虚拟技术在电工电子实验中的应用

摘 要虚拟技术的范畴实际上是一个很广的概念，虚拟，它可以被定义为对实际操作过程的模拟。而电工电子实验中，最常用的虚拟技术和工具，非计算机莫属了，计算机程序可以完全構造一个虚拟化的实验场景，这有助于电工，从更加安全的角度对一些未知的实验进行一些推测和探究。本文通过对虚拟技术在电工电子实验中的应用，进行思考和研究，并以计算机软件中的GUI技术为例，去发现其中的优势，并提倡电气行业工程师们运用虚拟技术。

【关键词】虚拟技术 电工 电子实验

虚拟技术的载体，就是我们常说的虚拟仪器，英文名字叫Virtual instrument，缩写为VI技术，它的发展很大程度上受计算机技术的影响，把虚拟技术引入到电工的电子实验之中，这有助于提升电气从业者们的安全性，很大程度上会减少工伤事故的发生。

1 虚拟技术的发展历程

虚拟技术的发展，经历了曲折的上升和被接受的阶段，基本上可以分为四个阶段：在十九世纪60年代前后，虚拟技术的思想开始在欧美等发达国家开始出现，六十年代中期，约1965年前后，虚拟技术的开始逐渐被一些科学家去实践，由德国计算机专家 M.W.Krueger 设计的 VIDEOPLACE系统，第一次产生了一个虚拟图形环境，二十世纪八十年代，虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段；九十年代年至今，虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。

在发展的最初阶段，虚拟技术被科学家们认为，是对有生命的物体在自然界中活动的一种仿生学上的模仿，它与仿真技术的发展是息息相关的。远在春秋时期的中国，风筝就出现在了人们的视野中，这就是模拟飞行动物和人之间互动的大自然场景，风筝的拟声、拟真、互动的行为是仿真技术在中国的早期应用，它也是中国古代人试验飞行器模型的最早发明。

美国著名科学家，莱特兄弟根据风筝原理，发明了世界上第一架飞机，发明家 Edwin A. Link 成功研制出飞行模拟器，让操作者能有乘坐真正飞机的感觉。二十世纪六十年代初期，Morton Heilig的“全传感仿真器”让人们第一次体验到了虚拟技术的触感，虚拟技术的思想精华被囊括了进去。这三个较典型的发明，都蕴涵了虚拟技术的思想，是虚拟现实技术的前身。

在发展的深入阶段，70年代的美国计算机图形学之父 Ivan Sutherlan 开发了第一个计算机图形驱动的头盔显示器 HMD 及头部位置跟踪系统，是虚拟现实技术发展史上一个重要的里程碑。此阶段也是虚拟现实技术的探索阶段，为虚拟现实技术的基本思想产生和理论发展奠定了基础。截至到目前，虚拟技术依然是科技界的热门话题，VR技术早已被人们所熟知，在虚拟电子实验过程中，也有着它们的身影。

2 计算机虚拟软件的应用

计算机虚拟软件的在电工电子实验中的应用，实际上就是典型的虚拟技术应用，我们的电气工程师在进行电压测量，传输材质分析，传输距离设定，等一系列具体工作的时候，都可以通过，计算机虚拟软件去完成一系列的动作，从而避免了真实实验环境所带的繁琐性。

利用Multisim仿真软件，它被大量的应用于电工的电子实验之中，在高校教学中也经常出现，软件中给我们提供了大量的虚拟仪表，这些仪表与现实实验场景中的仪表使用方法非常的相似，而有些高级仪表，价格非常昂贵，真实实验场景中，由于经费问题，可能无力购买，然而计算机虚拟软件，为电工电子实验带来了无穷的便利性，人们不再受限制于设备，而是可以展开想象，做自己科学实验。

将multisim仿真软件引入电工电子实验场景，对于树立电工的创新和创造精神有着不可取代的作用。一台个人计算机机和一个仿真软件就相当于一个可以移动的功能非常强大的电工电子实验室，因此，这给我们提供了创新的平台。目前，实验室所能开设的电工电子实验，都可以在该软件中仿真。

3 GUI技术的支持

在包括Multisim仿真软件在内的，任意一款电工电子实验中的常用软件，GUI（Graphical User Interface，简称 GUI，又称图形用户接口）都是实现用户交互的技术基础，可以说GUI的运用，是计算机虚拟技术的核心。

电工电子实验的应用场景，有一个独特的地方就是，需要录入的数据特别多，比如电压，电流值，各种仪表盘的使用，都需要考虑到人机交互的便利性，这个时候，软件界面的呈现，就显得非常重要了，所谓的虚拟，很大程度上，都要靠GUI来维持和实现。

图形用户界面Graphical User Interface，可以被这样描述，它是一种人与PC之间进行信息沟通的桥梁，它非常直观，可以是一个窗口，一个数据界面，几个操作按钮，等等，这些在电工电子实验中，可以被视为，电工进行模拟实验的技术基础。它极大地简化了电工进行模拟实验的操作步骤，可以直观和计算机进行交互。

GUI技术允许用户使用鼠标等输入设备操纵屏幕上的图标或菜单选项，以选择命令、调用文件、启动程序或执行其它一些日常任务。我们可以从图1的multisim仿真软件界面。GUI技术完美的帮助Multisim仿真软件，实现了与电工之间的虚拟交互，在电工的实验过程中，元器件，仿真开关，电路图制作，虚拟仪器选取，都被制作成了肉眼可见的选项，这很大程度上帮助电工打下了进行虚拟化电子实验的基础。而且这一些的成就都离不开GUI技术的技术支撑。

与现实中造价高昂的实验工具相比，图形用户界面的优势可谓独一无二。图形用户界面，由我们通常见到的，对话框，下拉菜单，操作栏，按钮几部分组成，可以说，是GUI技术实现了目前的电工电子虚拟实验，它提供了一种人机交互的接口，功不可没。

GUI的广泛应用不但是计算机应用的好消息，更是虚拟实现的良好手段，即使是不懂PC普通用户，也可以根据简洁便利的虚拟界面去判断该如何操作，对于长期接触各种复杂元器件的电气工程师来说，简洁易懂的界面，是提升工作效率的一大保障。

人们从此不再需要死记硬背大量的命令，取而代之的是可以通过窗口、菜单、按键等方式来方便地进行操作。而嵌入式GUI具有下面几个方面的基本要求：轻型、占用资源少、高性能、高可靠性、便于移植、可配置等特点。这些特点可以更加完美的帮助实现虚拟技术。

本文只针对，计算机图形虚拟技术，做了简单的探究，其实还有更多的类型存在。

参考文献

[1]邵晓娟，卢庆林.基于虚拟仪器技术的远程电子实验平台的设计与实现[J].电子测试，2014（18）：23-25.

[2]傅晓程.虚拟技术在电工电子实验中的应用[D].浙江大学电气工程学院，2007.

作者单位

江苏省高淳中等专业学校 江苏省高淳县 211300

推荐访问： 电工 实验 虚拟 电子 技术

---