仿真實驗精選(九篇)

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第1篇：仿真實驗范文

針對在大學物理實驗中模擬示波器損壞折舊嚴重的問題，本文提供了一個基于LabVIEW平臺的模擬示波器仿真實驗。文中詳細介紹了實現(xiàn)仿真模擬示波器(虛擬示波器)各功能的程序結(jié)構(gòu)。通過此仿真實驗，學生可了解傳統(tǒng)模擬示波器的操作，又可體會LabVIEW的強大功能和圖形化編程特點。本文為模擬示波器仿真實驗提供多樣性。

關(guān)鍵詞:

LabVIEW；模擬示波器；仿真實驗

0引言

模擬示波器實驗是許多理工科大學生必作的實驗內(nèi)容。然而，由于在實驗中的頻繁使用和誤操作等原因，模擬示波器的損壞和折舊也相當嚴重。常出現(xiàn)的損壞元件是電位器旋鈕，由于高頻率的使用磨損，在較短的時間就不得不更換。這給儀器的維護帶來很大的工作量。針對實際實驗中儀器成本高易損壞等問題，大學物理仿真實驗應(yīng)運而生[1]。仿真實驗具有成本低，不需購置儀器也不損壞儀器的優(yōu)點。學生通過仿真實驗的練習，在實際實驗時就可能避免誤操作或過度頻繁的嘗試操作，從而減少對儀器的損耗。仿真實驗和實際實驗相輔相成，兩者的結(jié)合可使實驗教學取得更好的效果。此前已有一些基于LabVIEW的仿真模擬示波器的報告[2-6]。本文將側(cè)重于將虛擬示波器應(yīng)用于模擬示波器的仿真實驗。仿照傳統(tǒng)模擬示波器的實驗儀器，本仿真實驗設(shè)計有信號發(fā)生器和虛擬示波器兩部分。虛擬示波器設(shè)計有時間坐標調(diào)節(jié)，電壓幅度調(diào)節(jié)，觸發(fā)調(diào)節(jié)，信號通道選擇，交/直流信號選擇等模擬示波器的常用功能。通過仿真練習，學生既可熟悉模擬示波器旋鈕的功能，又了解一些LabVIEW的編程特點。

1虛擬示波器實驗介紹

虛擬示波器實驗儀的前面板。實驗時，學生先在信號發(fā)生器上設(shè)定待測信號，包括波形、頻率、幅值等，然后操作虛擬示波器以正確測量待測信號的上述參數(shù)。

1.1信號發(fā)生器

信號發(fā)生器可設(shè)定兩路獨立的待測信號。每路信號可設(shè)定信號的波形、幅值、頻率、采樣率和采樣點數(shù)。波形設(shè)定可選擇正弦、三角波、方波、鋸齒波和直流共五類信號類型。此待測信號不是真正連續(xù)的模擬信號，而是由計算機生成的由有限數(shù)據(jù)點組成的離散數(shù)字信號。采樣率設(shè)置1秒的數(shù)字信號由多少數(shù)據(jù)點組成，而采樣點數(shù)則設(shè)置信號發(fā)生器每次發(fā)出的信號包含多少數(shù)據(jù)點。信號發(fā)生器是用了Sub信號發(fā)生器模塊的五個參數(shù)設(shè)置功能來實現(xiàn)的。Sub信號發(fā)生器模塊還具有更多參數(shù)的設(shè)置選項。學生在實驗時還可以嘗試增加噪聲、占空比、相位等參數(shù)設(shè)置以進一步豐富待測信號的多樣性。

1.2時間和幅值顯示調(diào)節(jié)旋鈕

時間和幅值顯示調(diào)節(jié)旋鈕位于右下端。模仿模擬示波器的相應(yīng)功能，這兩個旋鈕是用來調(diào)節(jié)示波器顯示窗口的時間和幅值坐標軸的示值范圍。該功能的實現(xiàn)主要是利用了LabVIEW波形圖的屬性節(jié)點功能。首先旋鈕連接到一個條件結(jié)構(gòu)框圖，框圖內(nèi)部預設(shè)一些想要的示值范圍。然后旋鈕控制的示值范圍發(fā)送給示波器波形圖的屬性節(jié)點，達到波形圖示值范圍的調(diào)節(jié)。

1.3觸發(fā)功能的實現(xiàn)

觸發(fā)功能是模擬示波器必備的功能，也是學生們在學習示波器工作原理時的一個難點。當示波器時間軸示值范圍不是待測信號周期的整數(shù)倍時，如果此時仍然連續(xù)采樣，則示波器顯示波形的起始點會位于信號周期的不同節(jié)點上，導致信號不能被穩(wěn)定地顯示。“觸發(fā)”功能讓示波器顯示波形的起始點在每次刷新時都會位于信號周期的固定節(jié)點上，從而實現(xiàn)穩(wěn)定的波形顯示。觸發(fā)有多種方式，本虛擬示波器采用了最基本的邊沿觸發(fā)方式，即根據(jù)信號的電壓值和信號點處于上升還是下降沿兩個參數(shù)來確定波形顯示的起始數(shù)據(jù)點。觸發(fā)功能的控制區(qū)域位于右上端，包括兩個獨立的信號調(diào)節(jié)部分，可對兩路待測信號進行相互獨立的觸發(fā)設(shè)置。其中，“斜率”滑動開關(guān)用來設(shè)置觸發(fā)數(shù)據(jù)點是處于上升沿(正)還是下降沿(負)；“水平”旋鈕用來設(shè)置觸發(fā)點的電壓選取信號峰峰值的多大比值，本設(shè)計中取10%到90%，間隔為10%。觸發(fā)功能的編程是整個虛擬示波器編程的關(guān)鍵。(A)顯示了“判定范圍并強制轉(zhuǎn)換”模塊，對此模塊的靈活運用既可實現(xiàn)尋找與設(shè)定觸發(fā)電平最接近的數(shù)據(jù)點，又可判斷該數(shù)據(jù)點是處于上升沿還是下降沿。而此模塊本身的功能卻相對簡單，我們給它輸入上限，下限和X值，它將判斷X是否處于上/下限之間。圖4(B)顯示觸發(fā)功能的程序結(jié)構(gòu)。首先輸入的波形信號經(jīng)過一個索引數(shù)組，每次取出該數(shù)組的第i和第i+1號元素，分別賦值給上/下限(下降沿判定范圍模塊)和下/上限(上升沿判定范圍模塊)。觸發(fā)電平的設(shè)定值賦給兩個判定范圍模塊的X值。用一個FOR循環(huán)檢索全部元素。如果設(shè)定值在數(shù)組的第i和第i+1號元素之間，元素i為下限，元素i+1為上限，則讓檢索號i為上升沿起始數(shù)據(jù)點檢索，即為i上；反之，元素i+1為下限，元素i為上限，則讓檢索號i為下降沿起始數(shù)據(jù)點檢索，即為i下。在示波器顯示波形時，根據(jù)上升或下降沿觸發(fā)，分別從第i上或i下個元素開始顯示即可。

1.4信號通道選擇

下方“通道”區(qū)域所示，虛擬示波器也設(shè)置了信號通道選擇。它可以單獨顯示A通道，或B通道，或A和B通道同時顯示。當單獨顯示A通道或B通道時，滑動開關(guān)右側(cè)的“幅值”和“頻率”示值顯示自動測量的單通道信號的幅值和頻率。信號通道選擇滑動開關(guān)連接到一個條件結(jié)構(gòu)，用來控制信號A，或信號B，或兩者同時接入波形圖顯示。同時，條件結(jié)構(gòu)中還包含了單頻測量模塊和幅值與電平測量模塊，可自動測量單通道信號的幅值和頻率。

1.5虛擬示波器的其余功能

1.5.1信號的DC（直流）和AC（交流）切換。這個功能的設(shè)計思路是，當測量直流信號時，觸發(fā)功能將被屏蔽；當測量交流信號時，則啟用觸發(fā)功能的相應(yīng)程序。

1.5.2索引A，索引B，和長度A/B。因為周期信號的每個周期都有一個上升沿和一個下降沿觸發(fā)數(shù)據(jù)點，所以在搜索上升/下降沿觸發(fā)點的索引時，應(yīng)取輸入信號的第1個周期內(nèi)的數(shù)據(jù)點即可。索引A，索引B定義了A，B兩信號在一個周期包含多少數(shù)據(jù)點。為了避免程序的過度繁雜，這個功能需要學生根據(jù)信號發(fā)生器設(shè)置的頻率和采樣點數(shù)進行手動輸入。另外，雖然信號發(fā)生器上定義了采樣點數(shù)，但是在顯示波形時，不一定要顯示所有的采樣點數(shù)。“長度A/B”設(shè)定虛擬示波器上實際顯示的數(shù)據(jù)點數(shù)，即A，B兩個信號顯示相同數(shù)量的數(shù)據(jù)點。

1.6虛擬示波器的運行界面

已顯示了一個虛擬示波器的運行界面。設(shè)定的參數(shù)為：通道A為正弦信號，幅值1V，頻率10Hz，20%峰峰值下降沿觸發(fā)；通道B為三角波信號，幅值1V，頻率12Hz，20%峰峰值上升沿觸發(fā)。

2結(jié)論

相比于一些已發(fā)表的基于LabVIEW的虛擬示波器的設(shè)計，本文有兩個側(cè)重點：一是詳細介紹了實現(xiàn)虛擬示波器各功能的程序結(jié)構(gòu)和編程思路；二是著眼于虛擬示波器在大學物理仿真實驗中的應(yīng)用。因而，本虛擬示波器一方面可幫助學生練習和了解模擬示波器的使用，另一方面也可培養(yǎng)學生對LabVIEW的了解和編程興趣，為他們今后編制其他虛擬儀器開拓思路。

作者：朱子鵬 單位：太原理工大學物理與光電工程學院

參考文獻

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第2篇：仿真實驗范文

關(guān)鍵詞：腫瘤放射治療學；醫(yī)學仿真實驗室；教學效果

Abstract：The tumor radiation therapy is an important part of cancer therapeutics， as the continuous development of radiation therapy equipment， radiation therapy technology， the society for therapeutic radiology from theory to practice， great changes have taken place.Radiotherapy virtual simulation experiment teaching is more vivid and intuitive passing radiotherapy knowledge to the students， improve the teaching effect， for students to build a bridge from theory to practice， to improve students' autonomous learning and comprehensive analysis and problem solving skills.

Key words：Tumor radiation therapy； Medical simulation laboratory； Teaching effect

腫瘤放射治療是一門理論與實踐聯(lián)系非常緊密的學科，以腫瘤基礎(chǔ)醫(yī)學、放射生物學、放射物理學、解剖學、醫(yī)學影像學為基礎(chǔ)，既要重視理論知識的掌握，又要勤于實踐[1]。我校作為高等醫(yī)學院校，集臨床、教學、科研于一體，為醫(yī)學生的基礎(chǔ)及臨床學習提供了優(yōu)越條件，但是實際的臨床工作非常繁重，學生人數(shù)眾多，制約了學生臨床工作的實踐。建立開放式、共享性醫(yī)學實驗教學平臺，是實現(xiàn)醫(yī)學教學資源集約化的主要途徑[2]。醫(yī)學仿真實驗室的建設(shè)是腫瘤放射治療實驗教學的一種新的教學體系，可極大地推動實驗教學改革與實驗教學信息化建設(shè)，有效提高實驗教學效果。據(jù)此，本文結(jié)合我校腫瘤放射治療的虛擬仿真實驗室建設(shè)及實踐做一探討。

1醫(yī)學實驗教學的現(xiàn)狀

目前醫(yī)學實驗教學模式大多仍然遵從傳統(tǒng)的醫(yī)學實驗教學模式，現(xiàn)有的教學模式都是教師先講解實驗原理和步驟，學生再一步一步照做，學生被動接受很少能夠主動思考，無法培養(yǎng)學生學習的主觀能動性與創(chuàng)造性，也不會激起學生的濃厚興趣，更不會深刻理解掌握教學內(nèi)容[3]。對于基礎(chǔ)實驗教學，因?qū)嶒炠Y源緊張、實驗精密儀器昂貴等生均實驗設(shè)備擁有量低，采用示范教學的方法，不利于學生培養(yǎng)。對于臨床的實驗教學，基于臨床的特殊性，學生更多的是在聽和看老師的臨床操作，只有很少的一部分學生可以參與到臨床實踐中來，且?guī)缀鯖]有獨立思考及主動完成的機會，因為臨床的操作是不允許絲毫的差錯，這就造成了理論與實際的的脫節(jié)。

2醫(yī)學仿真實驗室的現(xiàn)狀

虛擬仿真實驗室（The virtual/simu lationlaboratory，VL），主要指在各種計算機系統(tǒng)中通過采用多種虛擬仿真技術(shù)實現(xiàn)不同的虛擬實驗環(huán)境，使得實驗者能夠在接近真實的實驗環(huán)境中，完成預定的實驗項目[4]。目前國內(nèi)外倡導開放性教學的理念，2008年Dave Cormier教授首先提出了大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程（Massive open online course，MOOC）的概念[5，6]，因其覆蓋學生面廣，推動自主學習，學習資源非常豐富的特點被大為推廣。醫(yī)學虛擬仿真實驗室的建設(shè)，以學生為主導，先進行虛擬實驗操作后再進入實際操作，不但能提高實驗效果，還可節(jié)約資源，具有安全、開放、共享的特點，目前各醫(yī)學院校的仿真實驗室主要有機能學虛擬仿真實驗室、形態(tài)學虛擬仿真實驗室、人體解剖學虛擬仿真實驗室、分子生物與免疫學虛擬仿真實驗室、臨床診斷學虛擬仿真實驗室等[7]，但放射治療仿真實驗室欠缺。

3腫瘤放射治療仿真實驗室的建設(shè)

3.1軟件硬件設(shè)施 紅蜘蛛多媒體網(wǎng)絡(luò)教學軟件，教學電子白板，仿真實驗室三維放射治療計劃系統(tǒng)（TreatmentPlanningsystem，TPS），教師用機一臺（帶云儲存功能），仿真實驗室三維放射治療計劃系統(tǒng)學生用機若干臺。

3.2建設(shè)的目標 利用交互式全仿真的放療實驗教學平臺，選用醫(yī)生工作站軟件模塊進行腫瘤靶區(qū)勾畫和相應(yīng)的正常組織勾畫，選用計劃設(shè)計制作模塊進行放療計劃制作、優(yōu)化、評估。利用教師機、紅蜘蛛教學軟件播放模式演示腫瘤放射治療計劃制作、優(yōu)化、評估過程及相關(guān)技術(shù)細節(jié)通過本放射治療仿真實驗平臺，學生獲得上機訓練機會，學生自己動手，親自勾畫各個部位靶區(qū)以及正常組織器官，進一步熟悉各個部位的解剖結(jié)構(gòu)，進一步了解GTV（Gross Tumor Volume）、CTV（Clinical Target Volume）、PTV（Planning Target Volume）等放療中有關(guān)的概念和知識[8]。熟悉計劃的制作、評估、優(yōu)化等過程，提高了學生的動手能力。放射治療仿真實驗教學平臺為同學們今后閱讀影像圖片、開展放療工作等有很大的引導作用。通過此平臺應(yīng)用，積累教學、培訓經(jīng)驗，形成完整的教學內(nèi)容、教學方法體系。

4腫瘤放射治療仿真實驗室的實踐

4.1實驗原理、實驗內(nèi)容及方法的講解 首先通過講授及演示的方式對實驗的原理、實驗內(nèi)容及流程進行講解。

4.2放射治療靶區(qū)的勾畫 學生自行從學生用機導入預先存入的CT定位掃描圖像，依次對腫瘤靶區(qū)（GTV、CTV、PTV）及正常組織器官進行命名并勾畫。

4.3放射治療計劃的制作 根據(jù)當次實驗的內(nèi)容如三維適形放療（Three Dimensional Conformal Radiation Therapy，3DCRT）或調(diào)強放射治療（Intensity-modulated radiation therapyIMRT）的不同[9，10]，制作不同的放療計劃，如進行等中心點選擇，射野方向選擇，射野權(quán)重以及擋鉛調(diào)整等。

4.4評估 學生利用仿真三維計劃系統(tǒng)提供的等劑量曲線，DVH工具，可以方便直觀地發(fā)現(xiàn)所作計劃的優(yōu)劣，不斷地調(diào)整優(yōu)化計劃。帶教老師提供此例病人計劃的達標的物理評價標準，既是學生計劃設(shè)計的目標，也是老師最后對學生計劃制作完成驗收的評分標準。

醫(yī)學虛擬仿真實驗室的建設(shè)，順應(yīng)了傳統(tǒng)的醫(yī)學教學改革的需要，充分實現(xiàn)了"教師指導，學生主動學習"的新模式，提高了學生學習的積極性和提高了學生的臨床實踐能力。特別是放射治療仿真實驗教學平臺為學生閱讀影像圖片、開展放療工作等有很大的引導作用。通過此平臺應(yīng)用，積累教學、培訓經(jīng)驗，形成完整的教學內(nèi)容、教學方法體系。對提高實驗教學質(zhì)量具有重要意義。

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第3篇：仿真實驗范文

關(guān)鍵詞：測試技術(shù)；仿真實驗；PLC；InTouch；教學

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）38-0248-03

《測試技術(shù)與信號分析》課程是高等院校機械類專業(yè)基礎(chǔ)課。而在高等院校中，相對于理論教學，實驗室的建設(shè)則明顯滯后于學科建設(shè)的步法，因而造成理論教學和實驗教學相脫節(jié)的現(xiàn)象。本文根據(jù)課程的教學內(nèi)容與特點，設(shè)計開發(fā)了測試技術(shù)仿真實驗教學平臺，通過可視化仿真軟件將教學內(nèi)容進行再現(xiàn)，給學生以直觀、形象的認識。這種教學方式便于靈活安排教學和實驗內(nèi)容，達到提高授課質(zhì)量、培養(yǎng)學生綜合能力的目的。

一、仿真實驗的內(nèi)容與設(shè)計

測試技術(shù)課程涉及的知識面廣，學科跨度大。經(jīng)過廣泛調(diào)研，本仿真實驗平臺以過程控制系統(tǒng)中的液位、溫度、壓力與流量四個物理量作為測試與控制的目標，在結(jié)構(gòu)上則采用模塊化設(shè)計，安排在同一個系統(tǒng)中。要求仿真實驗不但能對各個模塊的物理量進行實時測試與監(jiān)控，而且還具有目標值設(shè)定、參數(shù)調(diào)整及曲線繪制等功能。在仿真實驗的實現(xiàn)上，通過建立各模塊回路的模型，利用PLC對控制系統(tǒng)進行軟、硬件設(shè)計，并基于InTouch開發(fā)仿真軟件，實現(xiàn)實驗過程的實時監(jiān)控。

二、實驗?zāi)Ｐ偷慕?/p>

根據(jù)仿真實驗的內(nèi)容與要求，這里采用機理法建立整個測試控制系統(tǒng)的模型。如圖1所示，實驗系統(tǒng)采用雙泵源，其中一個為液位、壓力和流量控制回路提供能源，另外一個為溫度控制回路的提供能源，且每個泵都有低壓短路、失壓和過載保護。仿真實驗選用的介質(zhì)為水，12個電磁閥負責控制液流的通斷。在液位、壓力、流量回路中安有電動調(diào)節(jié)閥，控制系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)定值和傳感器的測量值自動調(diào)節(jié)閥的開度進行實時控制。下面以液位仿真實驗為例說明各子系統(tǒng)的模型結(jié)構(gòu)和控制過程。

1.模型結(jié)構(gòu)。液位控制子系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)如圖2所示。液位控制實驗開始前，先將手動閥調(diào)節(jié)到一定開度，液位子系統(tǒng)開始運行時，電磁閥1-3自動打開，泵將水從下水槽抽到上水槽中。上水槽安有液位傳感器，電動調(diào)節(jié)閥根據(jù)傳感器的反饋，調(diào)節(jié)閥的開度，對上水槽的液位進行控制。

2.控制方框圖。為了使液位快速穩(wěn)定在目標值，控制系統(tǒng)采用PLC通過PID方法來實現(xiàn)。如圖3所示，液位控制子系統(tǒng)是一個閉環(huán)系統(tǒng)，通過PLC的PID模塊，調(diào)節(jié)閥的開度來控制電動閥的流量，從而改變液位的高度，當液位傳感器檢測到液位實際值，將其反饋給PLC，從而達到控制上水槽液位平衡的目的。

同理，流量、溫度和壓力子系統(tǒng)也采用相同的原理和方法進行建模與控制。

三、仿真實驗的實時監(jiān)控

為了方便教學，給學生建立直觀、形象的認識，仿真實驗開發(fā)了基于InTouch的軟件平臺。InTouch是Wonderware公司的一種工業(yè)自動化組態(tài)監(jiān)控軟件，它能高效、快捷地配置用戶的應(yīng)用程序。

1.InTouch與PLC的通訊。當上位機與PLC通信時，需要分別在InTouch、OPCLink、PC access中進行設(shè)定。本實驗選用西門子公司的S7-200型PLC。首先，在InTouch中設(shè)定訪問名S7-200，并將標記名設(shè)定為I/O型。然后啟動InTouch自帶的IO server--OPCLink工具，并選擇西門子的PC access作為OPC server。在PC access中設(shè)定的項目名要與InTouch中的設(shè)定一致。設(shè)定完成后，在PC access左邊窗口中顯示與上位機對應(yīng)的項目名，右邊窗口建立上位機于下位機對應(yīng)地址的聯(lián)系，如圖4所示。這時，InTouch與S7-200完成通訊，可以對實驗進行實時監(jiān)控。

2.仿真軟件的開發(fā)與應(yīng)用。圖5所示為本仿真實驗上位機監(jiān)控的主界面，在教學中可以根據(jù)需要選擇實驗內(nèi)容。畫面左側(cè)，是仿真實驗的整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，右側(cè)是四個實驗系統(tǒng)的縮略圖，單擊其任意一個畫面就可進入相應(yīng)的實驗界面。如圖6所示，在液位檢測控制界面中，可以對當前的液位子系統(tǒng)的狀態(tài)進行監(jiān)控。圖的左側(cè)是實時監(jiān)控畫面，右上方為參數(shù)設(shè)定區(qū)，包括液位高度的設(shè)定及PID調(diào)節(jié)器中增益值、采樣時間、積分時間與微分時間的設(shè)定，右下方是液位曲線顯示區(qū)。當設(shè)定好相關(guān)初值后，點單擊“運行”按鈕，左側(cè)結(jié)構(gòu)圖能動態(tài)顯示液流流動過程，此時圖中的電磁閥由紅色變?yōu)榫G色，這表示PLC已自動打開相應(yīng)的電磁閥，液位曲線則表示液位值隨時間變化的值。

在液位監(jiān)控界面，點擊“歷史趨勢”按鈕，進入“歷史趨勢曲線”界面，可以查看和分析實驗曲線的歷史過程。在實驗操作過程中，為了接近實際生產(chǎn)系統(tǒng)，界面右上角設(shè)置了報警燈，對操作過程中泵過載等問題進行報警顯示。

《測試技術(shù)與信號分析》可視化仿真實驗平臺是改善該課程教學環(huán)境的重要手段。這種動態(tài)仿真實驗不但可以靈活安排在課堂教學中，豐富教學內(nèi)容，有效改善理論教學和實驗教學相脫節(jié)的現(xiàn)狀，彌補實驗設(shè)備和實驗教學環(huán)節(jié)的不足，而且能將枯燥、抽象的知識點變得生動、形象，有效激發(fā)學生的學習興趣，提高教學和學習效率，取得較好的教學效果。

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[8]InTouch用戶指南.Wonderware公司[Z].

第4篇：仿真實驗范文

【關(guān)鍵詞】橋式濾波電路；NI Multisim 10； EDA；仿真

一、NI Multisim 10簡介

NI Multisim 10軟件是一個專門用于電子電路仿真與設(shè)計的EDA工具軟件。使用NI Multisim 10可以交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真，該軟件提煉了SPICE仿真的復雜內(nèi)容，這樣使用者可以很快進行捕獲，仿真和分析新的設(shè)計，使其更適合電子教育教學，通過Multisim 和虛擬器技術(shù)，使用者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真，再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。 Multisim 軟件使模擬電路、數(shù)字電路的設(shè)計及仿真更為方便，并且廣泛的應(yīng)用于教學實驗中，方便老師教學講解，也便于學生理解學習。

NI Multisim 10操作界面，如圖1所示。

圖1

二、實驗原理

在本實驗中，應(yīng)該掌握二極管橋式整流電路的工作原理，并比較橋式整流電路的輸入和輸出電壓波形。測試橋式整流電路輸出電壓值UL和輸入交流電壓值U，并與計算值比較。觀察濾波電容接與不接對輸出電壓波形的影響，了解濾波電容的作用。觀察濾波電容及負載電阻大小變化對輸出脈動電壓的影響。

全波橋式整流電路電阻負載時直流電壓平均值UL與輸入交流電壓有效值U的關(guān)系為

UL=0.9U

橋式整流輸出電壓的脈動頻率f0為交流電源頻率f（=50HZ）的兩倍，也等于交流電源周期T倒數(shù)的兩倍，即

f0=2f=2/T

橋式整流電路中每個二極管兩端所加的反向峰值電壓Um為等于交流電壓的有效值U的倍，為保證安全選取整流二極管時最大反向峰值電壓URM應(yīng)取2U。整流濾波電路的平均直流輸出電壓UCL可用輸出電壓的峰值UP減去脈動電壓峰峰值UP-P的一半來計算，即

UCL=（UP-UP-P）/2

在小電流輸出的情況下，全波整流電容濾波電路（包括橋式整流電容濾波電路）的直流輸出電壓可估算為交流電壓有效值得1.2倍，即

UCL1.2U

三、實驗電路（如圖2所示）

四、在NI Multisim 10搭建實驗電路

建立如圖2所示的橋式整流濾波電路，按下Space（空格）鍵，使開關(guān)S1處于打開位置，分別雙擊示波器和數(shù)字萬用表的圖標打開其面板，并進行設(shè)置。單擊仿真電源開關(guān)，觀察XSC1、XSC2示波器屏幕上的波形并進行記錄，記錄數(shù)字萬用表的數(shù)字顯示。按下仿真暫停鍵，用讀數(shù)指針測試兩條曲線的最大值。記錄讀數(shù)指針讀取的數(shù)值和數(shù)字萬用表顯示的數(shù)字，如表1所示。

參考文獻：

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[2]李新平，郭勇.電子設(shè)計自動化技術(shù).高等教育出版社，2009年6月.

第5篇：仿真實驗范文

【關(guān)鍵詞】高中物理；虛擬仿真；實驗

目前對于物理演示實驗的研究主要集中于在新課改的理念下，怎樣才能更好的結(jié)合演示實驗與學生在課堂上的主體地位，從而創(chuàng)建高效課堂；對于仿真物理實驗的研究大多也停留在仿真物理實驗的深入應(yīng)用和設(shè)計方面，對于仿真物理實驗在實驗教學中應(yīng)用優(yōu)缺點的討論。對于仿真物理實驗的課堂應(yīng)用效果研究較少。本文的主要內(nèi)容在于研究物理課堂中的傳統(tǒng)演示實驗與基于flash的物理仿真演示實驗的優(yōu)缺點的討論，哪種實驗更有利于教學設(shè)計。

一、關(guān)鍵概念解釋

探究即“深入探討，反復研究”，筆者認為探究是人們發(fā)現(xiàn)問題、搜集數(shù)據(jù)、形成解釋、解決問題從而實現(xiàn)從未知到已知的一個知識建構(gòu)的過程。實驗是學生進行科學探究的重要途徑，是物理課程目標和內(nèi)容的必要組成部分，學生學習和運用物理實驗技能和科學探究方法。

虛擬仿真實驗是指利用多媒體和仿真技術(shù)在計算機上對傳統(tǒng)的真實實驗中的各操作環(huán)節(jié)進行模擬，實驗者可以像在真實的實驗環(huán)境中一樣完成各種實驗項目，所取得的實驗效果等價于甚至優(yōu)于在真實環(huán)境中所取得的效果。虛擬實驗建立在一個虛擬的實驗環(huán)境（平臺仿真）之上，而注重的是實驗操作的交互性和實驗結(jié)果的仿真性。

二、高中物理實驗教學概述

物理學是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學，在高中物理課程各個模塊中都安排了一些典型的科學探究或物理實驗。實驗是科學探究的重要方式，大體上可以分為如下四種：

A.儀器使用類實驗：如游標卡尺、彈簧秤的使用等；

B.測量類實驗：如測定勻變速直線運動的加速度；

C.驗證性實驗：如動量守恒定律的驗證等；

D.探究類實驗：如探究平拋物體的運動，探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系等。

三、虛擬仿真實驗的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀

目前最權(quán)威的仿真實驗教學系統(tǒng)是中國科技大學天文與應(yīng)用物理系開發(fā)的大學物理仿真實驗教學系統(tǒng)，該成果在國內(nèi)一些高校得到廣泛應(yīng)用。這套軟件的特點在于采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)建模，對儀器和器件實現(xiàn)模塊化，用數(shù)值模型建立儀器原理、實驗設(shè)計、操作的各種數(shù)學關(guān)系，用圖像模型表現(xiàn)操作的真實感，并用事件驅(qū)動方式將它們編制出來，使得這種軟件具有任意的操作性和真實的交互功能，實現(xiàn)可設(shè)計性和真實感。

與在高等學校中的發(fā)展和應(yīng)用狀況相比，物理仿真實驗在普通高中階段仍然沒有很大的發(fā)展，很多高中物理仿真實驗，只是具有演示功能，離真正的交互實驗、學生自主設(shè)置實驗參數(shù)還有很大的距離。大多數(shù)只是在課堂上利用PPT來演示播放flas讓學生觀察，并沒有讓學生自己去操作。因此很大部分的仿真實驗還不是真正的仿真！缺少開發(fā)高中物理仿真實驗的人才，也是物理仿真實驗在高中鮮有應(yīng)用的原因，一般情況下懂物理實驗教學的人不懂軟件開發(fā)，懂軟件開發(fā)的人不懂物理實驗教學。

四、高中物理仿真實驗設(shè)計與實現(xiàn)的必要性與優(yōu)越性

1.仿真實驗引入高中物理實驗教學的必要性

高中物理是普通高中科學學習領(lǐng)域的一門基礎(chǔ)課程，與九年義務(wù)教育物理或科學課程相銜接，旨在進一步提高學生的科學素養(yǎng)。高中物理課程有助于學生繼續(xù)學習基本的物理知識與技能；體驗科學探究過程，了解科學研究方法；增強創(chuàng)新意識和實踐能力，發(fā)展探索自然、理解自然的興趣與熱情；認識物理學對科技進步以及文化、經(jīng)濟和社會發(fā)展的影響；為終身發(fā)展，形成科學世界觀和科學價值觀打下基礎(chǔ)。

2.仿真實驗在高中物理實驗教學中的優(yōu)越性

仿真實驗在高中教學中應(yīng)用，它不僅可以逼真地模擬實際的物理環(huán)境，也可以模擬實際的儀器，大量的真實實驗都可以用仿真實驗來模擬和再現(xiàn)。而且，仿真實驗有著真實實驗無法取代的優(yōu)越性，這具體體現(xiàn)在：

（1）仿真實驗具有可擴展性。

（2）通過計算機仿真模擬一些重要的、在現(xiàn)實實驗環(huán)境下難以完成的物理實驗，則可彌補常規(guī)實驗儀器的不足，提高物理實驗的演示效果。

（3）仿真實驗在計算機虛擬的環(huán)境下，可以完成現(xiàn)實條件下不可能完成的實驗。

（4）對于真實實驗無法完成的抽象的物理現(xiàn)象和實驗室無法完成的真實物理圖景，仿真實驗都可以完成。

（5）仿真實驗可以突破客觀條件限制，是一種較好的“理想實驗”法。

五、虛擬仿真實驗的優(yōu)勢和不足

Flash因其采用矢量圖，具有交互性，所以虛擬仿真實驗的圖形界面可以做的非常逼真，操作也可以做到非常簡單，比 Matlab 等軟件在界面處理上要好很多，有利于我們讓學生更直觀的了解一些危險性實驗。

由于 Flash 主要用于簡單動畫制作、動態(tài)文字制作、廣告設(shè)計等領(lǐng)域，其本身不擅長科學計算，有時計算明顯具有誤差，并且在多層循環(huán)時，響應(yīng)速度已經(jīng)相當乏力，如果再在多層循環(huán)中進行大量運算，忽略仿真效果，忽略響應(yīng)時間的問題，動畫能也幾乎不能正常運行了。

第6篇：仿真實驗范文

ElectronicsWorkbench(簡稱EWB)，中文又稱電子工程師仿真工作室。EWB5.12軟件的仿真功能十分強大，近似100%地仿真出真實電路的結(jié)果。而且，它就像在實驗室桌面或工作現(xiàn)場那樣提供了示波器、信號發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器，萬用表等廣播電視設(shè)備設(shè)計、檢測與維護必備的儀器、儀表工具。采用EWB虛擬電子工作臺，即通過計算機軟件仿真的方法，對電子線路分析進行模擬，下面以電子線路中設(shè)計的一個穩(wěn)壓電源實際電路為例，詳細講述其操作程序，以掌握電路仿真分析的應(yīng)用方法。EWB軟件最明顯的特點是：仿真手段切合實際，選用元器件、儀器與實際情形非常相近。用EWB進行仿真模擬實驗，實驗過程非常接近實際操作的效果。各元器件選擇范圍廣，參數(shù)修改方便，不會像實際操作那樣多次地把元件焊下而損壞器件和印刷電路板。軟件不但提供了各種豐富的分立元件和集成電路等元器件,還提供了各種豐富的調(diào)試測量工具：各種電壓表、電流表、示波器、指示器分析儀等。是一個全開放性的仿真實驗和課件制作平臺,給我們提供了一個實驗器具完備的綜合性電子技術(shù)實驗室。

關(guān)鍵詞：EWB，仿真，電子技術(shù)

目錄

摘要

目錄

第1章前言

1.1簡介

1.2EWB的使用

第2章EDA仿真技術(shù)在電子線路分析中的應(yīng)用

2.1軟件的功能與特點

2.1.1軟件仿真分析設(shè)計流程

2.2應(yīng)用仿真軟件對實際電子線路進行仿真分析舉例

圖2-2導線連接圖

2.2.2儀器的使用

2.2.3電路的仿真分析

2.2.4設(shè)計指標測試

第3章EWB在《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學中的應(yīng)用

3.1在模擬電子技術(shù)中使用EWB的必要性

3.2研究的方法與內(nèi)容

3.3單級放大器放大特性的研究

3.3.1相關(guān)數(shù)據(jù)的計算

3.3.2數(shù)據(jù)的分析

3.3.3單極放大器放大特性分析

3.4放大器的最佳工作點與晶體管最大允許輸入電壓的研究

3.5諧振蕩器與波形變換

3.5.1測量振蕩周期與波形

3.5.2輸出波形的改善和應(yīng)用

3.6集成運算放大器的應(yīng)用

3.6.1反相與求和電路

3.6.2文氏橋式及RC振蕩電路

第4章結(jié)論

致謝

參考文獻

第1章前言

1.1簡介

隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，電子線路的設(shè)計工作也日益顯得重要。經(jīng)過人工設(shè)計、制作實驗板、調(diào)試再修改的多次循環(huán)才定型的傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計方法必然被計算機輔助設(shè)計所取代，因為這種費時費力又費資源的設(shè)計調(diào)試方法既增加了產(chǎn)品開發(fā)的成本，又受到實驗工作場地及儀器設(shè)備的限制。為了克服上述困難，加拿大InteractiveImageTechnologies公司推出的基于Windows95／98／NT操作系統(tǒng)的EDA軟件（ElectronicsWorkbench“電子工作臺”，EWB）。他可以將不同類型的電路組合成混合電路進行仿真。EWB是用在計算機上作為電子線路設(shè)計模擬和仿真的新的軟件包，是一個具有很高實用價值的計算機輔助設(shè)計工具。目前已在電子工程設(shè)計等領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。與目前流行的電路仿真軟件相比較，EWB具有界面直觀、操作方便等優(yōu)點。他改變了有些電路仿真軟件輸入電路采用文本方式的不便之處，該軟件在創(chuàng)建電路、選用元器件的測試儀器等均可以直接從屏幕圖形中選取，而且測試儀器的圖形與實物外形基本相似，從而大大提高了電子設(shè)計工作的效率。此外，從另一角度來看，隨著計算機技術(shù)和集成電路技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電子與電工設(shè)計，已經(jīng)步入了電子設(shè)計自動化（EDA）的時代，采用虛擬仿真的手段對電子產(chǎn)品進行前期工作的調(diào)試，已成為一種發(fā)展的必然趨勢。通過對實際電子線路的仿真分析，從而提高對電路的分析、設(shè)計和創(chuàng)新能力。

1.2EWB的使用

ElectronicsWorkbench(簡稱EWB)，中文又稱電子工程師仿真工作室。該軟件是加拿大交換圖像技術(shù)有限公司(INTERACTIVEIMAGETECHNOLOGIESLtd)在90年代初推出的EDA軟件。而在國內(nèi)應(yīng)用EWB軟件，卻是近幾年的事。目前應(yīng)用較普遍的EWB軟件是在Windows95/98環(huán)境下工作的ElectronicsWorkbench5.12(簡稱EWB5.12)，該公司近期又推出了最新電子電路設(shè)計仿真軟件EWB6.0版本。

在眾多的應(yīng)用于計算機上的電路模擬EDA軟件中，EWB5.12軟件就像一個方便的實驗室。相對其它EDA軟件而言，它是一個只有幾兆的小巧EDA軟件。而且功能也較單一、似乎不太可能成為主流的EDA軟件形象，也就是用于進行模擬電路和數(shù)字電路的混合仿真。

但是，EWB5.12軟件的仿真功能十分強大，近似100%地仿真出真實電路的結(jié)果。而且，它就像在實驗室桌面或工作現(xiàn)場那樣提供了示波器、信號發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器，萬用表等廣播電視設(shè)備設(shè)計、檢測與維護必備的儀器、儀表工具。EWB5.12軟件的器件庫中則包含了許多國內(nèi)外大公司的晶體管元器件，集成電路和數(shù)字門電路芯片。器件庫沒有的元器件，還可以由外部模塊導入。

EWB5.12軟件是眾多的電路仿真軟件最易上手的。它的工作界面非常直觀、原理圖與各種工具都在同一個窗口內(nèi)，即使是未使用過它的工程技術(shù)人員，稍加學習就可以熟練地應(yīng)用該軟件?，F(xiàn)代的廣播電視設(shè)備電路結(jié)構(gòu)復雜，而EWB5.12軟件，可以使你在許多電路設(shè)計、檢測與維護中無須動用電烙鐵就可以知道它的結(jié)果，而且若想更換元器件或改變元器件參數(shù)，只須點點鼠標即可。

第7篇：仿真實驗范文

關(guān)鍵詞：信號與系統(tǒng)；實驗；仿真平臺

0 引言

在信號與系統(tǒng)課程開設(shè)初期，國內(nèi)外各院校就已經(jīng)意識到，要深刻理解這門課程，必須在理論授課的同時，讓學生通過實驗建立直觀概念。因此，在這個時期，許多大學開發(fā)了實驗箱。隨著算法工程化思想與技術(shù)的逐步成熟，人們越來越重視在MATLAB下進行的仿真實驗。在九十年代，國外一些一流大學，如麻省理工大學、牛津大學、斯坦福大學等將信號與系統(tǒng)課程與計算機緊密結(jié)合，采用計算機完成信號與系統(tǒng)課程實驗教學，并將其稱之為計算機實驗，即利用MATLAB軟件進行仿真，做到了基本原理可視化和基本運算可操作化。在2000年初期，我國向國外高校學習，并逐步引入基于MATLAB的仿真實驗平臺。本文根據(jù)我國此課程的教學現(xiàn)狀，進行了信號與系統(tǒng)仿真實驗平臺研究。

1 現(xiàn)有實驗方式以及存在的問題

目前國內(nèi)高校信號與系統(tǒng)實驗完成情況大致可以分為四類：1.采用MATLAB軟件仿真 2.采用軟件仿真和實驗箱結(jié)合；3.采用實驗箱；4.沒有開設(shè)實驗。做的比較好的就是將傳統(tǒng)實驗與MATLAB仿真結(jié)合，針對課程設(shè)置應(yīng)用實例進行綜合性、自主設(shè)計性等實驗。但是由于學校條件等限制，我國多數(shù)高校信號與系統(tǒng)課程實驗教學通過自主開發(fā)硬件設(shè)備或購買實驗箱來完成，甚至一些三本院校由于投入經(jīng)費不足而不能完成實踐教學。

傳統(tǒng)實驗方法雖然在一定程度上鍛煉了學生的動手能力，但是還存在一些缺陷：

（1）學生不了解實驗原理的情況下，只要接線正確且實驗儀器工作正常就能完成 實驗，這樣就無法達到預期實驗教學的目的。

（2）學生在教師或?qū)嶒炛笇膸椭螺^好的完成接線或者實驗數(shù)據(jù)記錄，但是由于對實驗原理不夠了解，缺乏對實驗結(jié)果的思考和分析，無法真正掌握所學知識，實驗過程一旦出現(xiàn)問題，無法及時排查，依賴老師解決，增加了老師的工作量。

（3）受硬件條件的限制，實驗箱得到的實驗結(jié)果不理想。此外，使用實驗箱可進行的實驗有限，試驗參數(shù)也只能在一定的范圍內(nèi)選擇，不利于培養(yǎng)學生的積極性和創(chuàng)造性。

2 系統(tǒng)方案

本系統(tǒng)是以信號與系統(tǒng)課程為出發(fā)點的學習和科研引導性的實驗仿真平臺，主要包括以下四個模塊。

（1）信號與系統(tǒng)課程實驗?zāi)K。這一模塊以課程內(nèi)容為主，建立相應(yīng)的實驗仿真平臺，不僅可以彌補教學和硬件設(shè)備實驗的不足，也有助于解決實踐教學經(jīng)費投入不足的情況下，實踐教學活動的正常開展。

（2）實際信號與理論知識的對應(yīng)分析模塊。由于信號與系統(tǒng)這門課特別抽象，學習者在長時間的枯燥課堂教學之后， 特別渴望知道：這門課用在哪里？ 如何應(yīng)用？ 信號與系統(tǒng)的物理概念究竟體現(xiàn)在哪里？顯然在驗證性的實驗中不能找到答案。 如果針對生活場景中的信號、系統(tǒng)問題開展趣味擴展實驗，如單頻信號的頻譜、音叉的頻譜、人聲與樂器的頻譜、圖像信號的幅度與相位等，不僅可以滿足學習者的求知欲望，又可以激發(fā)學習者繼續(xù)研究探索的欲望。

（3）與相關(guān)專業(yè)課程的聯(lián)合建設(shè)模塊。信號與系統(tǒng)內(nèi)容涉及到兩大系統(tǒng)三大變換，是數(shù)字信號處理、自動控制原理的前導課，數(shù)字信號處理是對信號與系統(tǒng)教學內(nèi)容的擴展， 也是DSP技術(shù)與應(yīng)用的前導課。因此，我們以信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理這兩門系列課程的基本理論為核心，通過對信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理兩門課程內(nèi)容重新規(guī)劃、設(shè)計， 并將DSP 技術(shù)與應(yīng)用課程納入其中， 以開發(fā)DSP系統(tǒng)的實踐教學填補信號與系統(tǒng)仿真建模和實際應(yīng)用的空白，目的在于使學生從被動學習轉(zhuǎn)為主動探索， 有效培養(yǎng)學生獲取新知識、應(yīng)用新知識的能力， 從而全面提高學生的素質(zhì)。

（4）工程應(yīng)用問題模塊。信號與系統(tǒng)課程介紹的信號分析方法具有很強的實踐應(yīng)用性，傳統(tǒng)的實踐環(huán)節(jié)中往往深入的不夠，一般在課程設(shè)計中完成諸如濾波器設(shè)計等任務(wù)，但即使學生設(shè)計了再復雜的濾波器，仍不知其有何與實際應(yīng)用的關(guān)聯(lián)，造成理論方法學習與應(yīng)用實踐之間的割裂，難以激發(fā)學生學習興趣，一門十分重要的基礎(chǔ)課往往被學生錯誤的定義為難學的、不知何用的課程。因此，本模塊從實際出發(fā)，建立語音信號檢測識別、處理與合成等工程問題。

3 系統(tǒng)在教學中的功能

在此實驗平臺上，首先可以完成信號與系統(tǒng)課程實踐教學，其次可開展針對生活場景的信號與系統(tǒng)的趣味擴展實驗以及語音、樂音的信號檢測、處理與合成等工程問題研究與實踐，再其次可以開展信號與系統(tǒng)在后續(xù)專業(yè)課程中的應(yīng)用實驗，最后還可以作為一些本科畢業(yè)設(shè)計的仿真平臺。

4 結(jié)束語

此實驗平臺設(shè)計方案利用最新的信息技術(shù)成果服務(wù)教學、用常見生活實例驗證理論知識、用最前沿的科技發(fā)展作為“需求牽引”引導專業(yè)建設(shè)。不僅可以滿足信號與系統(tǒng)課程教學需要，而且還可以激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生提出問題、分析問題以及解決問題的能力。

參考文獻

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第8篇：仿真實驗范文

【關(guān)鍵詞】：仿真實驗 物理實驗 創(chuàng)新

物理實驗是物理學和科學實驗的重要部分，在物理學的創(chuàng)立和發(fā)展中物理實驗占有十分重要的地位，同時在推動其他科學、工程技術(shù)的發(fā)展中也起到重要的作用。大學物理實驗是學生進入大學后接收系統(tǒng)實驗方法和實驗技能訓練的開端，是理工類各專業(yè)學生進行科學試驗訓練的重要基礎(chǔ)。它的目的是：（1）培養(yǎng)學生的以下幾方面的科學實驗工作能力：即正確使用儀器、進行測量、出來數(shù)據(jù)、分析結(jié)果以及撰寫實驗報告等，使學生初步掌握實驗科學的思想和方法；（2）培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和科學思維，使學生掌握實驗研究的基本方法，提高學生的創(chuàng)新能力和分析能力；（3）提高學生的科學素養(yǎng)，培養(yǎng)學生嚴格、細致、實事求是、認真嚴肅、一絲不茍的科學態(tài)度，培養(yǎng)學生積極主動的探索精神以及團結(jié)合作、愛護國家財產(chǎn)的道德品質(zhì)；（4）培養(yǎng)學生善于動腦、樂于動手、講究科學方法、遵守操作規(guī)程、注意安全等科學習慣?？傊?，是為學生今后的學習和工作奠定一個良好的實驗基礎(chǔ)。

一、物理實驗教學中存在的問題

（一）由于學校擴招及多很實驗設(shè)備耗資太大、實驗室不能購買等原因，很多高校實驗室存在儀器設(shè)備落后、實驗項目單一等問題。嚴重制約了實驗教學質(zhì)量的提高及實驗室的建設(shè)和發(fā)展，不利于培養(yǎng)與時俱進的人才。

（二）每個實驗開始之前，都要求學生進行預習，但是學生在寫預習實驗報告時，往往是照抄照搬教材上的內(nèi)容，對于實驗原理、設(shè)備、操作步驟和操作過程中的注意事項根本沒有用心去閱讀并體會，這樣的應(yīng)付性勞動，極大的限制了學生的思維。

二、物理仿真實驗在教學中的積極作用

（一）提高教學質(zhì)量和效率

物理仿真實驗是虛擬環(huán)境下進行的實驗，實驗儀器主要是虛擬儀器，只需購置計算機等少量的硬件資源和軟件《大學物理仿真實驗》即可開設(shè)實驗。《大學物理仿真實驗》分為三部分，包含了凱特擺測重力加速度、核磁共振、螺線管磁場及其測量、檢流計的特性、單透鏡物理實驗、分光計實驗、空氣比熱容比測定、電子荷質(zhì)比的測定、楊氏模量、邁克耳遜干涉儀、牛頓環(huán)測量曲率半徑、介電常數(shù)的測量等豐富的實驗內(nèi)容，只要將仿真軟件安裝到計算機上，就可以進行軟件里面的任何實驗，這就解決了實驗室儀器設(shè)備落后、實驗項目單一的問題，而且由于有豐富的資源，更有利于學生自主開發(fā)實驗，故更利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力和創(chuàng)新思維。有些實驗儀器比較昂貴，易于損耗，普通高校一般難以開出。而仿真實驗?zāi)軤I造一個虛擬的實驗環(huán)境使無法開設(shè)的實驗得以開設(shè)，學生只要在裝有《大學物理仿真實驗》軟件的電腦上就能進行整個實驗的操作，并且能看到測量結(jié)果完成實驗。由于是在虛擬環(huán)境下進行的實驗，所以不存在儀器設(shè)備的損壞，操作者的心理壓力小，更樂于去動手，在操作過程中遇到問題解決問題。

仿真實驗是一種新的實驗方式，它利用計算機把實驗?zāi)康?、實驗儀器、實驗內(nèi)容、教師指導和學生操作有機地融為一體。如果學生在做實驗之前沒接觸過該實驗儀器，很多學生就會拿著書與儀器的部件一一進行對照，甚至在不清楚儀器正確使用方法和操作注意事項的情況下而進行了錯誤的操作，導致實驗中斷、儀器損壞。仿真實驗中實驗儀器的關(guān)鍵部位能夠拆卸，增強學生對儀器功能的熟悉和使用方法的訓練。而如果課前學生通過仿真實驗進行預習，對實驗所用儀器的整體結(jié)構(gòu)建立起直觀的認識后，那么上面損壞儀器的情況出現(xiàn)的幾率就會大大降低。比如分光計的調(diào)整與使用實驗，每臺儀器近乎萬元，讓學生在對儀器毫不熟悉的情況下直接接觸實驗儀器會增加儀器受損的風險。所以我們首先進行分光計的仿真實驗教學，學生通過仿真實驗的學習，對儀器的結(jié)構(gòu)和調(diào)試技術(shù)有了整體認識，而通過計算機操作，也掌握了一定的操作技巧，然后我們再讓學生去做相關(guān)實物實驗。而對于實驗難度較高的實驗，也是先進行仿真實驗教學，再進行實物實驗，如此就縮短了做實驗的時間。通過仿真實驗的學習后，學生對實驗有一個整體的認識，然后在進行實物實驗時會感到心中有數(shù)，操作起來更輕松，這樣就大大提高了實驗教學的效率和質(zhì)量。

（二）營造多樣化教學環(huán)境。我們學院專門拿出一間計算機機房作為物理仿真實驗室，每周周一至周五開放，學生可以隨時去進行實驗操作。如果學生自己擁有計算機，便可在課外繼續(xù)實驗亦可以通過網(wǎng)絡(luò)進行自學，為學生對實驗的課前預習和課后復習帶來了方便。計算機仿真實驗使實驗教學走出實驗室，克服了實驗教學長期受到場地、課時限制的困擾，使實驗教學內(nèi)容在時間和空間上得到延伸，學生能夠充分的學習和掌握實驗教學內(nèi)容，這也利于學生根據(jù)自己的興趣選擇實驗，可滿足不同層次學生的需求，極大的調(diào)動了學生學習的積極性。

（三）對于實物實驗，實際操作中由于儀器的缺陷、實驗環(huán)境以及人為不當操作等因素的影響，致使結(jié)果誤差較大，從而影響學生對實驗的興趣。仿真實驗采用虛擬的實驗環(huán)境，最大限度地避免了實際中存在的各種不利因素，實驗結(jié)果較準確，所以通過仿真實驗可以極大地增強學生科學實驗的信心，有利于培養(yǎng)學生實事求是的科學實驗態(tài)度，是對傳統(tǒng)實驗一個有益的必要的補充。

三、仿真實驗在教學中的不足之處

盡管仿真實驗在實驗教學過程中有一定的積極作用，但它仍具有有一定的局限性。一方面，仿真實驗中的儀器相對比較精確，使學生不能通過數(shù)據(jù)處理、誤差分析等環(huán)節(jié)訓練來體驗和分析產(chǎn)生誤差的主要原因。另一方面，在使用仿真軟件的過程中，對儀器的操作主要是通過鼠標點擊來實現(xiàn)，缺乏真實感，并且缺少實際動手的機會，從而減少了學生在實驗中遇到實驗故障并排除故障的機會。

第9篇：仿真實驗范文

關(guān)鍵詞：虛擬仿真實驗；醫(yī)學；教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）25-0260-02

醫(yī)學實驗在培養(yǎng)醫(yī)學生的專業(yè)教學過程中占有重要的地位，醫(yī)學作為一門實踐性很強的專業(yè)，實驗教學方法對醫(yī)學生掌握實驗操作至關(guān)重要。隨著日新月異的科技發(fā)展，新的醫(yī)學理論和技術(shù)層出不窮。實驗技術(shù)和方法對學科的輻射越來越大，在臨床預防、診斷、治療以及科研工作中得以廣泛應(yīng)用，對基礎(chǔ)醫(yī)學和臨床醫(yī)學各學科的發(fā)展起到了極大的推動作用。虛擬仿真實驗依托虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象，突破傳統(tǒng)實驗教學模式限制，提高學生學習的積極性和主動性，將抽象的內(nèi)容具體化、形象化，給學生留下深刻的記憶，也給教員提供了方便，大大提高了教學質(zhì)量[1]。

一、虛擬仿真實驗的應(yīng)用優(yōu)勢

虛擬仿真實驗系統(tǒng)是以計算機虛擬現(xiàn)實和數(shù)碼仿真技術(shù)為核心，生物仿真引擎、處理因素數(shù)據(jù)庫、虛擬環(huán)境界面等多種技術(shù)為支撐的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。在計算機環(huán)境中建立的虛擬實驗環(huán)境使實驗者可以像在真實的環(huán)境中一樣運用各種虛擬實驗器械和設(shè)備，對實驗對象進行虛擬操作，完成各種預定的實驗項目，起到學習訓練的作用。該系統(tǒng)由于不受試驗動物、試劑的制約，學生在預習、復習或拓展訓練時采用虛擬實驗比實時實驗有更大的優(yōu)越性。虛擬仿真實驗教學是教師綜合應(yīng)用虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫以及網(wǎng)絡(luò)通訊等多種技術(shù)，通過構(gòu)建一個逼真可視化的實驗操作環(huán)境和實驗對象，使學生在開放、自主、交互的虛擬環(huán)境中開展高效、安全且經(jīng)濟的實驗，達到真實實驗不具備或難以實現(xiàn)的教學效果。虛擬仿真實驗教學具有明顯優(yōu)勢，并對傳統(tǒng)實驗教學思想、體系、模式、內(nèi)容、方法以及手段等都產(chǎn)生了顛覆性影響。學生通過對仿真實驗系統(tǒng)的反復多次模擬操作，可以加深對實驗原理及操作步驟的理解，還可節(jié)省大量時間進行綜合性、設(shè)計性、探究性的實驗，為學生綜合能力、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供保障。

二、虛擬仿真實驗應(yīng)用于醫(yī)學實驗教學的必要性