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一种基于Web3D技术的虚拟仿真实验实现方法

一种基于Web3D技术的虚拟仿真实验实现方法
一种基于Web3D技术的虚拟仿真实验实现方法

第27卷第2期吴家菊等:交互式电子技术手册的技术发展与应用研究收稿日期:2018-12-07基金项目:国家自然科学基金面上项目(项目编号:41671141);中央高校基金项目(项目编号:20720170046)作者简介:孟卉(1976-),女,河南上蔡人,讲师,主要研究方向:三维虚拟现实技术应用;李渊(1979-),男,湖北荆门人,副教授,博士,主要研究方向:空间信息技术与文化遗产保护。

文章编号:1005-1228(2019)02-0001-04

Vol.27No.2

Apr .2019

第27卷第2期2019年4月

电脑与信息技术

Co mputer and Information Technology

一种基于Web3D技术的虚拟仿真实验实现方法

孟卉1,李渊2

(1.厦门华厦学院人文创意系,福建厦门361024;2.厦门大学建筑与土木工程学院,福建厦门361005)

摘要:随着虚拟现实技术和互联网技术的快速发展,基于网络共享的虚拟现实技术在教学领域的应用越来越广泛,其中虚拟仿真资源的开发成为核心。文章通过工程实践,以斗拱拆解虚拟仿真实验教学为例,结合Web3D技术提出一条可行的技术路线,可以根据教学需求,简单快速地实现基于共享的虚拟仿真实验资源的开发,可以有效地提高仿真资源的建设进度和节省研发成本。

关键词:虚拟仿真实验教学;虚拟现实;VRML;斗拱中图分类号:TP391.9

文献标识码:A

ANewMethodofVirtualSimulationExperimentalResourceBasedonWeb3DTechnology

MENG Hui 1,LI Yuan 2

(1.Department of Humanity and Creative of Xiamen Huaxia University,Xiamen 361005,China;

2.School of Architecture and Civil Engineering,Xiamen University,Xiamen 361005,China)

Abstract:WiththerapiddevelopmentofvirtualrealitytechnologyandInternettechnology,theapplicationofvirtual

realitybasedonnetworksharingismoreandmorewidelyusedinthefieldofteaching,inwhichthedevelopmentofvirtualsimulationresourcesbecomesthecore.Inthispaper,throughengineeringpractice,takingthevirtualsimulationexperimentteachingofbucketarchdisassemblyasanexample,combiningwithWeb3Dtechnology,afeasibletechnicalrouteisproposed.Accordingtotheteachingrequirements,thedevelopmentofvirtualsimulationexperimentresourcesbasedonsharingcanberealizedsimplyandquickly,andtheconstructionprocessofsimulationresourcesisaccelerated.Keywords:virtualsimulationexperimentteaching;virtualreality;virtualrealitymodelinglanguage;dougong

随着虚拟现实技术和互联网技术的快速发展,基于网络共享的虚拟现实技术应用越来越广泛,尤其在教育领域的虚拟仿真教学更是得到了快速的推广与应用,从2013年教育部启动国家级虚拟仿真实验教学中心建设以来,目前已批准300个国家级虚拟仿真实验教学中心[1]。

为了深入推进信息技术与高等教育实验教学的深度融合,

2017年教育部决定未来4年认定1000项左右示范性虚拟仿真实验教学项目[2]。2018年教育部提出新工科的教学改革战略,其中特别提出持续推进现代化信息技术与教育教学深度融合。在新的时代背景下,基于虚拟现实技术在教学领域的应用已经成

为高校教育改革的热点,而虚拟仿真实验项目的研发

更是其中的重点。

1虚拟仿真实验教学资源

1.1虚拟仿真实验教学

虚拟仿真实验教学通过虚拟现实等技术构建虚幻

场景、实验条件、逼真操作对象与学习内容,以及灵活多样的交互环节,使得学生可随时随地在线模拟操作与自主学习,是高等教育面向现代化出现的一种新教学模式,是高等教育信息化发展的内在需求,虚拟仿真教学的重要性与意义不言而喻[3-5]。1.2虚拟仿真资源开发现状

现在虚拟仿真实验的资源的开发基本上是由教师

电脑与信息技术2019年4月

提供实验脚本与资源,专业公司研发相结全的模式。当前主流的虚拟仿真资源开发工具是Unity3D开发系统,显然由于Unity3D的系统开发和人力资源要求较高,造成仿真资源开发的门槛高、成本高、周期长,目前主要依赖于采用外包的方法,由专业的软件公司来开发,而由于仿真系统的专业性,往往专业老师与程序开发人员的沟通不畅造成了研发成本升高与研发时间延长。如何解决这个瓶颈,就成了业界难题。通过分析、解构Web3D中的经典代表VRML(VirtualRealityModel-ingLanguage)语言,通过工程实践,可以利用VRML的简洁特性来解决这个问题。

本文就通过对虚拟仿真实验教学资源的需求分析,以VRML为开发语言,结合虚拟仿真实验的教学要求,提出一条基于Web3D技术开发虚拟仿真资源的快速研发技术路线和仿真系统设计的系统架构,代码简洁,成效高,工程实践表明本文提出的方法是一条可行的解决方案。

2基于Web3D的虚拟仿真系统设计

2.1虚拟仿真实验的基本要求

虚拟仿真教学资源建设是虚拟仿真实验教学中心建设的重点,是互联网+时代学生获取知识、自主学习、主动实践的重要保障,因而研究仿真教学资源的开发技术是重要的研究课题之一。基于虚拟仿真技术的教学资源,结合网络共享和虚拟特性,具有两方面最基本的内容建设:演示与互动,也即学习实践和学习考核。学生一方面可以结合演示自主在线学习、进行仿真模拟操作;另一方面,通过互动操作考核,教师也可以考核学生,评估学生对这方面知识的掌握程度。2.2Web3D语言的选择

VRML语言是一种面向对象的三维建模语言,用来描述交互式3D对象的数据格式,也是Web3D技术的标准。VRML可以通过其脚本(Script)的编程可支持网络通信,使得VRML节点能够通过网络接收数据并能实时地进行场景渲染。

VRML语言通过使用原型(PROTO/EXTERPRO-TO)定义用户自己的对象,具有面向对象的类特性,把相应的数据结构和方法封装起来,在应用中进行实例化,具有一定的扩充性;通过路由和脚本语言的编程,又可以实现以所见即所得的用户界面来构建可视化场景,既方便了用户操作又提高了工作效率。在虚拟仿真系统中,可以定义各类常见的原型,实现主要的仿真交互功能,如点击、平移、旋转、选择等功能模块。

VRML不但具有丰富的交互行为而且具有扩展的自定义对象,VRML语言简单易学,从而使得快速开发基于VRML的虚拟仿真实验教学系统成为可能,为本文的系统研究与开发提供了技术支持和保障。

2.3基于VRML的虚拟仿真资源系统架构设计结合VRML语言特点,本文的虚拟仿真系统采用客户端VRML+VrmlScript+JavaScript语言,服务器端采用Ajax+JSP技术,构建了模型层、表现层、数据层三层的B/S架构,具有高度的交互性和丰富的用户体验,而VRML的原型设计和脚本语言的交互可以满足不同特点的仿真实验的基本需求,仿真系统设计的三层网络结构如图1所示。

图1虚拟仿真系统架构图

表现层属于系统的最前端,面向用户进行交互,采用网页设计(HTML+CSS)对前端系统进行界面设计,并通过VRML插件接收模型层的数据导入,并将相关用户的需求通过JavaScript语言反馈到模型层。而模型层负责模型数据的管理,接受主流三维建筑模软件3Dmax等模型数据,通过WRL文件格式导入,并设计生成相应的VRML原型,使用VrmlScript语言与表现层进行交流,完成模型文件的管理与优化;而数据层,则实现对数据库的读写、查询、更新等相关操作,记录仿真系统的相关信息并进行智能化管理。

2.4模型层

仿真系统的功能实现主要在模型层,表现层实现与用户的交互,而数据层实现仿真实验数据的记录与管理。根据仿真教学设计,用户的交互主要功能体现在模型构件的移动、旋转、视点的转变及相关动画展示功能的实验。我们针对这些常见的功能进行模块化实现,也即VRML原型的使用,充分利用原型的面向对象特性,把常见的功能进行封装,生成通用性的功能模板,从而进一步降低系统开发的难度,提高便捷性

·2·

第27卷第2期孟卉等:一种基于Web3D技术的虚拟仿真实验实现方法

我们在系统中设计一个参数化的VRObject原型来包含仿真对象的基本功能:具有面向对象“类”的特征,包括相应的几何模型文件和三维变换矩阵;定义相关的感应控制器,实现对象的各类几何操作如平移旋转等;具有控制脚本和一系列相关的路由器,通过路由器控制仿真场景中所有对象的状态;内置相关On-Event事件,向表现层传送对象的数据,并保证及时地更新;定义相关的控制菜单,通过直接读取、访问模型层中的所有原型对象,并通过参数化设计来控制它们的几何变换;通过网页的脚本语言(ASP/JSP/Ajax)管理数据层中所有原型对象的数据;

2.5数据通信技术的实现

本文仿真系统架构的实现,其中重点是实现模型层与表现层的数据交流与控制管理,也就是VRML模块与HTML模块之间的数据交流与管理,通过分析VrmlScript语言与JavaScript语言的交互功能模块,可以通过如下方法来实现。

VRML模块设立一个事件控制中心管理所有的入事件(eventIn)和出事件(eventOut)。当接收到HTML发出的指令时会触发入事件,通过脚本处理产生出事件去控制建模部分的模块;同时建模模块完成任务后会把相关的结果数据通过Browse.LoadURL指令发送OnEvent事件给VRML模块:Browser.LoadURL(“On-Event(Type,Info1,Info2,…..)”,””),其中Type表示信息的类型,Info1,Info2,…表示对象属性的信息。

HTML模块设立一个信息接收中心:<Scriptfor=“VRAcitve”event=“OnEvent(Type,infoList)”language=“Javascript1.2”>,与VRML的信息发送命令相对应,根据接收的信息进行处理;同时通过setEventIn和getEventOut方法主动地接收、发送相关的数据:

Document.getElementById(“vrAcitve”).setEventIn(nodeName,fieldName,value);

Document.getElementById(“vrAcitve”).getEventOut(nodeName,fieldname);

其中vrAcitve是ActiveX渲染插件在HTML中的ID,而nodeName、fieldName分别代表VRML中的节点名和域名。

3基于VRML虚拟仿真系统的开发

本文以中国古建筑中的重要构件:“斗拱”虚拟仿真教学作为案例进行实践研究,斗拱是中国古建筑的灵魂和代表,对它进行研究具有代表性的意义。如图2所示是一个六铺作的斗拱示例,我们选取其中底部的斗拱作为教学案例,它由7个部分构成,分别由栌斗、华拱、交互斗、泥道拱、散斗,慢拱、瓜子拱七个部分构成,结构上自底向上交错叠加[3]。

图2斗拱的结构分解示意

3.1仿真实验资源需求分析

通过分析教学目的,斗拱虚拟仿真实验的教学目标是通过虚拟的分解和装配操作,学习和掌握斗拱的组成和结构,并结合考核系统的学习成绩进行考核。基于上述目标,结合仿真资源项目的要求,仿真实验系统主要功能为知识学习模块、仿真体验模块、实验考核模块。

在上述总体仿真系统架构下,本次案例的实现步骤分五步。第一步:结合《营造法式》对斗拱进行参数化建模,分析每一个构件的位置关系,定义每一个构件的外包盒,知识讲解图片资料;第二步,结合Web3D的VRML语言,对每一个构件生成对象原型;第三步,构建动画原型,生成斗拱分解与组装的演示动画;第四步,结合VRML的触摸感应器,构建虚拟装配体验系统;第五步,针对学生的虚拟实验进行分析,获取学生的成绩评价,反馈仿真教学系统。

图3斗拱仿真系统研发流程

显然上述仿真资源的研发步骤主要关键问题:1)构件外包盒的实现;2)用户的交互操作设计;3)构件的动画实现;4)系统的评估实现;5)系统结合外包盒的可视化实现了虚拟操作体验的“磁吸”效果,可极大地提高了学生虚拟实验的沉浸性。

3.2外包盒的生成与原型

为了提高用户的操作体验,为选择的对象增加外包盒显示,同时可以设计在不同的状态下显示不同的颜色,如被选择时显示红色,当对象快组装到位时,显示绿色外包盒,会让用户感受到磁吸的效果。在VRML中可以通过IndexedLineSet来显示外包盒,由于外包盒是长方体,根据几何描述,我们可以设计如下的原型参数来表述每一个组件的外包盒

·3·

PROTObbox[

fieldSFVec3fcenter000#外包盒中心fieldSFVec3fbboxSize111#外包盒的尺寸

eventIn

SFColorset_bboxColor#外包盒的颜色入事件

]{#相关代码……}

图4外包盒显示示意(左:选择状态,红色,右:目标状态,绿色)

3.3三维空间平移的交互体验设计

在虚拟仿真实验教学中,最重要的是学生要有参

与感,作为斗拱的教学实验,要求学生能够根据所学知识,在VR中重新拆分和组装斗拱。平移互动设计采用VRML的XOY平面传感器PlaneSensor,结合采用不同颜色显示的外包盒,用户体验感更真实。

DEFmoveObjectPlaneSensor

maxPositionISmaxPositionminPositionISminPositionautoOffsetTRUEoffsetISoffset}

另一方面,如果要在Z方向移动则要构造一个OZ

轴的传感器,构造方法是通过对OX轴绕OY轴逆时针旋转90度进行空间三维坐标变换,从而实现OZ轴方向的平移:

DEFplaneSensor_ZTransform{rotation0101.571children[DEF

planeSensor_X{…..}…..]}

3.4“磁吸”效果的生成设计

学生在通过VR技术应用中除了参与,还要有沉浸感,尤其在部件的拼装时,在两个部件拼接成功的时候,由系统给出一个磁吸效果,并由系统进行精确地配对,一方面磁吸效果会让用户有一种真实的感受,另一方面也会让部件能精确地组合,不至于由于鼠标移动的精度问题,造成拼接后由于误差导致相关的计算累

积误差,引起许多不必要的后果,显然其中的关键是如何判定用户的操作与目标的操作“接近”程度?本文采取的方法是设定一个精度误差来判断。

如图,对象华拱初始位置(外包红色外包盒,bbox0)如图中右边,最终目标是左边的位置(外包绿色外盒,bbox1),显然可以通过计算对象的外包盒与目标的外包盒的重叠关系。假设他们的外包盒的中心分别为C0,C1,外包盒的主轴与OX轴的角度分别为α0,α1,

然后设定距离与角度的阈值(εdist,εangle)则,我们可以分别通过计算这两个外包盒的两个参数的差值并当同时满足如下两个条件时,认为已经对象与目标对象重合:

Dist=|C0-C1|<εdist,Angle=|α0-α1|<εangle

当对象重合时,则系统精确地把对象移至准确的位置,从而产生磁吸效果,增强用户的沉浸性。3.5知识点的提示设计

在互动实验过程中,为了让用户更快的接受知识,虚拟仿真实验过程中必须考虑知识点的展示,一方面提示用户的实验操作,另一方面对知识点进行重现加深学生的印象,结合实验过程来掌握会更加扎实。因而为了更具有教学指导意见,可以设计具有知识点提示的功能,在VRML语言系统中,可以通过2D对象的插件来展示包含知识点的图片方式来实现,具体的显示知识点原型dispTip代码如下:

PROTOdispTip[MFStringtipUrl]{

Transform2D{

children

Shape{appearanceAppearance{

materialMaterial{….}textureImageTexture{

urlIStipUrl

}}

geometryBox{sizeISintroSize}

}}}

当在移动对象时,可以根据用户的请求同时展示

对象的相关知识点,如图移动瓜子拱时的效果:

图6构件知识点展示示意图

3.6演示效果的展示设计

学生在做实验之前如果先观看一边实验的演示,

则学习效果可以事半功倍,通过动画展示的过程来显

示实验过程,可以加深学习效果,另外也可以对每次的

演示过程增设随机参数的加入,从而图5

目标对象与移动对象的外包盒示意

(下转第10页)

每次演示的过程会有所不同,增强学生的学习印象。

在VRML中动画的实质是在物体运动的关键帧位置设置了一系列的运动状态参数如位置、旋转角度等,同时确定每一段关键帧之间所需的帧数,目的是为了动画的匀速;然后通过时间传感器,设置好时间间隔,结合相应的插值器,生成每两个关键帧之间的物体运动状态,从而生成一系列的动画。

3.7成绩评价系统设计

仿真教学案例重在拆解与重组实验,因此实验的考核重点在操作效果评测环节设计。学生进行实验操作过程中,设计后台监控学生在线时间、完成内容、实验成败及完成效率,通过分析获取学生学习与实验能力评价报告以及教学效果与教学质量评价报告。结合本案例,主要通过采用以限定实验时间为主,同时记录每一步操作所需要时间、请求操作提示次数等综合对学生的实验过程进行评价,并最后记录在案。

4结束语

本次实验案例“斗拱拆解组装”仿真实验在虚拟仿真教学实验中具有代表性,通过采用VRML开发平台,结合原型设计思想,针对仿真实验中的演示设计和虚拟交互操作提出通用型的解决方案,简单快捷,效果显著,快速实现仿真资源的研发;通过设计外包盒的应用,产生“磁吸”效果,提升了虚拟交互的沉浸性。虚拟仿真实验教学已经成为信息时代教育改革的发展方向,成为学生获取知识与技能的重要手段,本文提出简捷的实践路线对促进仿真实验教学改革的进程具有实践性的指导意义。

参考文献:

[1]教育部.关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知[Z].教高司函(2013)94号,2013.

[2]教育部.关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知[Z].教高厅(2017)4号,2017.

[3]刘亚丰,苏莉,吴元喜,等.虚拟仿真实验教案设计及实践[J].实验室研究与探索,2017,36(3):185-188.

[4]刘亚丰,苏莉,吴元喜,等.虚拟仿真教学资源建设原则与标准[J].实验技术与管理,2017,34(5):8-10.

[5]刘华,彭红,余志超,等.应用型高校计算机工程虚拟仿真实验中心建设与实践探索[J].软件工程,2017,20(6):38-41.

(1)隐藏容量小。因为大多时候各个声道的声音是类似的,音频文件中如果各声道的区别过大则会凸显出该文件不正常。

(2)隐蔽性更强。多媒体中制作多声道音频文件的目的是通过各个声道的音量区别,使人有身临其境的感觉,所以每个多声道文件必然是各个声道有略微区别,所以通过各声道声音区别来隐藏文件的隐蔽性极强,无法用检测软件检测出来。

(3)鲁棒性强。多声道文件一般采用高保真传输,例如蓝光光盘或采用无损格式保存,采用这种方式隐藏数据几乎可以不用考虑鲁棒性,因为几乎不会遭受破坏。

缺点是信息载体过于庞大,多声道音频文件比普通音频文件占用空间大好几倍。3总结和展望

本文提出的两种音频文件数据隐藏方法:利用音频文件时间戳进行信息隐藏、利用音频文件多声道进行信息隐藏,是针对目前现有的音频文件数据隐藏算法鲁棒性差而提出的。两种方法达到了重新采样编码或有损传输而不被破坏、无法使用软件检测出隐藏过数据。

参考文献:

[1]刘洁.信息隐藏技术及应用[J].现代情报,2004(06):204-205.[2]袁开,国杨榆,杨义先.音频信息隐藏技术研究[J].中兴通讯技术,2007,13(05):06-09.

[3]黄昊.音频信息隐藏关键技术的研究[D].安徽:中国科学技术大学,2008.

(上接第4页)

《模拟电子技术实验》实验指导书

北方民族大学 Beifang University of Nationalities 《模拟电子技术实验》课程指导书 北方民族大学教务处

北方民族大学 《模拟电子技术实验》课程指导书 编著杨艺丁黎明 校审杨艺 北方民族大学教务处 二〇一二年三月

《模拟电子技术实验》课程是工科类大学二年级学生必修的一门实践类课程。实验主要设备包括模拟电子技术实验箱、信号发生器、示波器、数字万用表、交流毫伏表和直流电源等。 课程教学要求是:通过该课程,学生学会正确使用常用的电子仪器,掌握三极管放大电路分析和设计方法,掌握集成运放的使用及运算放大电路各项性能的测量,学会查找并排除实验故障,初步培养学生实际工程设计能力,学会仿真软件的使用,掌握工程设计的概念和步骤,为以后学习和工作打下坚实的实践基础。 《模拟电子技术实验》课程内容包括基础验证性实验,设计性实验和综合设计实践三大部分。 基础验证性实验主要包括仪器设备的使用、双极性三极管电路的分析、负反馈放大电路的测量等内容。主要培养学生分析电路的能力,掌握电路基本参数的测量方法。 设计性实验主要包括运算电路的实现等内容。主要要求学生掌握基本电路的设计能力。 综合设计实践主要包括项目的选题、开题、实施和验收等过程,要求学生能够掌握电子产品开发的整个过程,提高学生的设计、制作、调试电路的能力。 实验要求大家认真做好课前预习,积极查找相关技术资料,如实记录实验数据,独立写出严谨、有理论分析、实事求是、文理通顺、字迹端正的实验报告。 本书前八个实验项目由杨艺老师编写,实验九由丁黎明老师编写。全书由丁黎明老师提出课程计划,由杨艺老师进行校对和排版。参与本书课程计划制订的还有电工电子课程组的全体老师。 2012年3月1日

模拟电子技术实验

实验2 单管放大电路 1.1 实验目的 (1) 熟悉电子元件和模拟电路实验箱。 (2) 掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。 (3) 学习测量放大器Q点,A v,r i,r o的方法,了解共射极电路的特性。 (4) 学习放大器的动态性能。 1.2 实验仪器与设备 示波器,信号发生器,交流毫伏表,数字万用表,模拟/数字电路实验箱。 1.3 预习要求 (1) 熟悉分压式偏置放大器的工作原理,了解元器件参数对放大器性能的影响。 (2) 熟悉放大器的动态及静态测量方法。 1.4 实验内容与步骤 (一)、连接直流电路,测量静态工作点 1.连接直流电路 (1)用万用表判断实验元件(三极管、电解电容、电阻、电位器)及实验所用导线的好坏。 (2) 连接分压式偏置放大器的直流通路,电路如图1-1所示,将R W的阻值调到最大100K。 图1-1 分压式偏置单管放大器的直流通路

(3)调节直流稳压电源电压输出调节旋钮,使其输出+12V(方法:用万用表直流电压档监测直流稳压电源输出端口,调节旋钮使万用表显示+12 V) 2.调节静态工作点 接通稳压电源(方法:用红色导线连接直流稳压电源的正极与R W R C的公共点,用黑色导线连接直流稳压电源的负极与R B2 R E的公共点),调节R W使U CE=1/2 U CC,V BE=0.7V 测量晶体管各极对地电压U B、U C和U E,将测量结果和计算所得结果填入表1-1中。 U CE =U C-U E U BE =U B-U E I C = I E= U E /R E 表1-1 静态工作点实验数据 (二)、连接完整电路,测量动态参数 1.连接完整电路 图1-2 分压式偏置单管放大器原理图 注意:电解电容的极性。 3.电压放大倍数的测量 (1)接通函数信号发生器电源,调节函数信号发生器的频率调节旋钮和幅度调节旋钮,使函数信号发生器输出频率 f =1 kHz ,输出电压U S=10 mV (有效值)的交流信号(若输出不能达到10 mV,可调节输出衰减旋钮20~60 dB和幅度调节旋钮即可)。 注意:信号发生器输出交流信号的频率通过数码管显示即可读出来,输出交流信号的幅度必须使用晶体管毫伏表检测方可读出电压有效值。 (2)将信号发生器、示波器、晶体管毫伏表按图1-3接入。信号发生器的正极、示波

远程虚拟仿真实验室教学系统

电力电子虚拟仿真教学实验平台 实验室建设背景 目前的高等教育中,越来越强调对学生实践能力的培养,实验教育成为理工科教育的一个至关重要的环节。然而,随着各学科实验项目和学生人数的增多,传统的电气实验室和实验仪器数量很难满足学生的需求,在教学和学生使用上的不便之处也慢慢凸现出来。如何解决传统实验教学资源分配不足、实验方式过于刻板、实验器材维护费时费力、实验内容固定难以拓展等问题,是目前新工科建设、课程改革内容中一个讨论的热点。 在对创新型实验建设的需求日益明确之际,仿真实验教学的概念开始成为学校关注的重点。仿真教学实验是一种基于软件技术构建的虚拟实验教学系统,是现有各种教学实验室的数字化和虚拟化,为开设各种专业实验课程提供了全新的教学与科研环境。因此建设仿真实验室可以与实物实验室互补,它除了可以辅助高校的科研工作,在实验教学方面也具有如利用率高,易维护等诸多优点。近年来,国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求建立了一些高科技的仿真实验室。 远宽解决方案 远宽能源除了将仿真技术应用于科研与工业测试,也率先将该技术引入到了教学实验室建设中。对于不同的实验内容与实验类型,远宽能源提出了如下的仿真实验建设的解决方案:实时仿真实验和远程虚拟仿真实验。

1. 实时仿真实验 远宽能源将先进的FPGA小步长实时仿真技术应用到教学实验室建设中,小步长实时仿真技术使它能够覆盖电力电子、电机驱动、新能源等多个电力电子相关应用的创新教学实验以及研究的需求。基于图形化系统建模,模型一键下载,无需FPGA编程编译,大大增强了产品的易用性;同时实验平台还配置了硬件控制器(TI的DSP或者NI的GPIC),和仿真器构成完整的闭环系统。实时仿真实验系统如下图所示:

同济大学实验安全考试题库

1 单选题做加热易燃液体实验时,应该()。 A 用电炉加热,要有人看管 B 用电热套加热,可不用人看管 C 用水浴加热,要有人看管 正确答案:C 2 单选题毒物进入人体最主要、最常见的途径是()。 A 呼吸道 B 皮肤 C 眼睛 D 消化道 正确答案:A 3 单选题倾倒液体试剂时,瓶上标签应朝()。 A 上方 B 下方 C 左方 D 右方 正确答案:A 4 单选题当不慎把少量浓硫酸滴在皮肤上时,正确的处理方法是()。 A 用酒精擦 B 马上去医院 C 用碱液中和后,用水冲洗 D 以吸水性强的纸吸去后,用水冲洗 正确答案:D 5 判断题学生可以单独使用剧毒物品吗? 正确答案:对 6 单选题当有危害的化学试剂发生泄漏、洒落或堵塞时,应()。 A 首先避开并想好应对的办法再处理 B 赶紧打扫干净或收拾起来 正确答案:A 7 单选题下列物品不属于剧毒化学品的是()。 A 氰化钾 B 氯化汞 C 铊 D 甲醛 正确答案:D 8 单选题K、Na、Mg、Ca、Li、AlH3、MgO、电石中,遇水发生激烈反应的有()。 A 5种 B 6种 C 7种 D 8种 正确答案:B 9 单选题金属Hg常温下会()。 A 不挥发 B 慢慢挥发

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模拟电子技术实验报告

姓名:赵晓磊学号:1120130376 班级:02311301 科目:模拟电子技术实验B 实验二:EDA实验 一、实验目的 1.了解EDA技术的发展、应用概述。 2. 掌握Multisim 1 3.0 软件的使用,完成对电路图的仿真测试。 二、实验电路

三、试验软件与环境 Multisim 13.0 Windows 7 (x64) 四、实验内容与步骤 1.实验内容 了解元件工具箱中常用的器件的调用、参数选择。 调用各类仿真仪表,掌握各类仿真仪表控制面板的功能。 完成实验指导书中实验四两级放大电路实验(不带负反馈)。 2.实验步骤 测量两级放大电路静态工作点,要求调整后Uc1 = 10V。 测定空载和带载两种情况下的电压放大倍数,用示波器观察输入电压和输出电压的相位关系。 测输入电阻Ri,其中Rs = 2kΩ。 测输出电阻Ro。 测量两级放大电路的通频带。 五、实验结果 1. 两级放大电路静态工作点 断开us,Ui+端对地短路

2. 空载和带载两种情况下的电压放大倍数接入us,Rs = 0 带载: 负载: 经过比较,输入电压和输出电压同相。 3. 测输入电阻Ri Rs = 2kΩ,RL = ∞ Ui = 1.701mV

Ri = Ui/(Us-Ui)*Rs = 11.38kΩ 4. 测输出电阻Ro Rs = 0 RL = ∞,Uo’=979.3mV RL = 4.7kΩ,Uo = 716.7mV Ro = (Uo’/Uo - 1)*R = 1.72kΩ 5. 测量两级放大电路的通频带电路最大增益49.77dB 下限截止频率fL = 75.704Hz 上限截止频率fH = 54.483kHz 六、实验收获、体会与建议

国家级虚拟仿真实验教学中心入选名单

北京大学地球科学虚拟仿真实验教学中心教育部 中国人民大学基于大数据文科综合训练虚拟仿真实验教学中心教育部清华大学材料科学与工程虚拟仿真实验教学中心教育部 北京交通大学交通运输国家级虚拟仿真实验教学中心教育部 北京化工大学化工过程虚拟仿真实验教学中心教育部 北京邮电大学电子信息虚拟仿真实验教学中心教育部 中国农业大学机械与农业工程虚拟仿真实验教学中心教育部 中央美术学院艺术、设计与建筑虚拟仿真实验教学中心教育部 华北电力大学电力工业全过程仿真实验教学中心教育部 南开大学经济虚拟仿真实验教学中心教育部 天津大学化学化工虚拟仿真实验教学中心教育部 大连理工大学化学虚拟仿真实验教学中心教育部 东北大学机械装备虚拟仿真实验教学中心教育部 吉林大学地质资源立体探测虚拟仿真实验教学中心教育部 东北师范大学生物学虚拟仿真实验教学中心教育部 东北林业大学森林工程虚拟仿真实验教学中心教育部 同济大学力学虚拟仿真实验教学中心教育部 上海交通大学机电学科虚拟仿真实验教学中心教育部 华东理工大学石油和化工过程控制工程虚拟仿真实验教学中心教育部东华大学管理决策虚拟仿真实验教学中心教育部 南京大学社会经济环境系统虚拟仿真实验教学中心教育部 东南大学机电综合虚拟仿真实验教学中心教育部 河海大学力学与水工程虚拟仿真实验教学中心教育部 南京农业大学农业生物学虚拟仿真实验教学中心教育部 中国药科大学药学虚拟仿真实验教学中心教育部 浙江大学化工类虚拟仿真实验中心教育部 厦门大学机电类虚拟仿真实验教学中心教育部 山东大学医学虚拟仿真实验教学中心教育部 武汉大学电力生产过程虚拟仿真实验教学中心教育部 武汉理工大学水路交通虚拟仿真实验教学中心教育部 华中师范大学心理与行为虚拟实验教学中心教育部 中南财经政法大学经济管理行为仿真实验中心教育部 湖南大学机械工程虚拟仿真实验教学中心教育部 中南大学矿冶工程化学虚拟仿真实验教学中心教育部 中山大学医学虚拟仿真实验教学中心教育部 华南理工大学机械工程虚拟仿真实验教学中心教育部 四川大学华西临床虚拟仿真实验教学中心教育部 重庆大学能源与动力电气虚拟仿真实验教学中心教育部 西南交通大学交通运输虚拟仿真实验教学中心教育部 电子科技大学电子与通信系统虚拟仿真实验教学中心教育部 西南大学药学虚拟仿真实验教学中心教育部 西南财经大学现代金融虚拟仿真实验教学中心教育部 西安交通大学通信与信息系统虚拟仿真实验教学中心教育部 西安电子科技大学电子信息与通信虚拟仿真实验教学中心教育部

模拟电子技术实验

实验一共射极单管放大电路的研究 1. 实验目的 (1)学会放大器静态工作点的调试方法,分析静态工作点对放大器性能的影响; (2)掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法; (3)熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 2. 实验设备与器材 实验所用设备与器材见表1.1。 表1.1 实验4.1的设备与器材 序号名称型号与规格数量备注 1 实验台1台 2 双踪示波器0~20M 1台 3 电子毫伏表1只 4 万用表1只 5 三极管1只 6 电阻1kΩ/0.25W 1只R e 7 电阻 2.4kΩ/0.25W 2只R S、R c、R L 8 电阻20kΩ/0.25W 1只R b1、R b2 9 电阻500kΩ/0.25W 1只R b2 10 铝电解电容10μF/25V 2只C1、C2 11 铝电解电容50μF/25V 1只C e 3. 实验电路与说明 实验电路如图1.1所示,为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R B1和R B2组成的分压电路,并在发射极中接有电阻R E,以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号u i后,在放大器的输出端便可得到一个与u i相位相反,幅值被放大了的输出信号u0,从而实现了电压放大。安装电路时,要注意电解电容极性、直流电源正负极和信号源的极性。 图1.1 共射极单管放大器实验电路

I c/mA U ce/V u0波形失真情况管子工作状态 2.0 (5) 测量最大不失真输出电压的幅度 置R C=2.4kΩ,R L=2.4kΩ,调节信号发生器输出,使U s逐渐增大,用示波器观察输出信号的波形。直到输出波形刚要出现失真而没有出现失真时,停止增大U s,这时示波器所显示的正弦波电压幅度,就是放大电路的最大不失真输出电压幅度,将该值记录下来。然后继续增大U s,观察输出信号波形的失真情况。 5. 实验总结与分析 (1)用理论分析方法计算出电路的静态工作点,填入表1.2中,再与测量值进行比较,并分析误差的原因。 (2)通过电路的动态分析,计算出电路的电压放大倍数,包括不接负载时的A u、A us以及接上负载时的A u、A us。将计算结果填入表1.3中,再与测量值进行比较,并分析产生误差的原因。 (3)回答以下问题: ①放大电路所接负载电阻发生变化时,对电路的电压放大倍数有何影响? ②怎样用测量信号电压的方法来测量放大电路的输入电阻和输出电阻? (4)心得体会与其他。

交通仿真中的虚拟现实技术

图1.1:虚拟现实的3I特交通仿真中的虚拟现实技术 【摘要】虚拟现实技术是当今科技发展的新热点,虚拟现实技术也越来越多的成为交通仿真领域应用软件发展的新趋势。本文简要介绍了虚拟现实技术的特点,探讨了在交通仿真中虚拟现实技术的应用情况,并对虚拟现实技术在这些领城的发展进行了展望。 【关键词】虚拟现实;交通仿真 随着我国的交通事业迅速的发展。在交通仿真应用软件不断更新,除了模型本身,虚拟现实技术的应用越来越多的成为这些软件发展的新趋势以及评价的一个重要指标,为实际应用提供了更为直观、有效的工具。本文就交通仿真中虚拟现实技术的应用进行了分析和介绍,并对今后交通仿真领域虚拟现实技术的发展进行了展望。 一、虚拟现实技术综述 虚拟现实技术(virtual reality, VR),又称临境技术,是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征(如图1.1)的计算机高级人机界面。它综合利用了计 算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、 计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术,模拟 人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能,使人能够沉浸 在计算机生成的虚拟境界中,并能够通过语言、手势等 自然的方式与之进行实时交互,创建了一种适人化的多维信息空间。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性,而且能够突破空间、时间以及其它客观限制,感受到真实世界中无法亲身经历的体验。 虚拟现实技术具有超越现实的虚拟性。虚拟现实系统(如图1.2)的核心设备仍然是计算机。它的一个主要功能是生成虚拟境界的图形,故此又称为图形工作站。图像显示设备是用于产生立体视觉效果的关键外设,目前常见的产品包括光阀眼镜、三维投影仪和头盔显示器等。其中高档的头盔显示器在屏蔽

虚拟仿真(虚拟现实)实验室解决方案

数虎图像提供虚拟仿真实验室硬件设备搭建和内容制作整体解决 方案 虚拟现实实验室是虚拟现实技术应用研究就的重要载体。 随着虚拟实验技术的成熟,人们开始认识到虚拟实验室在教育领域的应用价值,它除了可以辅助高校的科研工作,在实验教学方面也具有如利用率高,易维护等诸多优点.近年来,国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求建立了一些虚拟实验室。数虎图像拥有多名虚拟现实软硬件工程师,在虚拟现实实验室建设方面有着无与伦比的优越性! 下面请跟随数虎图像一起,让我们从头开始认识虚拟现实实验室。【虚拟现实实验室系统组成】: 建立一个完整的虚拟现实系统是成功进行虚拟现实应用的关键,而要建立一个完整的虚拟现实系统,首先要做的工作是选择确实可行的虚拟现实系统解决方案。 数虎图像根据虚拟现实技术的内在含义和技术特征,并结合多年的虚拟现实实验室建设经验,最新推出的虚拟现实实验室系统提供以下组成:

虚拟现实开发平台: 一个完整的虚拟现实系统都需要有一套功能完备的虚拟现实应用开发平台,一般包括两个部分,一是硬件开发平台,即高性能图像生成及处理系统,通常为高性能的图形计算机或虚拟现实工作站;另一部分为软件开发平台,即面向应用对象的虚拟现实应用软件开发平台。开发平台部分是整个虚拟现实系统的核心部分,负责整个VR场景的开发、运算、生成,是整个虚拟现实系统最基本的物理平台,同时连接和协调整个系统的其它各个子系统的工作和运转,与他们共同组成一个完整的虚拟现实系统。因此,虚拟现实系统开发平台部分在任何一个虚拟现实系统中都不可缺少,而且至关重要。 虚拟现实显示系统: 〃高性能图像生成及处理系统 〃具有沉浸感的虚拟三维显示系统 在虚拟现实应用系统中,通常有多种显示系统或设备,比如:大屏幕监视器、头盔显示器、立体显示器和虚拟三维投影显示系统,而虚拟三维投影显示系统则是目前应用最为广泛的系统,因为虚拟现

模拟电子技术课程设计(Multisim仿真)

《电子技术Ⅱ课程设计》 报告 姓名 xxx 学号 院系自动控制与机械工程学院 班级 指导教师 2014 年 6 月18日

目录 1、目的和意义 (3) 2、任务和要求 (3) 3、基础性电路的Multisim仿真 (4) 3.1 半导体器件的Multisim仿真 (4) 3.11仿真 (4) 3.12结果分析 (4) 3.2单管共射放大电路的Multisim仿真 (5) 3.21理论计算 (7) 3.21仿真 (7) 3.23结果分析 (8) 3.3差分放大电路的Multisim仿真 (8) 3.31理论计算 (9) 3.32仿真 (9) 3.33结果分析 (9) 3.4两级反馈放大电路的Multisim仿真 (9) 3.41理论分析 (11) 3.42仿真 (12) 3.5集成运算放大电路的Multisim仿真(积分电路) (12) 3.51理论分析 (13) 3.52仿真 (14) 3.6波形发生电路的Multisim仿真(三角波与方波发生器) (14) 3.61理论分析 (14) 3.62仿真 (14) 4.无源滤波器的设计 (14) 5.总结 (18) 6.参考文献 (19)

一、目的和意义 该课程设计是在完成《电子技术2》的理论教学之后安排的一个实践教学环节.课程设计的目的是让学生掌握电子电路计算机辅助分析与设计的基本知识和基本方法,培养学生的综合知识应用能力和实践能力,为今后从事本专业相关工程技术工作打下基础。这一环节有利于培养学生分析问题,解决问题的能力,提高学生全局考虑问题、应用课程知识的能力,对培养和造就应用型工程技术人才将能起到较大的促进作用。 二、任务和要求 本次课程设计的任务是在教师的指导下,学习Multisim仿真软件的使用方法,分析和设计完成电路的设计和仿真。完成该次课程设计后,学生应该达到以下要求: 1、巩固和加深对《电子技术2》课程知识的理解; 2、会根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料; 3、掌握仿真软件Multisim的使用方法; 4、掌握简单模拟电路的设计、仿真方法; 5、按课程设计任务书的要求撰写课程设计报告,课程设计报告能正确反映设计和仿真结果。

化工原理基于flash仿真实验的研究

前言 据了解,目前国内好多高校都根据自身的教学需求建立了仿真实验室。典型的有:中国科技大学在仿真实验室的建设和使用方面形成的如物理实验仿真实验软件,广播电视大学物理仿真实验、几何光学设计实验平台、大学物理仿真实验远程教学系统,同济大学建筑学院的可以对建筑景观、结构进行仿真的仿真显示实验室等,化工原理仿真实验现在也有许多高校建立了仿真实验系统,如天津大学化工原理仿真实验,浙江大学化工原理仿真实验。 化工原理仿真实验通过利用计算机图形技术在显示器屏幕上创建一个虚拟的化工原理实验装置环境,通过计算机的输人设备(鼠标或键盘)来表达对实验装置的操作过程,再借助于实验装置的数学模型和计算机的数值计算能力来模拟实验装置各种参数在操作过程的变化,构成了一个有效的仿真实验系统。学习者通过仿真系统的操作,可以对实验过程获得直接的感性体验,尤其对实验步骤和操作程序产生深刻的印象。本次设计以flash软件为平台,对新购置的化工原理实验装置,进行实验装置流程认识、实验操作步骤等内容进行动画设计与仿真模拟,为化工原理实验这一实践教学环节提供辅助教学,以提高实验教学效果与效率。基于flash平台仿真的实验项目有:离心泵性能测定实验、流体阻力实验、传热综合实验。

1 总论 1.1仿真实验的概述 1.1.1 仿真实验的定义 关于“仿真实验”的概念,人们往往从不同层面给予了不同的定义和表述。 从技术层面上看,仿真实验可以表述为:在计算机系统中采用仿真技术、数字建模技术和多媒体技术实现的各种仿真环境的软件,实验者可以像在真实环境中一样完成各种指定的实验项目,所取得的效果也等价甚至优于在真实环境中所取得的效果。 从功能角度来看,仿真实验是一个创造和引导模拟实验的交互环境,也就是实验场所。它可以辅助、部分替代传统实验各操作环节的相关操作环境。以上的解释和定义分别从不同侧面揭示了仿真实验的内涵,为我们更好的把握仿真实验的定义提供了依据。所谓“仿真实验”,是相对于真实实验而存在的,两者的主要差别在于:实验过程中所触及的对象与事物是否真实。在真实实验中所采用的实验工具、实验对象都是以实物形态出现的;而在仿真实验中,不存在实物形态的实验工具与实验对象,实验过程主要是对虚拟的实验仪器及设备进行操作。 以技能训练为主的实验教学中,相应的辅助软件却甚少。而仿真实验软件正是属于技能领域学习软件。应用于教学的仿真实验软件是以教学理论、计算机技术等为基础,采用面向对象的思想构建的、能实时操作的、非实在的实验空间。在这个环境中,学生可以像在真实环境中一样来完成各种实验项目,其本质是由计算机模拟实现的一个过程,提供一个虚拟的实验环境。 随着现代教育技术的发展,仿真实验已经成为计算机辅助教学的一个新的发展方向,它除了具备计算机辅助教学软件的一般特点之外,主要还有以下特征: ①仿真性 仿真实验中的实验环境和实验仪器具有高度的真实感,学生在计算机上进行操作如同置身于真实的实验环境,对真实的实验仪器进行操作。 ②交互性 仿真实验使实验变成学生与计算机的双向交流,学生利用鼠标或键盘可以自己对仪器进行操作,自由选择实验内容和实验进程等,可以极大地调动学生的学习积极性。 ③开放性、经济性、灵活性

参考答案--模拟电子技术实验指导书(2012)

参考答案--模拟电子技术实验指导书(2012)

实验一常用电子仪器的使用 一、实验目的 1.熟悉示波器,低频信号发生器和晶体管毫伏表等常用电子仪器面板,控制旋钮的名称,功能及使用方法。 2.学习使用低频信号发生器和频率计。 3.初步掌握用示波器观察波形和测量波形参数的方法。 二、实验原理 在电子电路实验中,经常使用的电子仪器有示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一起,可以完成对电子电路的静态和动态工作情况的测试。 实验中要对各种电子仪器进行综合使用,可按照信号流向,以连线简捷,调节顺手,观察与读数方便等原则进行合理布局,各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1—1所示。接线时应注意,为防止外界干扰,各仪器的共公接地端应连接在一起,称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线,示波器接线使用专用电缆线,直流电源的接线用普通导线。

图1—1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图 1.低频信号发生器 低频信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出电压最大可达20V(峰-峰值)。通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮,可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。低频信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。 低频信号发生器作为信号源,它的输出端不允许短路。 2.交流毫伏表 交流毫伏表只能在其工作频率范围之内,用来测量正弦交流电压的有效值。为了防止过载而损坏,测量前一般先把量程开关置于量程较大位置上,然后在测量中逐档减小量程。 3.示波器 示波器是一种用途极为广泛的电子测量仪器,它能把电信号转换成可在荧光屏幕上直接观察的图象。示波器

2013年国家级虚拟仿真实验教学中心

国家级虚拟仿真实验教学中心入选名单 申报学校中心名称学校所属北京大学地球科学虚拟仿真实验教学中心教育部中国人民大学基于大数据文科综合训练虚拟仿真实验教学中心教育部清华大学材料科学与工程虚拟仿真实验教学中心教育部北京交通大学交通运输国家级虚拟仿真实验教学中心教育部北京化工大学化工过程虚拟仿真实验教学中心教育部北京邮电大学电子信息虚拟仿真实验教学中心教育部中国农业大学机械与农业工程虚拟仿真实验教学中心教育部中央美术学院艺术、设计与建筑虚拟仿真实验教学中心教育部华北电力大学电力工业全过程仿真实验教学中心教育部南开大学经济虚拟仿真实验教学中心教育部天津大学化学化工虚拟仿真实验教学中心教育部大连理工大学化学虚拟仿真实验教学中心教育部东北大学机械装备虚拟仿真实验教学中心教育部吉林大学地质资源立体探测虚拟仿真实验教学中心教育部东北师范大学生物学虚拟仿真实验教学中心教育部东北林业大学森林工程虚拟仿真实验教学中心教育部同济大学力学虚拟仿真实验教学中心教育部上海交通大学机电学科虚拟仿真实验教学中心教育部华东理工大学石油和化工过程控制工程虚拟仿真实验教学中心教育部东华大学管理决策虚拟仿真实验教学中心教育部南京大学社会经济环境系统虚拟仿真实验教学中心教育部东南大学机电综合虚拟仿真实验教学中心教育部河海大学力学与水工程虚拟仿真实验教学中心教育部南京农业大学农业生物学虚拟仿真实验教学中心教育部中国药科大学药学虚拟仿真实验教学中心教育部浙江大学化工类虚拟仿真实验中心教育部厦门大学机电类虚拟仿真实验教学中心教育部山东大学医学虚拟仿真实验教学中心教育部武汉大学电力生产过程虚拟仿真实验教学中心教育部武汉理工大学水路交通虚拟仿真实验教学中心教育部华中师范大学心理与行为虚拟实验教学中心教育部

模拟电子技术实验指导书

《模拟电子技术》实验教学指导书课程编号:1038181007 湘潭大学 信息工程学院电工与电子技术实验中心 2007年11月30日

前言 一、实验总体目标 通过实验教学,使学生巩固和加深所学的理论知识,培养学生运用理论解决实际问题的能力。学生应掌握常用电子仪器的原理和使用方法,熟悉各种测量技术和测量方法,掌握典型的电子线路的装配、调试和基本参数的测试,逐渐学习排除实验故障,学会正确处理测量数据,分析测量结果,并在实验中培养严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作之风。 二、适用专业年级 电子信息工程、通信工程、自动化、建筑设施智能技术等专业二年级本科学生。 三、先修课程 《高等数学》、《大学物理》、《电路分析基础》或《电路》。 网络化模拟电路实验台:36套(72组) 主要配置:数字存储示波器、DDS信号发生器、数字交流毫伏、模块化单元电路板等。 六、实验总体要求 本课程要求学生自己设计、组装各种典型的应用电路,并用常用电子仪器测试其性能指标,掌握电路调试方法,研究电路参数的作用与影响,解决实验中可能出现各种问题。 1、掌握基本实验仪器的使用,对一些主要的基本仪器如示波器、、信号发生器等应能较熟练地使用。 2、基本实验方法、实验技能的训练和培养,牢固掌握基本电路的调整和主要技术指标的测试方法,其中还要掌握电路的设计、组装等技术。 3、综合实验能力的训练和培养。 4、实验结果的处理方法和实验工作作风的培养。

七、本课程实验的重点、难点及教学方法建议 本课程实验的重点是电路的正确连接、仪表的正确使用、数据测试和分析; 本课程实验的难点是电路的设计方法和综合测试与分析。 在教学方法上,本课程实验应提前预习,使学生能够利用原理指导实验,利用实验加深对电路原理的理解,掌握分析电路、测试电路的基本方法。

虚拟仿真实验室(系统)建设项目

虚拟仿真实验室(系统)建设项目 ---模拟数字混合智慧实验平台采购论证报告 项目执行单位:防灾仪器系 项目负责人:洪利 项目执行人:姜运芳 申请执行时间:2018年6月26日

目录 1.1项目实施必要性分析 (3) 1.2项目实施可行性分析 (4) 1.3项目实施支撑保障条件 (4) 3.2项目风险与不确定性分析.................... 错误!未定义书签。 3.3预期经济社会效益.......................... 错误!未定义书签。

1 项目建设背景及情况分析 近年来,我院防灾仪器系不断探索“新工科”人才培养模式,建立健全“双创协同”育人体制机制,创新教学模式和管理模式,搭建了“创新创业协同培养平台”。实践教 学作为我院教学过程的重要环节,对于深化学生对所学知识的理解和掌握、培养学生分 析问题和解决问题的能力至关重要。 电子技术实践教学所涉及的都是既重理论更重实践的课程,是帮助学生理解理论、 加深认识而达到学以致用的必要环节。形成具有自身特色的创新性虚拟实验教学模式, 满足规模化教育环境下培养具有创新精神和实践能力的高素质人才的要求,推动和影响 基础实验教学模式的改革与创新是非常有必要的。 模拟数字混合智慧实验平台建设项目于2018年3月获批资金36.9万元。拟以“新工科”人才培养“智慧教学”为导向,并以此项目建设为契机,后期与教育部在线教育研究中 心智慧教学平台“雨课堂”以及“雨课堂”全球首家软件云战略合作伙伴“北京时代行 云科技”有限公司共建的产学合作智慧教学示范基地。将“新工科”的“互联网+智慧教学”先进教学理念注入学生的实践学习环节,充分地借助“教育部在线教育研究中心智 慧教学平台”将“理论课程智慧课堂教学”即雨课堂以及仿真与真实动手智慧实验即雷 实验无缝通过微信衔接,具有便携式,模块化,数模混合,全可编程,产学合作可定制、可二次开发、可扩展等独特优势,为电类专业奠定坚实基础,孵化基础电类创新想法, 培养学生创业素质的“以学生为中心”基础电类实践基地。 1.1项目实施必要性分析 随着“互联网”时代的到来,结合丰富网络资源的“线上”+ “线下” O2O学习模 式成为高效学习的方法和趋势。然而即使是最优秀的大规模在线开放课程(MOOC),其“线下”配套动手实验环境的搭建始终影响到工程实践类专业的人才培养质量。为营造 与互联网时代相匹配的“无处不在的大实验室”环境,达成实验室内与实验室外相衔接,课内与课外相融合,理论与实践环节不隔离,后续课程与基础课程相贯穿、企业讲师与 学校教授相互动、基于项目的学习与基础学习统一平台化。建设一个方便学生带入和带 出实验室的电路课程配套“书包实验室”将使教师教授与学生学习的场景和内容更加丰 富化,高效化,多元化,生活化。具有十分的必要性。在学生随时随地可以获取知识的互联网时代,配套建设综合的“书包实验室”电路实验平台,具有如下优势:(1)智慧教学实验平台包括电路实验便携式智慧仪器仪表硬件(内置示波器、信号源、电源、电压表、逻辑分析仪、波特图仪等十合一硬件仪器)以及配套电路面包板等 实验对象。设备使用率高,且每年/每学期可以复用。

《本科模拟电子技术实验》教案

《本科模拟电子技术实验》教案

4.1 共射极单管放大电路的研究 1. 实验目的 (1)学会放大器静态工作点的调试方法,分析静态工作点对放大器性能的影响; (2)掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法; (3)熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 2. 实验设备与器材 实验所用设备与器材见表4.1。 表4.1 实验4.1的设备与器材 序号名称型号与 规格 数量备注 1 直流稳压电源双路 0~30V 1台 2 双踪示波器0~10M 1台 3 函数信号发生 器 低频1台 4 模拟电路实验 箱 1台 5 电子毫伏表1只 6 万用表1只 7 数字电压表0~1只

200V 8 数字毫安表0~ 200mA 1只 9 晶体管特性图 示仪1台全班共 用 10 三极管9013 1只 11 电阻1kΩ/0.2 5W 1只R e 12 电阻 2.4kΩ/0 .25W 2只R S、R c、R L 13 电阻20kΩ/0. 25W 1只R b1、R b2 14 电阻500kΩ/ 0.25W 1只R b2 15 铝电解电容10μF/25 V 2只C1、C2 16 铝电解电容50μF/25 V 1只C e 3. 实验电路与说明 实验电路如图4.1所示,为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R B1和R B2组成的分压电路,并在发射极中接有电

阻R E,以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号u i后,在放大器的输出端便可得到一个与u i相位相反,幅值被放大了的输出信号u0,从而实现了电压放大。安装电路时,要注意电解电容极性、直流电源正负极和信号源的极性。 图4.1 共射极单管放大器实验电路 4. 实验内容与步骤 (1)电路安装 ①安装之前先检查各元器件的参数是否正确,区分三极管的三个电极,并测量其β值。 ②按图4.1所示电路,在面包板或实验台上搭接电路。安装完毕后,应认真检查连线是否正确、牢固。 (2)测试静态工作点 ①电路安装完毕经检查无误后,首先将直流稳压电源调到12V,接通直流电源前,先将R W

同步虚拟仿真实验室简介

同步虚拟仿真实验室简介 ●同步实验室是广州市同实网络科技有限公司精心打造的,与初高中化学、物理、生物教材相对应的虚拟仿真实验平台。它把计算机应用技术和交互动画Flash技术应用到中学化学、物理、生物实验课程中,以高度仿真技术提供与实际实验操作一模一样的模拟实验,实现完全动手仿真。实验模式分为《化学实验室》、《物理实验室》、《生物实验室》三个部分。 ●同步实验系统是与新课改大纲和教材完全相对应的虚拟仿真实验,由近百位国内知名理化特级教师,耗时近3年时间,精心设计校准实验内容,制作成100%真实模拟实验室环境和各实验器材的效果。老师和学生只需要动动电脑鼠标,就可以完成化学、物理、生物课本上所有的实验,而且对实验的规范操作进行严格要求,即方便让学生掌握知识,又培养学生规范操作实验的技能。让老师在实验课教学中、学生在实验课学习中再也不用受场地、实验器材和时间上的限制,在课堂上就可以和同学一起互动进行实验操作。实验平台的实验内容是根据新课程标准(实验)要求,配合教科书的内容制作而成的通用实验平台。是老师教学的必备工具,是学生理化课学习的必备利器。 ●化学仿真实验

●物理仿真实验

●生物仿真实验

功能及优势 ●高度仿真 改变传统仿真实验用鼠标操作的不真实感,全过程用手操作,仿佛学生老师在用自己的双手在做实验一样逼真 ●寓教于乐 动漫的表现形式,配合各种特效声效,寓教于乐,极大的提高了学生兴趣 ●对应新课程标准 内容涵盖新课改后教材及大纲要求的全部实验。必修选修一网打尽 ●数字化优势 使一些难开展的实验、耗时长的时间、反应不明显的实验得到呈现。并且可以突破时间及空间的束缚,灵活地放大或缩小场景,对实验进行细微的观察 ●重点突出 根据大纲要求,再精选出重点实验。有限节约学生时间 ●实验测评 完成实验操作后有专门针对章节的理论测评,有效考察章节掌握情况 ●重复性强 根据预习、学习、复习的不同需要,可有目的针对性学习和操作而不需消耗耗材使用示范 ●使用示范1

模拟电子技术实验综合

实验1 单级晶体管放大电路 一、实验目的 1.掌握放大电路静态工作点的调整和测试方法。 2.了解静态工作点对电压放大倍数的影响。 3.了解静态工作点对输出波形的影响。 4.学习测量放大电路的交流电压放大倍数、输入电阻、输出电阻以及最大不失真输出电压的测试方法。 5.熟悉常用电子仪器、仪表及模拟电子技术实验设备的使用。 二、实验原理 电压放大电路的基本任务是在输入端接入交流信号u i 后,在其输出端便可以得到一个与之相位相反、不失真的交流放大输出信号u 0 ,且有足够的电压放大倍数。图1-1为电阻分压式稳定静态工作点的共射极单管放大电路,其基极偏置电路由R B1和R B2分压电路构成。如果静态工作点选择得过高或过低,或者输入信号过大,都会使输出波形失真。为获得合适的静态工作点,一般采用调节上偏置电阻R P 的方法,在发射极接有电阻R e ,以稳定静态工作点Q 。 图1-1 分压式偏置共发射极放大电路 图1-1的电路是交流放大电路中最常用的一种基本单元电路。根据此电路学习放大电路的主要性能指标的测量方法。 1. 输入电阻r i 放大器的输入电阻是从放大器的输入端看进去的等效电阻,加上信号源之后,它就是信号源的负载电阻,用r i 表示。由此可知 r i =U i / i i =R S U i / (U S -U i ) U CC 12V

其中:U S—信号源电压的有效值,R S—信号源内阻; U i—放大电路输入电压的有效值。 r i的大小直接关系到信号源的工作情况。 2.输出电阻r o 、放大器的输出电阻是从放大器的输出端回向放大器看进去的等效电阻,用r o表示,测出U o C U o L后r o由下式计算: r o=R L(U o1-U o2) /U o2 ——放大电路开路时输出电压的有效值; 其中:U o C U o L——放大电路接负载R L时输出电压的有效值。 3.电压放大倍数A u 放大器的电压放大倍数是在输出波形不失真的情况下输出电压与输入电压有效值(或最大值)的比值A u,即 A u=U o /U i 三、实验仪器设备及元器件 1.直流稳压电源 2.函数信号发生器 3.数字式双踪示波器 4.数字万用表 5.交流毫伏表 6.模拟电子实验箱、单级晶体管放大电路专用实验板 7.晶体三极管、电位器、电阻器、电容器等电子元件 四、预习要求 1.理解分压式偏置放大电路的工作原理及电路中各元件的作用。 2.估算实验电路的性能指标:假设晶体管S9018的β=100,R B1=15kΩ,R B2=20kΩ,R C=3.3kΩ,R L=5.1kΩ,U CC=+12V,估算放大电路的静态工作点Q ,电压放大倍数A u,输入电阻r i 和输出电阻r o。 3.了解饱和失真、截止失真或因信号过大引起的失真波形。 4.掌握有关输入电阻及输出电阻的测试方法。 5.极性电容接反极性会有什么后果?怎样避免极性接反?

医学虚拟仿真实验具体内容介绍

虚拟实验具体内容介绍 (1)机能学基础性虚拟实验教学软件包含四个相对独立的操作实验:家兔的基本实验虚拟操作、蟾蜍的基本实验虚拟操作、大鼠的基本实验虚拟操作、小鼠的基本实验虚拟操作。所有内容全部采用人机互动的虚拟仿真操作来完成,同时配合动画演示,相关仪器设备的使用和操作知识。 我们以大小鼠和蟾蜍的基本实验虚拟操作举例说明: 《大、小鼠基本操作综合实验》介绍了大、小鼠在实验中经常用到的几种基本操作,通过虚拟操作的演示和互动,把实验中的重点、难点表示出来,使学生通过该虚拟实验,熟悉大小鼠实验的各项基本操作,掌握实验的重点。 虚拟实验操作流程及技术点描述: 大小鼠的捉持主要采用动画演示的形式,生动体现了捉持的要点。 大小鼠的固定,又分为徒手固定,固定板固定,头部固定以及固定器固定。学生可以自行选择固定方式,对大小鼠进行固定。 大小鼠的分组与编号;分组演示了如何使用Excel软件取得随机数字后分组。编号着重介绍了背毛单色标记法。 常用给药方法的虚拟操作:灌胃法,皮下注射法,皮内注射法,肌肉注射法,腹腔注射法,静脉注射法.部分采用透视或同步放大局部让学生更直观更系统的学习以上的给药方式及注意事项。 常用麻醉方法的虚拟操作:通过虚拟实验——吸入麻醉和腹腔注射麻醉,让学生熟悉并掌握常用麻药的使用及配制方法。 大小鼠取血的虚拟操作:分为摘眼球取血法,眼眶后静脉丛穿刺取血法,心脏取血,腹主动脉采血法。 大鼠处死方法的演示,脊椎脱臼法,急性失血法,麻醉致死法,气体窒息致死法,击打法。 大鼠主要脏器摘取:学生可动手摘取虚拟大鼠的主要脏器,可掌握各主要脏器的位置和摘取后的性状。 家兔的基本实验虚拟操作内容包括: 家兔麻醉方法,颈部手术包含颈部皮肤切开、分离皮下筋膜、气管插管、颈动脉插管、颈外静脉插管、颈部迷走神经、交感神经、降压神经分离等内容,家

2014年国家级虚拟仿真实验教学中心名单

2014年国家级虚拟仿真实验教学中心名单 序号学校名称中心名称 1 清华大学数字化制造系统虚拟仿真实验教学中心 2 北京交通大学轨道交通通信与控制虚拟仿真实验教学中心 3 北京航空航天大学空天电子信息虚拟仿真实验教学中心 4 北京理工大学大学计算机虚拟仿真实验教学中心 5 北京科技大学材料虚拟仿真实验教学中心 6 北京化工大学化工安全与装备虚拟仿真实验教学中心 7 北京邮电大学通信与网络虚拟仿真实验教学中心 8 北京建筑大学智慧城市虚拟仿真实验教学中心 9 中国农业大学食品科学与工程虚拟仿真实验教学中心 10 北京林业大学农林业经营管理虚拟仿真实验教学中心 11 北京协和医学院医学虚拟仿真实验教学中心 12 北京师范大学化学虚拟仿真实验教学中心 13 中国政法大学法学虚拟仿真实验教学中心 14 华北电力大学电力经济管理虚拟仿真实验教学中心 15 中国石油大学(北京)油气储运虚拟仿真实验教学中心 16 中国地质大学(北京)能源地质与评价虚拟仿真实验教学中心 17 北京联合大学文化遗产传承应用虚拟仿真实验教学中心 18 天津大学精密仪器与光电子虚拟仿真实验教学中心 19 河北经贸大学企业运营虚拟仿真实验教学中心 20 中北大学计算机及应用虚拟仿真实验教学中心 21 内蒙古医科大学蒙医学虚拟仿真实验教学中心 22 大连理工大学电工电子虚拟仿真实验教学中心 23 辽宁石油化工大学石油化工虚拟仿真实验教学中心 24 吉林大学物联网虚拟仿真实验教学中心 25 东北电力大学电力工业生产过程虚拟仿真实验教学中心 26 哈尔滨工业大学建筑虚拟仿真实验教学中心 27 哈尔滨工程大学船舶动力技术虚拟仿真实验教学中心 28 东北林业大学野生动物虚拟实验教学中心 29 哈尔滨医科大学医学虚拟仿真实验教学中心 30 复旦大学环境科学虚拟仿真实验教学中心 31 同济大学建筑规划景观虚拟仿真实验教学中心

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