夠的分析空間。而且仿真模擬實驗除了與真實的實驗設備不同之外，所有實驗結果和實驗過程都是一樣的，所以在整個實驗過程中實驗人員可以獲得真實的實驗體驗，這樣不僅可以有效降低實驗設備的購買成本，也可以減少實驗物品的損壞和消耗。

2.4 培養實驗人員的創新能力

在傳統的實驗環境當中，實驗人員需要使用真實的設備和材料進行實驗，由于資金空間等多方面的限制，導致實驗人員無法將自己的想法付諸于實際，這在一定程度上限制了實驗人員的創新能力發揮。然而采用模擬實驗技術，實驗人員可以把自己的想法以及所學習到的知識作為實驗基礎，通過自己想要進行的實驗方式操作，不用擔心造成儀器損壞或耗材消耗。這也在極大程度上給實驗人員提供了更加廣闊的實驗空間和實驗渠道。將具體化的實驗過程和現象呈現給實驗人員，讓實驗人員對自己的想法和思路有更加直觀的感受和認識，進而有效培養實驗人員的專業知識和創新能力。

3 模擬仿真實驗技術的應用策略

3.1 做好準備工作，保證實驗質量

在模擬實驗過程中需要做好常規的準備工作，保障實驗能夠順利進行，提高實驗成功率。實驗之前需要制定明確的實驗管理制度，讓每一位實驗人員清楚自己的職責，雖然虛擬實驗并不會給真實的設備造成影響，也不存在安全隱患，但是為了保證實驗的質量，實驗人員需要在實驗前對虛擬設備儀器進行檢測，保證實驗設備的安全性及穩定性。相關管理人員也需要密切監管實驗人員的實驗準備工作，保證實驗準備工作可以落到實處，避免因準備工作不足引起的實驗失敗。

實驗人員需要在電子電工實驗開始之前先進行理論分析，事先設計好實驗參數，并利用仿真實驗技術的基本性質、電路的特點進行分析再將其打印出來，為實驗過程中的溝通交流提供便利。另外還需要保障各個原部件的參數都維持正常，在輸入原部件之前，最好提前設計參數，也可以利用仿真技術分析電路中的靜態和動態特征。

比如在實驗之前需要仔細檢查虛擬設備的線路連接問題、電路穩定問題。在做好實驗準備工作之后，不僅可以提高實驗人員的自身專業能力，也能夠及時發現設備存在的問題，消除潛在實驗隱患，減少實驗失敗率。在此過程中還需要密切觀察實驗設備的數據變化，比如讀數、記錄等，提高實驗人員自身的觀察能力和動手能力，讓實驗人員在模擬實驗過程中也能夠保持一個真實實驗的嚴謹性和專業性，最終達到良好的實驗目的和實驗效果。

3.2 注重理論實踐，掌握數據信息

在傳統的電子電工實驗過程中因為實驗成本高、實驗風險大，很多實驗人員的理論知識無法付諸于實踐，這也就在一定程度上限制了實驗人員的創新能力和專業能力發揮。在模擬實驗技術的支持下，實驗人員可以采用低成本高安全性的實驗方法，將自己本身的理論知識付諸于實踐，在實踐過程中既可以了解自己掌握的理論知識是否正確，也能夠在實驗過程中，對失敗問題進行總結，不斷改進提高自己的專業能力和專業技術。比如在模擬實驗過程中，實驗人員可以將模擬實驗過程中的電路信息與現實中的電路信息進行對比，找出不同點并進行調整和維修。在專業的電子電工實驗中，模擬仿真技術也可以幫助實驗人員準確地了解電力分析技術，并在短時間內快速了解電路中的節點信息。

3.3 加強性能分析，提高實驗效率

模擬仿真實驗技術可以對數字以及混合電力等性能進行仿真分析，分析方法是通過元器件庫的程序進行，當實驗人員創建出一個實驗線路圖之后就可以按下電源開關，然后就可以取讀電路中被測出的數據。如果電路中的數據與實驗人員的預測結果不同，就可以輸入一些數據進行對比，完成對比之后實驗人員就能夠獲得一個比較理想的實驗結果。

在模擬仿真實驗技術的運用過程中，所有過程都是通過計算機創建的，并在計算機模擬實驗中求得實驗數值，整個實驗并沒有固定的模型、彈元器件，但是模型的精準度也決定了最后實驗的結果。

在實際的實驗案例中可以發現仿真實驗軟件可以更加直接地分析出實驗結果，而且在電路調試方面也具有較高的便捷性，一般模擬軟件創設出的模擬環境和實驗設備都具有較高的真實度和可操作性，在整個實驗過程中實驗人員可通過仿真模擬實驗獲得實驗結果，所以一般仿真實驗的結果完全符合真實實驗的要求，也可以通過仿真實驗獲得數據之后，再進行真實實驗，以此來降低真實實驗的失敗率。

3.4 運用查詢功能，培養實驗人員觀察力與創造力

模擬仿真實驗技術可以解決電子電工實驗過程中面臨的諸多問題，不僅降低了實驗成本，提高了實驗安全性，還可以讓實驗人員以個人興趣為主參與到實驗當中。因為仿真實驗技術的高仿真性和相似性，可以讓實驗人員更加真實地觀察到整個實驗過程。比如在一般的模擬實驗過程中，實驗人員需要先進行實驗過程分析和設計，但是理論數據并不代表實際結果，所以采用模擬實驗技術，可以讓實驗人員親身經歷整個實驗過程，在實驗過程中可以對實驗人員的綜合能力起到良好的培養作用。比如在進行實驗過程設計和結果猜想時，實驗人員只能通過自己所學習到的知識以及經驗作為參考依據猜測實驗結果。在此基礎上運用模擬實驗技術可以進行電路仿真并分析出電路的性能與特點，讓實驗人員去驗證自己的猜想。更重要的是實驗人員還可以借助物聯網的優勢創建元器件庫模型，這樣就可以讓實驗人員在設計完電路圖之后，通過接通電源來了解電路中的各種參數為實際實驗提供良好的數據支持和理論支持，提高真實實驗的成功率，同時還可以通過各種數據信息的觀測和對比，培養實驗人員的觀察力和創造力。

3.5 運用仿真實驗，檢測實驗質量

在電子電工行業的持續性發展中，很多實驗項目并不能順利完成，因為設備、儀器以及各種材料的稀缺性導致實驗工作受限，從而影響了實驗人員的積極性和主動性。因此在電子電工行業當中采用模擬仿真實驗技術，可以讓實驗人員在模擬環境下開展與真實實驗環境相似的電子電工實驗，不僅可以提高實驗人員的實驗能力和操作水平，也可以讓實驗人員運用仿真模擬實驗，掌握各種設備的運行數據以及基本信息，直觀看到整個設備的運行過程以及電流的工作狀態。

采用這種實驗技術，不僅為實驗人員提供了更多實驗機會，也為實驗人員提供了更多儀器設備的選擇，盡最大可能讓實驗人員去驗證自己的想法和實驗思路，解決了實驗過程中因各種條件無法滿足而造成的實驗失敗，保障實驗成果。模擬仿真實驗技術還可以運用人機對話模式，讓每一個實驗人員都可以投入到整個實驗過程當中，并親自動手設置相關參數。由于在整個實驗過程中，不需要使用到真實的設備和儀器，所以實驗人員完全可以在無限制的條件下進行多次試驗，多次實驗之后也可以將實驗結果進行對比驗證，促進實驗人員掌握更加深入的電子電工知識。

所以運用模擬仿真實驗技術，不僅可以有效降低實驗成本和實驗耗損，在實驗過程中也可以用來判斷實驗人員的實驗質量。只要實驗人員本身具備較強的理論基礎和專業經驗，在模擬仿真實驗過程中就可以運用各種實驗設備進行高質量實驗。而且在模擬仿真實驗過程中，實驗人員也可以對自己的實驗質量進行判斷分析，并通過不斷地完善實驗計劃和實驗操作流程，提高實驗質量。

4 結束語

模擬仿真實驗技術是一項全新的實用性技術，將其應用到電子電工實驗當中可以充分發揮出模擬實驗的優勢，不僅可以有效減少實驗過程中面臨的阻礙和問題，也可以很好地降低實驗成本，保障實驗人員的個人安全。由于這項技術目前還處于一個發展階段，隨著互聯網技術以及移動終端的不斷發展，這項技術還會得到更大的突破，也會給未來的電子電工行業帶來更大的影響。目前不管是在電子電工行業，還是在高校電子電工教學當中，運用模擬仿真實驗技術，都可以有效提高原有的實驗效率和實驗水平，相關人員在實驗過程中還需要對實驗過程和實驗操作進行不斷地完善和改進，滿足當下社會的發展需求，不斷提高我國電子電工行業的專業性。