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虛擬仿真實驗技術范文1
[DOI]1013939/jcnkizgsc201550138
1引言
飛行技術專業虛擬仿真實驗平臺具有應用性、集成性和系統性的特點，具體體現在：教學與科研相結合，這是人才培養的基本途徑，可以促使學生深入航空第一線，通過參與科研，培養創新精神、強化職業意識、提高自身素質。理論與創新相結合，是培養學生綜合職業能力、提高學生素質的根本方法，既要注重理論教學，更要強化實踐能力培養，將專業技能、綜合技能的培養滲透于各個教學環節，提高學生的綜合實踐能力。知識與技能相結合，以能力為本、突出技術應用，不僅要重視知識和技能的傳遞，還要重視能力的培養，提高學生的基本技能和專業技能，力求知識和技能應用于實踐。
2平臺基本情況
飛行仿真技術實驗平臺根據實驗室功能及教學中所面向服務的具體課程可劃分為五個項目群。
21民航飛行仿真模擬訓練
根據飛行技術專業培養計劃及企業需求，民航飛行仿真模擬訓練是不可缺少的一個環節。模擬飛行實訓以其靈活、高效、安全的特有優勢，逐漸成為飛行院校飛行訓練的一種重要的現代化教學手段，它在培養飛行學員的飛行興趣、縮短訓練周期、提高飛行技術、培養特情處置能力、確保飛行安全等方面發揮著越來越重要的作用。模擬飛行訓練不僅可以提高學員的操作技能，而且可以對學員的實際飛行效果進行正確的評估，完成實裝條件下無法進行的課目訓練。因此，利用飛行仿真技術實驗平臺所開展的模擬飛行訓練是提高飛行技術專業人才教學訓練質量效益的最有效途徑。
22航空電子仿真實驗
航空電子仿真實驗主要包括虛擬儀器的系統設計與應用、航空機載設備仿真實驗、飛行控制系統仿真實驗三個部分。實驗基于虛擬儀器開發平臺，可針對飛機慣導、航姿及飛控系統的特性及原理做定量分析實驗；實驗內容覆蓋了單一運動傳感器仿真實驗及多傳感器融合仿真實驗。
23空氣動力學數值模擬及仿真實驗
空氣動力學數值模擬及仿真實驗主要面向空氣動力學與飛行力學，飛行原理，空氣動力學創新實踐，空氣動力學創新實踐等課程。在實驗內容設計上，將風洞實驗與數值模擬相結合，可對飛行器的氣動特性進行實驗與數值模擬分析，并可開展空氣動力學方面的創新設計。將CFD仿真技術引入實踐教學環節，可以充分彌補實驗教學條件的不足，提高理論教學的效果，加深學生對基本概念和基本理論的理解，培養學生的創新思維，訓練學生的創新設計能力。
24飛行模擬仿真桌面訓練
飛行模擬仿真桌面訓練主要包含了理論學習及模擬訓練兩部分，分別利用塞斯納機型培訓軟件及定制飛行操縱硬件開展。塞斯納機型仿真訓練軟件是針對塞斯納172R飛機的，供飛行專業使用的機型培訓軟件，主要用行技術專業的機型系統理論和飛行程序教學等教學活動。整個內容以虛擬三維飛機為基礎，通過動畫演示、互動操作、動態原理和手冊等形式，實現該飛機各個系統知識的學習和程序的熟悉。
25航空氣象觀測實踐
航空氣象是飛行技術專業的主干課程之一，是一門理論性和實踐性都很強的學科。航空氣象觀測實踐是航空氣象課程的實踐環節，結合自動氣象站的使用，開展常規氣象要素（溫度、濕度、氣壓、風向、風速等）和能見度的觀測，培養學生氣象觀測的能力，提高學生學習航空氣象理論知識的興趣。
3平臺特色及教學效果
虛擬仿真實驗平臺主要是基于各種計算機軟件的網絡化仿真實驗環境，具有沉浸感和交互性的特點，平臺所提供的各種實踐項目都是在長期的實踐教學以及企業實訓的基礎上設計出來的，還提供了具有足夠實效性的功能模塊自主設定的實踐教學功能。
平臺經歷了從單項實驗、課程實驗、案例教學到面向專業實驗教學體系的轉換，實現了構建學科型實驗教學平臺的跨越。由平臺向其他民航專業延伸的虛擬仿真教學體系，將逐步形成鮮明的特色。
根據民航業發展對民航人才知識結構與實踐能力的要求，通過與航空公司建立產學研合作的戰略聯盟，建立了能夠培養創新能力的專業實驗系統和交叉型綜合實驗系統，既為學生提供優良的生產實踐場所，又有計劃地對航空公司中優秀的工程師進行再培訓，充實前沿理論和創新案例，構建科學的、具有超前性的、符合民航人才培養規律和適應民航人才需求的現代民航飛行實踐教學體系，培養學生適應民航飛行專業崗位工作的一技之長，具有鮮明的民航特色。
以建設具有現代教育理念和創新精神、教學科研能力強、實踐經驗豐富、掌握過硬實驗技術的高素質實驗教學隊伍為導向，構建了由教授領銜團隊、專職教學隊伍和專職管理隊伍組成的三個層次的實驗教學團隊，確保實驗教學的高效、優質進行。同時，擬推行實踐教學“教授負責制”和“本科生導師制”，通過創業教學和社會實踐活動相結合的方式，以及組織大學生參與各種創業大賽，培養學生的創新精神，提升學生的創業創新綜合能力。
按照“夯實基礎、拓寬專業、注重實踐、突出創新”的思路，探索并實踐了“綜合交叉、強素質”的“多層次、多形式、不間斷”的實踐教學模式?！岸鄬哟巍?，即將實驗教學內容分為基礎層次、綜合層次、創新層次，形成了從低到高、從基礎到前沿、從接受知識到培養綜合能力逐漸提高的實驗課程體系。“開放式”，即平臺采取全方位開放式管理模式，學生可以根據自己興趣和特長選做實驗，還可以在平臺進行大學生科研項目。
4結論
飛行技術專業虛擬仿真實踐平臺的建設立足行業和崗位需求，結合民航飛行技術專業特點，重視專業知識的學習、專業技能的培養以及職業素養的養成，在滿足飛行駕駛訓練需求的同時，也為航空電子、空氣動力學、飛行原理、航空氣象、飛行控制系統及新航行系統等專業課程提供了有力的實踐保障。
參考文獻：
虛擬仿真實驗技術范文2
關鍵詞：虛擬仿真，3DMAX，GLStudio，Vega
1.概述
大學物理實驗是物理教學中的一個重要組成部分，由于有些物理實驗，特別是近代物理實驗其實驗儀器集成度高，操作步驟復雜，往往成為物理實驗中的難點，再加上條件的限制，除實驗課外，學員很難直接面對設備進行預習或復習，同時在預習中由于操作不善而損壞儀器的現象也時有發生，因此利用虛擬仿真技術，在計算機上仿真物理實驗，來提高學員對物理實驗的學習是十分必要的。采用這種技術，具有方便性、無破壞性、經濟性以及高仿真性等特點，對學員掌握物理實驗具有重要的意義。
對物理實驗的仿真我們首先是對各個獨立的物理實驗進行仿真，然后再把他們集成到一個系統環境下。免費論文參考網。以下我們以夫蘭克—赫茲實驗為例來說明單個物理實驗的仿真過程。實驗儀器如下圖所示：
由于原子能級的存在，當電子與原子發生碰撞并進行能量交換時，每次交換的能量就會受到原子能級的制約，因此我們就可以通過測量碰撞后電子能量的變化來驗證原子能級的存在。由于本實驗的集成化高，屬于驗證性實驗，通過虛擬仿真幾乎可以真實再現實驗的整個過程。
虛擬仿真作為一種新型人機接口，不僅使參與者沉浸于計算機產生的虛擬世界，而且還還提供用戶和虛擬世界之間的直接通信手段。它具備3個基本特征
（1）沉浸：這是VR系統的核心，指使用戶投入到由計算機生成的虛擬場景中的能力。用戶在虛擬操作訓練場景中有“身臨其境”之感。
（2）交互：指用戶與虛擬場景中各種對象相互作用的能力。它是人機和諧的關鍵因素。交互性包含對象的可操作程度及用戶從環境中得到反饋的自然程度、虛擬場景中對象依據物理學定律運動的程度等，以用戶的視點變化進行虛擬交換。這個過程中最重要的因素是實時性。實時性是指計算機能夠響應用戶的輸入并立即改變虛擬場景的狀態。免費論文參考網。
（3）構想：虛擬現實不僅是一個用戶與終端的接口，而且可使用戶沉浸于此環境中獲取新知識，提高感性和理性認識，從而產生新的構思。把這種構思結果輸入到系統中去，系統會將處理后的狀態實時顯示或由傳感裝置反饋給用戶。
虛擬仿真的核心是建模與仿真。就建模與仿真本質而言，它是對真實物理系統在某一層次上的抽象。與實際的物理系統相比，用戶在這個抽象模型上可以更高效、更節省、更靈活、更安全地對物理系統進行了解和設計。
2.系統分析與模型的建立
模型的建立分三維立體模型的建立和仿真面板的制作。免費論文參考網。對模型的建立本系統采用3D MAX建模工具對模型進行幾何建模和行為建模。利用3D MAX軟件來進行三維建模和紋理貼圖，生成一個高逼真度的所需模型。首先我們用3D MAX建立夫蘭克—赫茲實驗儀、示波器、微機以及實驗室模型，并在3D MAX中進行貼圖，使所做儀器仿真度更高。
對于儀器面板，本系統采用的是GL Studio軟件進行建模制作，比如夫蘭克—赫茲實驗儀的面板、示波器面板和微機顯示屏上的顯示畫面都是用GL Studio來制作完成的，制作流程如圖所示：
在第二個過程中，圖片處理的結果是面板美觀形象的決定性階段；第三個階段則是本實驗仿真的決定性階段，因為實驗的操作響應、交互實現、實驗現象的再現都是在這個過程完成的。這一過程又可分為三個部分來完成：（1）是夫蘭克—赫茲實驗的手動操作，這在GL Studio中一個面板內既可完成；（2）是利用微機采集數據來自動完成實驗，得到實驗數據并在V—I圖中自動繪制數據曲線，在這個過程當中，可以在GL Studio中分別生成夫蘭克—赫茲實驗儀的面板和微機顯示器面板的動態庫，把它們作為元件在導入到另一個GL Studio中進行互聯；（3）是將數據輸出到示波器形成V—I曲線，這個過程的制作方式與第二部分相似。在第四個過程中主要是集成過程，Vega是MultiGen-Paradigm公司開發的一個面向對象的著名的虛擬現實平臺，它包括圖形環境Lynx，一套可以提供最充分的軟件控制和最大程度靈活性的完整的應用編程接口，一系列相關的庫和Audio Work2實時多通道音響系統。Lynx是Vega提供的帶有圖形用戶界面工具集，并通過設定參數與相互間關系，可以實現簡單的仿真應用程序，同時為虛擬系統的開發提供必要的支持，如模型、場景和交互設備等。
3.實驗的最終集成
在單個物理實驗完成之后，要把它們集成到統一的系統當中，我們的系統是用Visual C++作為軟件平臺進行集成。在VC中完成操作界面和目錄，點擊各個目錄進入各個獨立的物理仿真實驗當中由于各個實驗是獨立的，因此過程的制作相對簡單。
結束語
本文提供了一種使用3DMAX、GL Studio和Vega進行虛擬仿真系統開發的方案，這個方案是基于微機平臺設計的，具有較好的通用性，它不受實驗儀器的限制，給學員提供了一種較好的練習和復習的手段，其仿真度高，是其他預習和復習手段所不能代替的。
參考文獻：
[1] 張秀山. 虛擬現實技術及編程技巧.國防科技大學出版社.1999
[2] 曾芬芳. 虛擬現實技術.上海交通大學出版社.1997
虛擬仿真實驗技術范文3
關鍵詞：建環專業;實驗教學;虛擬仿真
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）05-0106-02
引言
虛擬仿真技術是20世紀末才興起的一門嶄新的信息技術，能夠模擬真實設備或系統的工作過程，具有信息量大、生動形象、身臨其境、實時交流等特征。虛擬仿真實驗教學是虛擬仿真技術在教育領域的應用，是高等教育信息化建設的重要內容[1]，促進當前教育模式、教學方法和學習方式的深刻變革。
建筑環境與能源應用工程是一個典型工科類的專業，在人才培養中普遍存在“重設計、輕實踐”等問題，強化專業實驗教學內容，培養應用型、復合型和創新型的實用人才，是社會對建環專業教學改革的迫切要求。將虛擬仿真技術的引入到建環專業實驗教學中，解決目前實驗教學中的存在問題，提高建環專業人才培養質量，是值得研究和探索的課題。
一、建環專業實驗的教學現狀
目前，建環專業實驗教學基本上是傳統模式[2]，存在實驗課時少、教學內容陳舊、實驗教學方法和手段單一等諸多問題。實驗類型多以驗證性、演示型為主，學生學習被動，往往敷衍了事。為了改進實驗教學效果，很多學校做出積極探索和改革[3-4]，如獨立設置專業實驗課程、改革實驗考核模式、開設創新實驗、增加生產實習等。雖然這些努力對提高實驗教學質量起到了一定作用，但是，建環專業實驗教學改革發展中存在瓶頸：
1.受實驗室條件限制，很難開設交叉性專業實驗。
暖通空調系統形式多樣、構成復雜、設備龐大、維護費用高，受實驗室空間和資金的限制，很難建設較為綜合的暖通空調實驗平臺，使學生對系統整體性和在工程中的實際運行缺少全面性認識。
2.受生產與安全條件限制，生產實習教學效果很難達到預期要求。
為了彌補交叉性專業實驗的不足，很多學校加強了生產實習環節。但是，由于實際工程環境復雜、危險大、操作安全要求高，企業出于經濟效益和安全考慮，不可能同意把在工程現場進行實驗教學，只能是走馬觀花的參觀式教學，實際教學效果不佳。
3.受師資力量和實驗設備限制，實驗教學質量大打折扣。
大多數學校建環專業每年招生2個班以上，有的學校甚至達到4個班。當學生人數多時，而師資力量有限、實驗設備數量有限時，如何安排好學生進行實驗，并且能夠激發學生主動性、積極性是一件非常困難的事情。
二、建環專業虛擬仿真實驗教學的必要性
虛擬仿真技可以生動形象地復現各類復雜的暖通空調系統，有效解決建環專業實驗改革的瓶頸問題。虛擬仿真實驗不受實驗室條件的限制、生產與安全條件的限制、師資與實驗設備的限制，可以實現在課堂和實驗室中無法實現的教學過程，拓展實驗類型，開展豐富多樣的專業交叉性、創新性實驗。
建環專業開展虛擬仿真實驗教學，將帶來如下優勢：①能營造出一種仿真式與交互式的實驗環境，不用考慮實驗室面積、投資、運行、維護費用，使得實驗經費大大降低。②能展現建環專業的最前沿技術，擴展實驗項目。③擴展實驗內容和深度，突破課堂教學難點。④去除了繁雜的實驗準備工作，節省去人力、物力，更有效利用師資力量。⑤可以反復訓練，為學生自主學習提供平臺，提高學習興趣，促進主動思考。
對于實踐教學而言，不同層次的實踐教學可以用不同層次的虛擬仿真技術進行模擬。在專業基礎課程中的實踐教學可以使用簡單、高效、成本低廉的傳統仿真技術來完成，對于專業核心課程的實踐教學或綜合性實驗，可采用虛擬現實系統來實現。
三、建環專業領域的常用仿真技術
仿真技術以低成本、高開放性和廣泛適用性等優勢，已經在建環專業相關的科研領域有了廣泛應用和研究，很多仿真軟件被用于暖通空調的仿真建模，主要分為以下三個方面：
1.建筑室內環境的仿真。主要有Fluent、Airpak、Phoenics和Flovent等軟件，其中Fluent和Airpak最具代表性。Fluent軟件包含豐富而先進的物理模型，能夠準確模擬所研究對象內的空氣流動、傳熱和污染等物理現象。Airpak則是專門面向HVAC領域的室內環境仿真軟件，在功能上沒有Fluent全面，但是比Fluent更易于建環專業人員使用。
2.建筑或空調系統能耗的仿真。主要有EnergyPlus、DeST、DOE-2和BLAST等軟件，其中EnergyPlus和DeST在我國應用最多。EnergyPlus吸收了DOE-2和BLAST的優點，采用集成同步的負荷/系統/設備的模擬方法。DeST基于狀態空間法理論，利用多區熱質平衡算法和三維動態傳熱算法模擬建筑能耗。
3.暖通空調系統性能的仿真。主要有TRNSYS、SIMULINK、HVACSIM+和DYMOLA等軟件。TRNSYS模塊化結構的動態系統模擬軟件，內置了200多個功能性子程序，目前應用最為普遍。DYMOLA是基于方程式的多物理系統模擬軟件，能夠很好解決因果類仿真平臺的代數循環問題，而且具備將建模和數值方法的理想解耦，適用于開發復雜的空調系統仿真模型。
可見，仿真技術已經在建環專業科研領域有廣泛應用，可以模擬建筑室內復雜的熱環境，仿真各種復雜的空調系統，為暖通空調虛擬仿真實驗的開發奠定了技術基礎。
四、建環專業虛擬仿真實驗教學的發展狀況
仿真技術是用來構建仿真系統的物理模型，真實反映出實際系統的特性。對于虛擬仿真實驗來說，必須有交互式界面，通常用Vega、U3D、Eclipse、CATIA、WebBuilder、Visual Studio、LabVIEW等軟件平臺開發，使學生可直接參與，探索仿真對象的變化過程。目前，雖然建環專業領域的仿真研究很多，但主要應用于科研領域;建環專業的虛擬仿真實驗研究相對很少，尚處于初步探索階段。
美國可持續建筑性能研究所開發了LearnHVAC軟件，如圖1所示。學生可以對空調系統進行模擬操作，包括短期控制模擬，長期能耗模擬，分析系統故障。教師可以自定義暖通空調系統的模擬場景，對學生的實驗進行管理。目前，LearnHVAC只是可發了變風量系統一項實驗內容。
在國內，山東建筑大學開發了太陽能系統、地源熱泵系統等虛擬仿真實驗軟件，只側重于對原理的認識和體驗，實驗功能簡單;合肥工業大學楊善林教授將組件技術應用于中央空調的計算機仿真培訓系統研發過程中，其開發方法能夠對虛擬仿真軟件有一個很好的參考作用[5];湖北工業大學以BIM技術、信息技術為支撐，組建了綠色建筑全生命周期虛擬仿真實驗教學中心[6]。
目前，虛擬仿真實驗教學已經逐漸得到重視，很多大學已經開展了相關調研，建設虛擬仿真實驗室、開發虛擬仿真實驗項目、研究虛擬仿真教學方法等工作已經逐步開展。
五、結束語
虛擬仿真技術是當前高等教育的重要教學手段，虛擬仿真實驗建設必將推動建環專業實驗教學發展，如何與傳統實驗項目有機結合，設置合理的實踐教學計劃，開發創新性虛擬仿真實驗項目，提高人才培養質量，將是近年來建環專業實驗教學改革的重點內容。
參考文獻：
[1]李平，毛昌杰.開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設提高高校實驗教學信息化水平[J].實驗室研究與探索，2013，32（11）：5-8.
[2]趙麗娜，賈永明.建筑環境與能源應用工程專業實驗考核模式和方法的研究與探索[J].化工時刊，2015，29（3）：56-58.
[3]熊軍，劉澤華，羅清海，等.工程應用能力的實驗教學改革研究――以建筑環境與設備工程專業為例[J].高等建筑教育，2011，20（1）：158-161.
[4]陳世強，張登春，于琦，等.建環專業測試技術實踐教學環節研究[J].高等建筑教育，2008，17（1）：118-121.
虛擬仿真實驗技術范文4
【關鍵詞】Multisim 虛擬仿真 模擬電子技術 電子設計 輔助教學
一、引言
模擬電子技術是高等職業院校電類相關專業的一門應用性較強的專業基礎課，該課程主要是培養學生在模電方面的基本應用能力，培養其解決、分析與模擬電子技術相關的問題的能力。在以往的教學模式中，理論與實踐脫節現象嚴重，知識點抽象不夠直觀，學生難以理解吸收，打擊了學生學習電子技術的學習積極性。隨著計算機仿真技術的發展，在課堂和實踐教學中充分利用計算機仿真平臺將模擬電子技術中枯燥抽象的理論分析以仿真動畫、波形、指示燈等形式直觀、生動的表現出來，使模擬電子技術課程的教學內容更加易于吸收。課堂教學不僅僅停留在理論分析，而是與實踐緊密結合在一起，豐富了教學內容，幫助學生更好的掌握所學的知識點，激發學生的學習興趣和自主學習積極性，提高了教學效果。
二、Multisim簡介
Multisim是美國NI（National Instruments）公司開發的仿真軟件，經過多次更新換代，現在已經在使用Multisim11版本。此軟件主要是在PC平臺上構成一個利用圖形操作界面對一個與實際情況非常類似的電路實驗進行虛擬仿真的工作臺，它幾乎能夠仿真在實驗室內所進行的大部份的電子電路實驗，因此在電子電路分析、設計、仿真等項工作中已被廣泛地應用，是目前世界上最受歡迎的EDA軟件之一，已被廣泛應用于國內外的教育界和電子技術界。
三、Multisim在差分放大電路教學中的應用
（一）過程分析
差分放大電路又名差動放大電路，是集成運算放大器中重要的基本單元電路，廣泛地應用于多級直接耦合放大電路的輸入級，主要用于擬制“溫漂”等“零點漂移”現象，這是差分放大電路的突出優點，而往常的教學中該知識點總是較為抽象且難以理解。而利用“Multisim 仿真手段”，讓學生通過溫度掃瞄儀和示波器等仿真儀器對比觀察共發射級放大電路、差分放大電路仿真測量和溫度掃描仿真分析的結果，可簡單、形象地檢測放大電路的“溫漂”（“零點漂移”）特性。通過調節各元件的參數或調整電路結構，觀測即時變化的波形和圖表，學生可以輕松對比出傳統共射放大實驗電路和帶恒流源的差分放大電路的在不同溫度情況下的性能指標。
（二）模型搭建及電路仿真
1. 傳統共射放大實驗電路的溫度掃描分析
在Multisim11仿真平臺中，搭建如圖1（a）所示共射放大實驗電路。單擊Multisim11 “仿真分析菜單”中的“溫度掃描分析”按鈕。在彈出的窗口設置欄中將相關參數設置好，如圖1（b）所示。單擊“仿真”按鈕開始仿真，得到如圖1（c）所示共發射級放大電路的溫掃分析特性曲線圖及相關參數值。
通過觀測圖1（c）的曲線圖及所得數值表，可以看出：首先圖1（a）所示實驗電路的輸出電壓負溫度系數變化現象明顯；然后當測試溫度從初始值最終上升到110°C時，此時產生的輸出電壓最大偏差是DVo=（636.1505-567.4128）mV=68.7377mV，變化了大約10.78%。
2.對改進后的差動放大電路進行溫度掃描分析
為了增加以上兩種電路的對比性，采用了相同的三極管組成的并按單端輸出、單端輸入接法的有恒流源（輸出交流電阻相當于發射極電阻Re）的差分放大實驗電路，且信號源、負載等電路參數都相同，如圖2（a）所示。在Multisim11仿真平臺中新建文件，按圖2（a）所示在平臺中構建好新的線路，同時對示波器參數調整，最后開啟仿真按鈕，得到新的測量波形圖，如圖2（b）所示。通過理論教學可得，在差分放大電路、特別是單端輸出接法的差分放大電路中，可以通過增大發射極電阻Re的阻值，來達到有效抑制任一邊電路的溫漂，并使得共模抑制比提高。
所以這種以工作在放大內的三極管所組成的恒流源來代替差分電路中的射極電阻Re和集電極電阻Rc的手段在各類集成運放電路中被廣泛運用。既使得射極電阻Re的增大了阻值，使集成電路中難以得到大電阻及高電壓的問題得到克服，又能夠將KCMR（共模抑制比）增加了1~2個級別。
再次進行溫度分析掃描。在彈出的窗口對話欄中設置線性的掃描方式；將掃描點數設為兩點；設置好分析的起點溫度26°C；以及終點溫度110°C；調整好瞬態分析類型；然后調節起始點時間值為0Sec，終點時間值改為0.001Sec，也就是信號周期；接著在“輸出”項目中將待分析的輸出節點設置為節點V；單擊仿真開始按鈕，隨即得到如圖3所示此改進電路的溫度分析掃描特性曲線圖及所得參數值。從圖3所示的溫度分析掃描特性曲線圖及參數列表中可以觀測到，當溫度從起點26°C上升到終點110°C時，圖2（a）所示帶恒流源的差分放大電路節點V[6]產生的輸出電壓最大偏差為：DVo=（5.5103-5.47144）V=0.03886V高溫110°C時的輸出電壓最大值比低溫26°C時的輸出電壓最大值僅僅降低了約0.71%。
3. 對比、剖析、討論
由圖1所示共射放大電路的溫度掃描仿真分析及圖2所示差分放大電路的仿真測量和圖4所示溫度掃描仿真分析的結果可知：
（1）Multisim的溫度分析掃描能夠非常直觀地檢測放大電路的零點漂移特性。
（2）單端輸出接法的差動放大電路的KCMR較雙端輸出接法的差動放大電路要低；雙端輸出接法的差動放大電路的電壓放大倍數是相應單端輸出接法的差動放大電路的電壓放大倍數的兩倍。
（3）無論是普通放大電路還是差動放大電路，其輸出電壓都是按負溫度系數規律變化的。
四、結論
通過運用Multisim仿真平臺，幫助我們緩解了因資金不足導致設備耗材等受限這些因素的限制，使得許多不能進行實物講解的實驗得以通過仿真直觀再現，還可進行各種目的不同的訓練，使學生的自主分析、設計和應用能力得到培養，高效且低成本。在模電教學過程中，使用Multisim仿真對抽象的理論教學起到了推波助瀾的作用，使模電課程的理論與實踐完美融合在一起，極大的豐富模擬電子技術的教學內容，并在后繼課程的中也有很好的延伸性。
參考文獻：
虛擬仿真實驗技術范文5
關鍵詞：虛擬仿真；實驗教學；材料學科
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）27-0267-02
一、引言
實驗教學是工科院校歷來特別重視的教學環節，實驗教學是培養材料學科高素質人才的重要實踐性環節，擔負著培養學生動手能力和創新實踐能力的職責，尤其是實驗性質特別明顯的材料學科更是如此。當前，國內多數開設材料科學與工程一級學科的高校均實行大類培養，對所有材料學科的本科生均開設了諸多專業基礎課。由于實驗教學內容的多樣性和破壞性，其呈現出課時多、班級多、實驗項目多、實驗消耗大、耗時長、設備儀器復雜和占地面積較多等特征。尤其在招生規模擴大和實行小班分組教學之后，使得實驗教學的困境越發明顯，實驗教學經常呈現顧此失彼、疲于奔命的情況。
二、傳統實驗教學存在問題
當前，傳統的實驗教學體系具有一定的局限性，表現在以下幾個方面：（1）培養方式一成不變，學生在接受實驗授課時為“多對一”的培養模式，也就是一個老師要為一個班甚至一個學院來做服務；（2）由于課時關系，在有限的課堂時間內，學生的接受能力有限，難以在有限時間內充分理解課程內容和實踐環節，經常是一知半解，課后的習題和報告冊也是草草了事，效果非常不好；（3）學生在實驗課堂上很少有參與感，親身感覺還不夠到位；（4）實驗教師隊伍整體水平還不夠高，個別教師長期為一線實驗操作人員，難以科學地、直觀地展示所有教學內容，展示的深度和廣度還不夠；（5）實驗教學資源平臺各司其政，實驗教學示范中心的優質數字化資源沒有充分系統化和條理化，各個平臺上的教學資源不能得到有效共享，沒有使其社會效益和經濟效益得到最大化的利用。
三、虛擬仿真在實驗教學中的應用
近些年逐漸興起的虛擬仿真技術日益成熟，也逐漸應用于實驗教學中來。虛擬現實（VR）技術、增強現實（AR）技術和混合現實（MR）技術的逐漸興起可以利用計算機生成模擬環境，將多源信息的交互式三維動態視景和實體行為的系統仿真，能夠生成近似真實環境的視覺、聽覺、觸覺、感覺等感知信息的虛擬環境，使用戶沉浸到該環境中，實現虛擬世界與現實世界的混合世界體驗，達到虛擬仿真的終極形態。美國學者Ivan Sutherland提出虛擬現實技術概念的雛形，其是利用計算機生成一種三維模擬環境，通過各種傳感設備和輸入輸出設備，使得用戶有親身經歷的感覺?；谔摂M現實技術的力學性能實驗可以使得學生在客戶端下載APP或者在電腦前就可以完成以前必須進入實驗室才能完成的實驗課程項目。借助專用設備和虛擬仿真技術具有的多感知性和模擬的浸沒感，使得用戶感到自己以第一主角的身份存在于模擬環境中，借助理想的模擬環境完全投入到三維虛擬世界中去。而且，學生能夠在體驗過程中感受到最為重點和直觀的知識點，使學生的學習效率更高。同時，虛擬仿真技術在力學性能實驗中的應用使得現有實驗臺套數不足和實驗教師不足的情況得以緩解。而且，整個實驗的過程可重復性好，數據穩定，學生對實驗掌握得更好。
四、材料學科的虛擬仿真課堂建設
1.虛擬仿真課堂構成。材料學科虛擬仿真實驗課堂建設包括管理和虛擬仿真實驗系統兩個部分，如圖1所示，其中，管理包括材料學科實驗課堂的學生管理、實物實驗預約申請和結果評定；虛擬系統指的是具體的虛擬實驗項目建設，每一個實驗項目包括全局演示、指導教師操作演示、主觀操作模擬實驗和互動交流四個部分。
2.虛擬仿真課堂功能。進入虛擬仿真課堂主界面后，選擇不同模塊進入不同的虛擬仿真實驗項目，例如：《材料科學基礎》實驗中的原子堆垛方式、三元相圖和《材料的力學性能》實驗中的斷裂韌性試驗等內容，每個實驗項目都包含以下內容：（1）全局展示：在虛擬仿真課堂開始，對實驗中展示具體實驗項目的基本原理、實驗依據、設備操作步驟、試驗方法制定過程、數據結果格式進行全局展示。學生可以通過原理展示對整個實驗過程有一個總體的把握。（2）指導教師操作演示：在掌握原理之后，實驗教師通過規范的實驗操作步驟對具體的細節內容進行進一步的講解，利用虛擬課堂中便捷的圖文并茂的方式，使得學生快速、有效了解實驗過程及數據結果處理方法。（3）主觀操作模擬實驗：這一部分是整個虛擬仿真課堂的核心部分，學生在客戶端通過自行操作進行實驗學習，操作錯誤會及時給出錯誤提示，并解釋原因。學生可以通過自行設置樣品尺寸、試驗參數、變形條件、環境溫度等信息，從而得到不同的試驗結果，并輔助以實物實驗的視頻資料作為參考，最終提交實驗報告，系統自動進行打分排名。（4）互動交流：學生在虛擬仿真課堂中遇到的問題和疑難點通過在線與實驗教師進行交流或者通過學生之間進行分享，教師實時可以監測學生的虛擬實驗進度及出錯情況，優選出錯率最多的部分進行著重講解。
五、使用效果及未來展望
虛擬仿真實驗技術范文6
【關鍵詞】虛擬仿真技術；建筑施工；應用研究
【中圖分類號】V448.15+3 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672—5158（2012）08—0168-01
隨著現代科學技術的飛速發展，虛擬技術和仿真技術逐漸開始了有機整合，成功運用在了建筑工程的設計與施工中，并且完全改變了傳統模式下的建筑設計和施工。究竟虛擬仿真技術是什么，它又是如何應用于建筑施工中，這些都是本文接下來會探討的話題。
一、虛擬仿真技術概述
傳統的仿真技術不能夠模擬出人對于外界情況的感知，而虛擬仿真技術涉及到了關于仿真人的感知模型。虛擬仿真技術是在多媒體技術、傳感技術、仿真技術以及計算機技術快速發展的基礎上，虛擬技術與仿真技術有機結合的產物。虛擬技術與仿真技術完美結合在了一起，則能利用虛擬的現實技術建立與試驗仿真的模擬模型，將仿真的過程和結果通過可視化、圖像化的方式呈現出來，強有力地推動了仿真技術的高速發展。虛擬仿真技術具有四個基本特性，包括沉浸性、交互性、虛幻性與逼真性，這些特性在虛擬仿真技術中得到了有效的體現，同時也提升了虛擬仿真技術在仿真技術領域的競爭力。
二、虛擬仿真技術在建筑施工中的應用研究分析
虛擬仿真技術在現代建筑施工中的應用越來越普遍，意義也越重大。本文將從以下幾個方面展開虛擬仿真技術在建筑施工中的應用研究分析：
（一）虛擬施工技術的應用研究
從一定層面上講，建筑施工過程實際上就是把施工的設計圖轉化為實物的—個過程，只是這個“轉化”的含義及意義都非常重大。傳統的施工方法與方式太多，容易跟著實際情況產生變化，而且從圖紙的設計到具體的施工環節，一般都很難按照原計劃設計的圖紙進行。此外，傳統的施工技術為了確保施工順利完成，一般總是憑借經驗實施工程，然而某些經驗往往會給施工帶來決定性的失誤。當前，大部分的建筑工程采用了全新結構，傳統的施工技術已經無法適應當下復雜的施工條件，因此轉變施工技術才是重點。虛擬施工技術應用于建筑施工中，能夠改善傳統技術下的盲目、主觀與隨意，能最大化地提高工程的質量，減少成本、耗材，提高施工的安全。利用虛擬施工技術的交互性和高度仿真性，可以建立施工設計的幾何模型，建筑施工的相關人員能夠根據所需進行施工的虛擬試驗，從而篩選出最佳的設計方式。
（二）仿真技術的應用研究
仿真系統是虛擬仿真技術的基礎之一，它能夠仿真虛擬建筑物施工周圍環境的外景，并且效果非常良好。通過仿真系統，可以將設計圖紙上的建筑物進行詳細建模，并能對建筑物周圍的相關環境因素如道路、休閑場景等進行建模。相關的設計人員與業主可以從不同的視角觀察仿真系統建模下的建筑物，也可以通過不同的入口走進虛擬建筑物中，還可以邊走邊看，相當于一次賞心悅目的漫游，并且還能通過鼠標與這個虛擬仿真建筑進行實時交互。在虛擬場景中，每一個物體都與實體之間有著高度仿真效果，其中還有聲音與動作等仿真特效，這就使得虛擬場景有著很強的真實感，讓人有種身臨其境之感。
（三）虛擬仿真技術在復雜空間的鋼結構施工中的應用研究
在某些建筑施工中，存在著復雜空間鋼結構施工，它是從一個部分逐漸到整體的完善過程，因此耗時，同時必須注意細節。復雜空間鋼結構的不同施工階段，其負載情況、結構的形態、受力特性以及邊界條件都不相同。在一個階段施工完成之后，暫時會處于一種平衡狀態，但是進行下一階段施工時，原有的平衡就會被打破，只有新的階段完成，才能再次實現平衡。復雜空間鋼結構的施工是一個平衡不斷被打破繼而又保持平衡的過程，在處理過程中顯得有些復雜，受力的因素也比較多，加之使用的施工方法不同，往往無法有效進行施工的指導。大量實踐證明，事故頻繁的高峰期往往就在施工階段，若處理不慎，極易釀成大禍。以往的施工過程中缺乏對施工的分析或者分析不夠詳細，致使施工中總是出現施工安全問題，而如今有了虛擬仿真技術，它可以對復雜空間鋼結構進行全程跟蹤，及時找出施工中哪個階段會是最危險的，然后加以控制。
（四）虛擬仿真三維動畫在施工中的應用研究
虛擬仿真技術三維動畫的出現，打破了傳統施工只能依靠經驗分析施工過程的模式，為現代化的建筑施工提供了一個便捷有效的分析手段。通過三維動畫對施工過程進行分析，專家、施工的技術人員以及業主就能對施工全過程甚至是每一個細節都能清除了解。此外，工程中會遇到的重難點以及關鍵環節，都可以通過仿真技術以三維動畫的形式展現出來，而且還可以根據業主的所需進行合適的調整，并及時修改原有的施工方案。目前，這種手段已經成功運用在了一些大型、重要的建筑中，比如中央電視臺的新址、上海環球金融中心、珠江新城西塔等，它的成功吸引了越來越多社會業界的關注。
（五）虛擬仿真技術在施工安全方面的應用研究
安全，不論在什么時代，都是必須保障的主題之一。傳統建筑模式下，很難預見安全隱患，但是虛擬技術的應用，能讓安全隱患一目了然。
1、進行施工安全控制的方案優化
在建筑工程施工分析中，如果采用虛擬仿真技術進行分析，可以發現很多傳統模式下無法發現的隱患，同時也能夠對不同類型的施工安全控制方案進行相應的模擬演練，并進行比較，最終確定出—個最佳的方案，實現安全控制方案同相關的成本控制、資金預算、損耗控制等方面的最大化。
2、實現安全演練與預防的最優化
實現安全演練與預防的最優化可以從以下三個方面進行：其一，工作經驗豐富的工程師要充分去了解容易出現隱患和發生事故的工程環節，利用虛擬仿真技術建立三維動態仿真模型，為類似事故的發生提前做好預防；其二，應該進行緊急逃生演練的模擬，通過模擬演練，訓練現場工作人員的自救能力、逃生路線的抉擇以及應急行動的實施；其三，還能做好安全教育，比如通過事故過程模擬，讓大家感受事故，預先做好安全防范。
三、結語
從目前來看，虛擬仿真技術在建筑施工中越來越普遍，這大大地降低了施工安全隱患、控制了施工的成本，同時也實現了施工控制的最優化。我們應該繼續探索虛擬仿真技術在建筑工程中的應用，以便更好的讓其為社會主義現代化服務。
參考文獻
[1]杜曉剛.虛擬仿真技術在建筑施工中的應用分析[J].中華民居，2011，（6）：161-162
