仿真实验精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的仿真实验主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：仿真实验范文

针对在大学物理实验中模拟示波器损坏折旧严重的问题，本文提供了一个基于LabVIEW平台的模拟示波器仿真实验。文中详细介绍了实现仿真模拟示波器(虚拟示波器)各功能的程序结构。通过此仿真实验，学生可了解传统模拟示波器的操作，又可体会LabVIEW的强大功能和图形化编程特点。本文为模拟示波器仿真实验提供多样性。

关键词:

LabVIEW；模拟示波器；仿真实验

0引言

模拟示波器实验是许多理工科大学生必作的实验内容。然而，由于在实验中的频繁使用和误操作等原因，模拟示波器的损坏和折旧也相当严重。常出现的损坏元件是电位器旋钮，由于高频率的使用磨损，在较短的时间就不得不更换。这给仪器的维护带来很大的工作量。针对实际实验中仪器成本高易损坏等问题，大学物理仿真实验应运而生[1]。仿真实验具有成本低，不需购置仪器也不损坏仪器的优点。学生通过仿真实验的练习，在实际实验时就可能避免误操作或过度频繁的尝试操作，从而减少对仪器的损耗。仿真实验和实际实验相辅相成，两者的结合可使实验教学取得更好的效果。此前已有一些基于LabVIEW的仿真模拟示波器的报告[2-6]。本文将侧重于将虚拟示波器应用于模拟示波器的仿真实验。仿照传统模拟示波器的实验仪器，本仿真实验设计有信号发生器和虚拟示波器两部分。虚拟示波器设计有时间坐标调节，电压幅度调节，触发调节，信号通道选择，交/直流信号选择等模拟示波器的常用功能。通过仿真练习，学生既可熟悉模拟示波器旋钮的功能，又了解一些LabVIEW的编程特点。

1虚拟示波器实验介绍

虚拟示波器实验仪的前面板。实验时，学生先在信号发生器上设定待测信号，包括波形、频率、幅值等，然后操作虚拟示波器以正确测量待测信号的上述参数。

1.1信号发生器

信号发生器可设定两路独立的待测信号。每路信号可设定信号的波形、幅值、频率、采样率和采样点数。波形设定可选择正弦、三角波、方波、锯齿波和直流共五类信号类型。此待测信号不是真正连续的模拟信号，而是由计算机生成的由有限数据点组成的离散数字信号。采样率设置1秒的数字信号由多少数据点组成，而采样点数则设置信号发生器每次发出的信号包含多少数据点。信号发生器是用了Sub信号发生器模块的五个参数设置功能来实现的。Sub信号发生器模块还具有更多参数的设置选项。学生在实验时还可以尝试增加噪声、占空比、相位等参数设置以进一步丰富待测信号的多样性。

1.2时间和幅值显示调节旋钮

时间和幅值显示调节旋钮位于右下端。模仿模拟示波器的相应功能，这两个旋钮是用来调节示波器显示窗口的时间和幅值坐标轴的示值范围。该功能的实现主要是利用了LabVIEW波形图的属性节点功能。首先旋钮连接到一个条件结构框图，框图内部预设一些想要的示值范围。然后旋钮控制的示值范围发送给示波器波形图的属性节点，达到波形图示值范围的调节。

1.3触发功能的实现

触发功能是模拟示波器必备的功能，也是学生们在学习示波器工作原理时的一个难点。当示波器时间轴示值范围不是待测信号周期的整数倍时，如果此时仍然连续采样，则示波器显示波形的起始点会位于信号周期的不同节点上，导致信号不能被稳定地显示。“触发”功能让示波器显示波形的起始点在每次刷新时都会位于信号周期的固定节点上，从而实现稳定的波形显示。触发有多种方式，本虚拟示波器采用了最基本的边沿触发方式，即根据信号的电压值和信号点处于上升还是下降沿两个参数来确定波形显示的起始数据点。触发功能的控制区域位于右上端，包括两个独立的信号调节部分，可对两路待测信号进行相互独立的触发设置。其中，“斜率”滑动开关用来设置触发数据点是处于上升沿(正)还是下降沿(负)；“水平”旋钮用来设置触发点的电压选取信号峰峰值的多大比值，本设计中取10%到90%，间隔为10%。触发功能的编程是整个虚拟示波器编程的关键。(A)显示了“判定范围并强制转换”模块，对此模块的灵活运用既可实现寻找与设定触发电平最接近的数据点，又可判断该数据点是处于上升沿还是下降沿。而此模块本身的功能却相对简单，我们给它输入上限，下限和X值，它将判断X是否处于上/下限之间。图4(B)显示触发功能的程序结构。首先输入的波形信号经过一个索引数组，每次取出该数组的第i和第i+1号元素，分别赋值给上/下限(下降沿判定范围模块)和下/上限(上升沿判定范围模块)。触发电平的设定值赋给两个判定范围模块的X值。用一个FOR循环检索全部元素。如果设定值在数组的第i和第i+1号元素之间，元素i为下限，元素i+1为上限，则让检索号i为上升沿起始数据点检索，即为i上；反之，元素i+1为下限，元素i为上限，则让检索号i为下降沿起始数据点检索，即为i下。在示波器显示波形时，根据上升或下降沿触发，分别从第i上或i下个元素开始显示即可。

1.4信号通道选择

下方“通道”区域所示，虚拟示波器也设置了信号通道选择。它可以单独显示A通道，或B通道，或A和B通道同时显示。当单独显示A通道或B通道时，滑动开关右侧的“幅值”和“频率”示值显示自动测量的单通道信号的幅值和频率。信号通道选择滑动开关连接到一个条件结构，用来控制信号A，或信号B，或两者同时接入波形图显示。同时，条件结构中还包含了单频测量模块和幅值与电平测量模块，可自动测量单通道信号的幅值和频率。

1.5虚拟示波器的其余功能

1.5.1信号的DC（直流）和AC（交流）切换。这个功能的设计思路是，当测量直流信号时，触发功能将被屏蔽；当测量交流信号时，则启用触发功能的相应程序。

1.5.2索引A，索引B，和长度A/B。因为周期信号的每个周期都有一个上升沿和一个下降沿触发数据点，所以在搜索上升/下降沿触发点的索引时，应取输入信号的第1个周期内的数据点即可。索引A，索引B定义了A，B两信号在一个周期包含多少数据点。为了避免程序的过度繁杂，这个功能需要学生根据信号发生器设置的频率和采样点数进行手动输入。另外，虽然信号发生器上定义了采样点数，但是在显示波形时，不一定要显示所有的采样点数。“长度A/B”设定虚拟示波器上实际显示的数据点数，即A，B两个信号显示相同数量的数据点。

1.6虚拟示波器的运行界面

已显示了一个虚拟示波器的运行界面。设定的参数为：通道A为正弦信号，幅值1V，频率10Hz，20%峰峰值下降沿触发；通道B为三角波信号，幅值1V，频率12Hz，20%峰峰值上升沿触发。

2结论

相比于一些已发表的基于LabVIEW的虚拟示波器的设计，本文有两个侧重点：一是详细介绍了实现虚拟示波器各功能的程序结构和编程思路；二是着眼于虚拟示波器在大学物理仿真实验中的应用。因而，本虚拟示波器一方面可帮助学生练习和了解模拟示波器的使用，另一方面也可培养学生对LabVIEW的了解和编程兴趣，为他们今后编制其他虚拟仪器开拓思路。

作者：朱子鹏 单位：太原理工大学物理与光电工程学院

参考文献

[1]中国科学技术大学人工智能与计算机应用研究室.大学物理仿真实验[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2]高琴，陈树君，王续明，张利敏.多功能虚拟示波器的设计与实现[J].通信技术,2010(4):217-219.

[3]任景英，蔡超峰，姜利英.基于LabVIEW的多功能虚拟示波器的设计与实现[J].郑州轻工业学院学报(自然科学版),2012(2):91-94.

[4]沈辉，沙立民，张重龙.基于LabVIEW的多功能虚拟示波器设计[J].电子测量技术，2012(11):90-93.

第2篇：仿真实验范文

关键词：肿瘤放射治疗学；医学仿真实验室；教学效果

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

肿瘤放射治疗是一门理论与实践联系非常紧密的学科，以肿瘤基础医学、放射生物学、放射物理学、解剖学、医学影像学为基础，既要重视理论知识的掌握，又要勤于实践[1]。我校作为高等医学院校，集临床、教学、科研于一体，为医学生的基础及临床学习提供了优越条件，但是实际的临床工作非常繁重，学生人数众多，制约了学生临床工作的实践。建立开放式、共享性医学实验教学平台，是实现医学教学资源集约化的主要途径[2]。医学仿真实验室的建设是肿瘤放射治疗实验教学的一种新的教学体系，可极大地推动实验教学改革与实验教学信息化建设，有效提高实验教学效果。据此，本文结合我校肿瘤放射治疗的虚拟仿真实验室建设及实践做一探讨。

1医学实验教学的现状

目前医学实验教学模式大多仍然遵从传统的医学实验教学模式，现有的教学模式都是教师先讲解实验原理和步骤，学生再一步一步照做，学生被动接受很少能够主动思考，无法培养学生学习的主观能动性与创造性，也不会激起学生的浓厚兴趣，更不会深刻理解掌握教学内容[3]。对于基础实验教学，因实验资源紧张、实验精密仪器昂贵等生均实验设备拥有量低，采用示范教学的方法，不利于学生培养。对于临床的实验教学，基于临床的特殊性，学生更多的是在听和看老师的临床操作，只有很少的一部分学生可以参与到临床实践中来，且几乎没有独立思考及主动完成的机会，因为临床的操作是不允许丝毫的差错，这就造成了理论与实际的的脱节。

2医学仿真实验室的现状

虚拟仿真实验室（The virtual/simu lationlaboratory，VL），主要指在各种计算机系统中通过采用多种虚拟仿真技术实现不同的虚拟实验环境，使得实验者能够在接近真实的实验环境中，完成预定的实验项目[4]。目前国内外倡导开放性教学的理念，2008年Dave Cormier教授首先提出了大型开放式网络课程（Massive open online course，MOOC）的概念[5，6]，因其覆盖学生面广，推动自主学习，学习资源非常丰富的特点被大为推广。医学虚拟仿真实验室的建设，以学生为主导，先进行虚拟实验操作后再进入实际操作，不但能提高实验效果，还可节约资源，具有安全、开放、共享的特点，目前各医学院校的仿真实验室主要有机能学虚拟仿真实验室、形态学虚拟仿真实验室、人体解剖学虚拟仿真实验室、分子生物与免疫学虚拟仿真实验室、临床诊断学虚拟仿真实验室等[7]，但放射治疗仿真实验室欠缺。

3肿瘤放射治疗仿真实验室的建设

3.1软件硬件设施 红蜘蛛多媒体网络教学软件，教学电子白板，仿真实验室三维放射治疗计划系统（TreatmentPlanningsystem，TPS），教师用机一台（带云储存功能），仿真实验室三维放射治疗计划系统学生用机若干台。

3.2建设的目标 利用交互式全仿真的放疗实验教学平台，选用医生工作站软件模块进行肿瘤靶区勾画和相应的正常组织勾画，选用计划设计制作模块进行放疗计划制作、优化、评估。利用教师机、红蜘蛛教学软件播放模式演示肿瘤放射治疗计划制作、优化、评估过程及相关技术细节通过本放射治疗仿真实验平台，学生获得上机训练机会，学生自己动手，亲自勾画各个部位靶区以及正常组织器官，进一步熟悉各个部位的解剖结构，进一步了解GTV（Gross Tumor Volume）、CTV（Clinical Target Volume）、PTV（Planning Target Volume）等放疗中有关的概念和知识[8]。熟悉计划的制作、评估、优化等过程，提高了学生的动手能力。放射治疗仿真实验教学平台为同学们今后阅读影像图片、开展放疗工作等有很大的引导作用。通过此平台应用，积累教学、培训经验，形成完整的教学内容、教学方法体系。

4肿瘤放射治疗仿真实验室的实践

4.1实验原理、实验内容及方法的讲解 首先通过讲授及演示的方式对实验的原理、实验内容及流程进行讲解。

4.2放射治疗靶区的勾画 学生自行从学生用机导入预先存入的CT定位扫描图像，依次对肿瘤靶区（GTV、CTV、PTV）及正常组织器官进行命名并勾画。

4.3放射治疗计划的制作 根据当次实验的内容如三维适形放疗（Three Dimensional Conformal Radiation Therapy，3DCRT）或调强放射治疗（Intensity-modulated radiation therapyIMRT）的不同[9，10]，制作不同的放疗计划，如进行等中心点选择，射野方向选择，射野权重以及挡铅调整等。

4.4评估 学生利用仿真三维计划系统提供的等剂量曲线，DVH工具，可以方便直观地发现所作计划的优劣，不断地调整优化计划。带教老师提供此例病人计划的达标的物理评价标准，既是学生计划设计的目标，也是老师最后对学生计划制作完成验收的评分标准。

医学虚拟仿真实验室的建设，顺应了传统的医学教学改革的需要，充分实现了"教师指导，学生主动学习"的新模式，提高了学生学习的积极性和提高了学生的临床实践能力。特别是放射治疗仿真实验教学平台为学生阅读影像图片、开展放疗工作等有很大的引导作用。通过此平台应用，积累教学、培训经验，形成完整的教学内容、教学方法体系。对提高实验教学质量具有重要意义。

参考文献：

[1]石梅.肿瘤放射治疗学新进展与发展设想[J].医学杂志，2010，35（05）：481-484.

[2]孟晓明，贾宝洋.多媒体教学在肿瘤放射治疗学教学中的应用体会[J].现代预防医学，2012，39（1）：263-264.

[3]李光辉，陈正堂.综合性教学医院肿瘤放射治疗学实习带教的特点和体会[J].西北医学教育，2010，18（06）：1243-1245.

[4]李春艳，易烨.虚拟仿真实验室的建设与实验教学的改革[J].中国管理信息化，2014，17（24）：114-115.

[5]黄坪，李红松，潘克俭，等.基于MOOC的医学虚拟仿真实验室建设探讨[J].实验技术与管理，2014，31（12）：104-106.

[6]Perry S， Bridges SM， Burrow MF. A review of the use of simulation in dental education[J]. Simul Healthc，2015，10（1）：31-37.

[7]王燕，车敏，楚慧媛.中医院校建设基础医学虚拟仿真实验教学中心的探索与实践[J].甘肃中医学院学报，2015，32（02）：94-96.

[8]Yong Xin，Jia-yang Wang，Liang Li，et al.Dosimetric Verification for Primary Focal Hypermetabolism of Nasopharyngeal Carcinomal Patients Treated with Dynamic Intensity-modulated Radiation Therapy[J].Asian Pacific Jourrnal of Cancer Prevention，2012，13：985-989.

第3篇：仿真实验范文

关键词：测试技术；仿真实验；PLC；InTouch；教学

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）38-0248-03

《测试技术与信号分析》课程是高等院校机械类专业基础课。而在高等院校中，相对于理论教学，实验室的建设则明显滞后于学科建设的步法，因而造成理论教学和实验教学相脱节的现象。本文根据课程的教学内容与特点，设计开发了测试技术仿真实验教学平台，通过可视化仿真软件将教学内容进行再现，给学生以直观、形象的认识。这种教学方式便于灵活安排教学和实验内容，达到提高授课质量、培养学生综合能力的目的。

一、仿真实验的内容与设计

测试技术课程涉及的知识面广，学科跨度大。经过广泛调研，本仿真实验平台以过程控制系统中的液位、温度、压力与流量四个物理量作为测试与控制的目标，在结构上则采用模块化设计，安排在同一个系统中。要求仿真实验不但能对各个模块的物理量进行实时测试与监控，而且还具有目标值设定、参数调整及曲线绘制等功能。在仿真实验的实现上，通过建立各模块回路的模型，利用PLC对控制系统进行软、硬件设计，并基于InTouch开发仿真软件，实现实验过程的实时监控。

二、实验模型的建立

根据仿真实验的内容与要求，这里采用机理法建立整个测试控制系统的模型。如图1所示，实验系统采用双泵源，其中一个为液位、压力和流量控制回路提供能源，另外一个为温度控制回路的提供能源，且每个泵都有低压短路、失压和过载保护。仿真实验选用的介质为水，12个电磁阀负责控制液流的通断。在液位、压力、流量回路中安有电动调节阀，控制系统会根据设定值和传感器的测量值自动调节阀的开度进行实时控制。下面以液位仿真实验为例说明各子系统的模型结构和控制过程。

1.模型结构。液位控制子系统模型结构如图2所示。液位控制实验开始前，先将手动阀调节到一定开度，液位子系统开始运行时，电磁阀1-3自动打开，泵将水从下水槽抽到上水槽中。上水槽安有液位传感器，电动调节阀根据传感器的反馈，调节阀的开度，对上水槽的液位进行控制。

2.控制方框图。为了使液位快速稳定在目标值，控制系统采用PLC通过PID方法来实现。如图3所示，液位控制子系统是一个闭环系统，通过PLC的PID模块，调节阀的开度来控制电动阀的流量，从而改变液位的高度，当液位传感器检测到液位实际值，将其反馈给PLC，从而达到控制上水槽液位平衡的目的。

同理，流量、温度和压力子系统也采用相同的原理和方法进行建模与控制。

三、仿真实验的实时监控

为了方便教学，给学生建立直观、形象的认识，仿真实验开发了基于InTouch的软件平台。InTouch是Wonderware公司的一种工业自动化组态监控软件，它能高效、快捷地配置用户的应用程序。

1.InTouch与PLC的通讯。当上位机与PLC通信时，需要分别在InTouch、OPCLink、PC access中进行设定。本实验选用西门子公司的S7-200型PLC。首先，在InTouch中设定访问名S7-200，并将标记名设定为I/O型。然后启动InTouch自带的IO server--OPCLink工具，并选择西门子的PC access作为OPC server。在PC access中设定的项目名要与InTouch中的设定一致。设定完成后，在PC access左边窗口中显示与上位机对应的项目名，右边窗口建立上位机于下位机对应地址的联系，如图4所示。这时，InTouch与S7-200完成通讯，可以对实验进行实时监控。

2.仿真软件的开发与应用。图5所示为本仿真实验上位机监控的主界面，在教学中可以根据需要选择实验内容。画面左侧，是仿真实验的整体系统结构图，右侧是四个实验系统的缩略图，单击其任意一个画面就可进入相应的实验界面。如图6所示，在液位检测控制界面中，可以对当前的液位子系统的状态进行监控。图的左侧是实时监控画面，右上方为参数设定区，包括液位高度的设定及PID调节器中增益值、采样时间、积分时间与微分时间的设定，右下方是液位曲线显示区。当设定好相关初值后，点单击“运行”按钮，左侧结构图能动态显示液流流动过程，此时图中的电磁阀由红色变为绿色，这表示PLC已自动打开相应的电磁阀，液位曲线则表示液位值随时间变化的值。

在液位监控界面，点击“历史趋势”按钮，进入“历史趋势曲线”界面，可以查看和分析实验曲线的历史过程。在实验操作过程中，为了接近实际生产系统，界面右上角设置了报警灯，对操作过程中泵过载等问题进行报警显示。

《测试技术与信号分析》可视化仿真实验平台是改善该课程教学环境的重要手段。这种动态仿真实验不但可以灵活安排在课堂教学中，丰富教学内容，有效改善理论教学和实验教学相脱节的现状，弥补实验设备和实验教学环节的不足，而且能将枯燥、抽象的知识点变得生动、形象，有效激发学生的学习兴趣，提高教学和学习效率，取得较好的教学效果。

参考文献：

[1]杨三青，王仁明，曾庆山.过程控制[M].武汉：华中科技大学出版社，2008.

[2]齐臣坤，李少远.液位过程控制系统的设计与实现[J].东南大学学报（自然科学版），2003.

[3]孙洪程，魏杰，王俭编译.过程自动检测与控制技术[M].北京：化学工业出版社，2007.

[4]王力涵.过程控制系统仿真平台的设计：[学位论文].青岛：山东科技大学，2009.

[5]黄忠霖编译.自动控制原理的MATLAB实现[M].北京：国防工业出版社，2007.

[6]尹一鸣.基于LabVIEW和PLC的过程控制系统的设计.仪表技术与传感器[J]，2010（3）：39-41.

[7]方，虎恩典，李帅，李晓婷.西门子PLC与组态王在葡萄酒发酵过程控制系统中的应用.制造业自动化[J]，2011（3）：39-43.

[8]InTouch用户指南.Wonderware公司[Z].

第4篇：仿真实验范文

【关键词】桥式滤波电路；NI Multisim 10； EDA；仿真

一、NI Multisim 10简介

NI Multisim 10软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的EDA工具软件。使用NI Multisim 10可以交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真，该软件提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样使用者可以很快进行捕获，仿真和分析新的设计，使其更适合电子教育教学，通过Multisim 和虚拟器技术，使用者可以完成从理论到原理图捕获与仿真，再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 Multisim 软件使模拟电路、数字电路的设计及仿真更为方便，并且广泛的应用于教学实验中，方便老师教学讲解，也便于学生理解学习。

NI Multisim 10操作界面，如图1所示。

图1

二、实验原理

在本实验中，应该掌握二极管桥式整流电路的工作原理，并比较桥式整流电路的输入和输出电压波形。测试桥式整流电路输出电压值UL和输入交流电压值U，并与计算值比较。观察滤波电容接与不接对输出电压波形的影响，了解滤波电容的作用。观察滤波电容及负载电阻大小变化对输出脉动电压的影响。

全波桥式整流电路电阻负载时直流电压平均值UL与输入交流电压有效值U的关系为

UL=0.9U

桥式整流输出电压的脉动频率f0为交流电源频率f（=50HZ）的两倍，也等于交流电源周期T倒数的两倍，即

f0=2f=2/T

桥式整流电路中每个二极管两端所加的反向峰值电压Um为等于交流电压的有效值U的倍，为保证安全选取整流二极管时最大反向峰值电压URM应取2U。整流滤波电路的平均直流输出电压UCL可用输出电压的峰值UP减去脉动电压峰峰值UP-P的一半来计算，即

UCL=（UP-UP-P）/2

在小电流输出的情况下，全波整流电容滤波电路（包括桥式整流电容滤波电路）的直流输出电压可估算为交流电压有效值得1.2倍，即

UCL1.2U

三、实验电路（如图2所示）

四、在NI Multisim 10搭建实验电路

建立如图2所示的桥式整流滤波电路，按下Space（空格）键，使开关S1处于打开位置，分别双击示波器和数字万用表的图标打开其面板，并进行设置。单击仿真电源开关，观察XSC1、XSC2示波器屏幕上的波形并进行记录，记录数字万用表的数字显示。按下仿真暂停键，用读数指针测试两条曲线的最大值。记录读数指针读取的数值和数字万用表显示的数字，如表1所示。

参考文献：

[1]付植桐.电子技术（第3版）. 高等教育出版社，2008年11月.

[2]李新平，郭勇.电子设计自动化技术.高等教育出版社，2009年6月.

第5篇：仿真实验范文

【关键词】高中物理；虚拟仿真；实验

目前对于物理演示实验的研究主要集中于在新课改的理念下，怎样才能更好的结合演示实验与学生在课堂上的主体地位，从而创建高效课堂；对于仿真物理实验的研究大多也停留在仿真物理实验的深入应用和设计方面，对于仿真物理实验在实验教学中应用优缺点的讨论。对于仿真物理实验的课堂应用效果研究较少。本文的主要内容在于研究物理课堂中的传统演示实验与基于flash的物理仿真演示实验的优缺点的讨论，哪种实验更有利于教学设计。

一、关键概念解释

探究即“深入探讨，反复研究”，笔者认为探究是人们发现问题、搜集数据、形成解释、解决问题从而实现从未知到已知的一个知识建构的过程。实验是学生进行科学探究的重要途径，是物理课程目标和内容的必要组成部分，学生学习和运用物理实验技能和科学探究方法。

虚拟仿真实验是指利用多媒体和仿真技术在计算机上对传统的真实实验中的各操作环节进行模拟，实验者可以像在真实的实验环境中一样完成各种实验项目，所取得的实验效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。虚拟实验建立在一个虚拟的实验环境（平台仿真）之上，而注重的是实验操作的交互性和实验结果的仿真性。

二、高中物理实验教学概述

物理学是一门以实验为基础的自然科学，在高中物理课程各个模块中都安排了一些典型的科学探究或物理实验。实验是科学探究的重要方式，大体上可以分为如下四种：

A.仪器使用类实验：如游标卡尺、弹簧秤的使用等；

B.测量类实验：如测定匀变速直线运动的加速度；

C.验证性实验：如动量守恒定律的验证等；

D.探究类实验：如探究平抛物体的运动，探究加速度与力、质量的关系等。

三、虚拟仿真实验的研究及应用现状

目前最权威的仿真实验教学系统是中国科技大学天文与应用物理系开发的大学物理仿真实验教学系统，该成果在国内一些高校得到广泛应用。这套软件的特点在于采用面向对象技术建模，对仪器和器件实现模块化，用数值模型建立仪器原理、实验设计、操作的各种数学关系，用图像模型表现操作的真实感，并用事件驱动方式将它们编制出来，使得这种软件具有任意的操作性和真实的交互功能，实现可设计性和真实感。

与在高等学校中的发展和应用状况相比，物理仿真实验在普通高中阶段仍然没有很大的发展，很多高中物理仿真实验，只是具有演示功能，离真正的交互实验、学生自主设置实验参数还有很大的距离。大多数只是在课堂上利用PPT来演示播放flas让学生观察，并没有让学生自己去操作。因此很大部分的仿真实验还不是真正的仿真！缺少开发高中物理仿真实验的人才，也是物理仿真实验在高中鲜有应用的原因，一般情况下懂物理实验教学的人不懂软件开发，懂软件开发的人不懂物理实验教学。

四、高中物理仿真实验设计与实现的必要性与优越性

1.仿真实验引入高中物理实验教学的必要性

高中物理是普通高中科学学习领域的一门基础课程，与九年义务教育物理或科学课程相衔接，旨在进一步提高学生的科学素养。高中物理课程有助于学生继续学习基本的物理知识与技能；体验科学探究过程，了解科学研究方法；增强创新意识和实践能力，发展探索自然、理解自然的兴趣与热情；认识物理学对科技进步以及文化、经济和社会发展的影响；为终身发展，形成科学世界观和科学价值观打下基础。

2.仿真实验在高中物理实验教学中的优越性

仿真实验在高中教学中应用，它不仅可以逼真地模拟实际的物理环境，也可以模拟实际的仪器，大量的真实实验都可以用仿真实验来模拟和再现。而且，仿真实验有着真实实验无法取代的优越性，这具体体现在：

（1）仿真实验具有可扩展性。

（2）通过计算机仿真模拟一些重要的、在现实实验环境下难以完成的物理实验，则可弥补常规实验仪器的不足，提高物理实验的演示效果。

（3）仿真实验在计算机虚拟的环境下，可以完成现实条件下不可能完成的实验。

（4）对于真实实验无法完成的抽象的物理现象和实验室无法完成的真实物理图景，仿真实验都可以完成。

（5）仿真实验可以突破客观条件限制，是一种较好的“理想实验”法。

五、虚拟仿真实验的优势和不足

Flash因其采用矢量图，具有交互性，所以虚拟仿真实验的图形界面可以做的非常逼真，操作也可以做到非常简单，比 Matlab 等软件在界面处理上要好很多，有利于我们让学生更直观的了解一些危险性实验。

由于 Flash 主要用于简单动画制作、动态文字制作、广告设计等领域，其本身不擅长科学计算，有时计算明显具有误差，并且在多层循环时，响应速度已经相当乏力，如果再在多层循环中进行大量运算，忽略仿真效果，忽略响应时间的问题，动画能也几乎不能正常运行了。

第6篇：仿真实验范文

ElectronicsWorkbench(简称EWB)，中文又称电子工程师仿真工作室。EWB5.12软件的仿真功能十分强大，近似100%地仿真出真实电路的结果。而且，它就像在实验室桌面或工作现场那样提供了示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器，万用表等广播电视设备设计、检测与维护必备的仪器、仪表工具。采用EWB虚拟电子工作台，即通过计算机软件仿真的方法，对电子线路分析进行模拟，下面以电子线路中设计的一个稳压电源实际电路为例，详细讲述其操作程序，以掌握电路仿真分析的应用方法。EWB软件最明显的特点是：仿真手段切合实际，选用元器件、仪器与实际情形非常相近。用EWB进行仿真模拟实验，实验过程非常接近实际操作的效果。各元器件选择范围广，参数修改方便，不会像实际操作那样多次地把元件焊下而损坏器件和印刷电路板。软件不但提供了各种丰富的分立元件和集成电路等元器件,还提供了各种丰富的调试测量工具：各种电压表、电流表、示波器、指示器分析仪等。是一个全开放性的仿真实验和课件制作平台,给我们提供了一个实验器具完备的综合性电子技术实验室。

关键词：EWB，仿真，电子技术

目录

摘要

目录

第1章前言

1.1简介

1.2EWB的使用

第2章EDA仿真技术在电子线路分析中的应用

2.1软件的功能与特点

2.1.1软件仿真分析设计流程

2.2应用仿真软件对实际电子线路进行仿真分析举例

图2-2导线连接图

2.2.2仪器的使用

2.2.3电路的仿真分析

2.2.4设计指标测试

第3章EWB在《模拟电子技术基础》课程教学中的应用

3.1在模拟电子技术中使用EWB的必要性

3.2研究的方法与内容

3.3单级放大器放大特性的研究

3.3.1相关数据的计算

3.3.2数据的分析

3.3.3单极放大器放大特性分析

3.4放大器的最佳工作点与晶体管最大允许输入电压的研究

3.5谐振荡器与波形变换

3.5.1测量振荡周期与波形

3.5.2输出波形的改善和应用

3.6集成运算放大器的应用

3.6.1反相与求和电路

3.6.2文氏桥式及RC振荡电路

第4章结论

致谢

参考文献

第1章前言

1.1简介

随着电子技术和计算机技术的飞速发展，电子线路的设计工作也日益显得重要。经过人工设计、制作实验板、调试再修改的多次循环才定型的传统产品设计方法必然被计算机辅助设计所取代，因为这种费时费力又费资源的设计调试方法既增加了产品开发的成本，又受到实验工作场地及仪器设备的限制。为了克服上述困难，加拿大InteractiveImageTechnologies公司推出的基于Windows95／98／NT操作系统的EDA软件（ElectronicsWorkbench“电子工作台”，EWB）。他可以将不同类型的电路组合成混合电路进行仿真。EWB是用在计算机上作为电子线路设计模拟和仿真的新的软件包，是一个具有很高实用价值的计算机辅助设计工具。目前已在电子工程设计等领域得到了广泛地应用。与目前流行的电路仿真软件相比较，EWB具有界面直观、操作方便等优点。他改变了有些电路仿真软件输入电路采用文本方式的不便之处，该软件在创建电路、选用元器件的测试仪器等均可以直接从屏幕图形中选取，而且测试仪器的图形与实物外形基本相似，从而大大提高了电子设计工作的效率。此外，从另一角度来看，随着计算机技术和集成电路技术的发展，现代电子与电工设计，已经步入了电子设计自动化（EDA）的时代，采用虚拟仿真的手段对电子产品进行前期工作的调试，已成为一种发展的必然趋势。通过对实际电子线路的仿真分析，从而提高对电路的分析、设计和创新能力。

1.2EWB的使用

ElectronicsWorkbench(简称EWB)，中文又称电子工程师仿真工作室。该软件是加拿大交换图像技术有限公司(INTERACTIVEIMAGETECHNOLOGIESLtd)在90年代初推出的EDA软件。而在国内应用EWB软件，却是近几年的事。目前应用较普遍的EWB软件是在Windows95/98环境下工作的ElectronicsWorkbench5.12(简称EWB5.12)，该公司近期又推出了最新电子电路设计仿真软件EWB6.0版本。

在众多的应用于计算机上的电路模拟EDA软件中，EWB5.12软件就像一个方便的实验室。相对其它EDA软件而言，它是一个只有几兆的小巧EDA软件。而且功能也较单一、似乎不太可能成为主流的EDA软件形象，也就是用于进行模拟电路和数字电路的混合仿真。

但是，EWB5.12软件的仿真功能十分强大，近似100%地仿真出真实电路的结果。而且，它就像在实验室桌面或工作现场那样提供了示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器，万用表等广播电视设备设计、检测与维护必备的仪器、仪表工具。EWB5.12软件的器件库中则包含了许多国内外大公司的晶体管元器件，集成电路和数字门电路芯片。器件库没有的元器件，还可以由外部模块导入。

EWB5.12软件是众多的电路仿真软件最易上手的。它的工作界面非常直观、原理图与各种工具都在同一个窗口内，即使是未使用过它的工程技术人员，稍加学习就可以熟练地应用该软件。现代的广播电视设备电路结构复杂，而EWB5.12软件，可以使你在许多电路设计、检测与维护中无须动用电烙铁就可以知道它的结果，而且若想更换元器件或改变元器件参数，只须点点鼠标即可。

第7篇：仿真实验范文

关键词：信号与系统；实验；仿真平台

0 引言

在信号与系统课程开设初期，国内外各院校就已经意识到，要深刻理解这门课程，必须在理论授课的同时，让学生通过实验建立直观概念。因此，在这个时期，许多大学开发了实验箱。随着算法工程化思想与技术的逐步成熟，人们越来越重视在MATLAB下进行的仿真实验。在九十年代，国外一些一流大学，如麻省理工大学、牛津大学、斯坦福大学等将信号与系统课程与计算机紧密结合，采用计算机完成信号与系统课程实验教学，并将其称之为计算机实验，即利用MATLAB软件进行仿真，做到了基本原理可视化和基本运算可操作化。在2000年初期，我国向国外高校学习，并逐步引入基于MATLAB的仿真实验平台。本文根据我国此课程的教学现状，进行了信号与系统仿真实验平台研究。

1 现有实验方式以及存在的问题

目前国内高校信号与系统实验完成情况大致可以分为四类：1.采用MATLAB软件仿真 2.采用软件仿真和实验箱结合；3.采用实验箱；4.没有开设实验。做的比较好的就是将传统实验与MATLAB仿真结合，针对课程设置应用实例进行综合性、自主设计性等实验。但是由于学校条件等限制，我国多数高校信号与系统课程实验教学通过自主开发硬件设备或购买实验箱来完成，甚至一些三本院校由于投入经费不足而不能完成实践教学。

传统实验方法虽然在一定程度上锻炼了学生的动手能力，但是还存在一些缺陷：

（1）学生不了解实验原理的情况下，只要接线正确且实验仪器工作正常就能完成 实验，这样就无法达到预期实验教学的目的。

（2）学生在教师或实验指导书的帮助下较好的完成接线或者实验数据记录，但是由于对实验原理不够了解，缺乏对实验结果的思考和分析，无法真正掌握所学知识，实验过程一旦出现问题，无法及时排查，依赖老师解决，增加了老师的工作量。

（3）受硬件条件的限制，实验箱得到的实验结果不理想。此外，使用实验箱可进行的实验有限，试验参数也只能在一定的范围内选择，不利于培养学生的积极性和创造性。

2 系统方案

本系统是以信号与系统课程为出发点的学习和科研引导性的实验仿真平台，主要包括以下四个模块。

（1）信号与系统课程实验模块。这一模块以课程内容为主，建立相应的实验仿真平台，不仅可以弥补教学和硬件设备实验的不足，也有助于解决实践教学经费投入不足的情况下，实践教学活动的正常开展。

（2）实际信号与理论知识的对应分析模块。由于信号与系统这门课特别抽象，学习者在长时间的枯燥课堂教学之后， 特别渴望知道：这门课用在哪里？ 如何应用？ 信号与系统的物理概念究竟体现在哪里？显然在验证性的实验中不能找到答案。 如果针对生活场景中的信号、系统问题开展趣味扩展实验，如单频信号的频谱、音叉的频谱、人声与乐器的频谱、图像信号的幅度与相位等，不仅可以满足学习者的求知欲望，又可以激发学习者继续研究探索的欲望。

（3）与相关专业课程的联合建设模块。信号与系统内容涉及到两大系统三大变换，是数字信号处理、自动控制原理的前导课，数字信号处理是对信号与系统教学内容的扩展， 也是DSP技术与应用的前导课。因此，我们以信号与系统、数字信号处理这两门系列课程的基本理论为核心，通过对信号与系统、数字信号处理两门课程内容重新规划、设计， 并将DSP 技术与应用课程纳入其中， 以开发DSP系统的实践教学填补信号与系统仿真建模和实际应用的空白，目的在于使学生从被动学习转为主动探索， 有效培养学生获取新知识、应用新知识的能力， 从而全面提高学生的素质。

（4）工程应用问题模块。信号与系统课程介绍的信号分析方法具有很强的实践应用性，传统的实践环节中往往深入的不够，一般在课程设计中完成诸如滤波器设计等任务，但即使学生设计了再复杂的滤波器，仍不知其有何与实际应用的关联，造成理论方法学习与应用实践之间的割裂，难以激发学生学习兴趣，一门十分重要的基础课往往被学生错误的定义为难学的、不知何用的课程。因此，本模块从实际出发，建立语音信号检测识别、处理与合成等工程问题。

3 系统在教学中的功能

在此实验平台上，首先可以完成信号与系统课程实践教学，其次可开展针对生活场景的信号与系统的趣味扩展实验以及语音、乐音的信号检测、处理与合成等工程问题研究与实践，再其次可以开展信号与系统在后续专业课程中的应用实验，最后还可以作为一些本科毕业设计的仿真平台。

4 结束语

此实验平台设计方案利用最新的信息技术成果服务教学、用常见生活实例验证理论知识、用最前沿的科技发展作为“需求牵引”引导专业建设。不仅可以满足信号与系统课程教学需要，而且还可以激发学生学习兴趣，培养学生提出问题、分析问题以及解决问题的能力。

参考文献

[1] 高强，戚银城等， 信号与系统基础教程（MATLAB版）[M]。北京：电子工业出版社， 2007， 4。

[2] 黄元福，林宁等， 信号与系统（第二版）[M]。北京：电子工业出版社， 2006。

[3] 胡永生，谭业武，杨玲玲， 基于MATLAB的“信号与系统”虚拟实验系统的研究[J]。山西电子技术，2012.4。

第8篇：仿真实验范文

【关键词】：仿真实验 物理实验 创新

物理实验是物理学和科学实验的重要部分，在物理学的创立和发展中物理实验占有十分重要的地位，同时在推动其他科学、工程技术的发展中也起到重要的作用。大学物理实验是学生进入大学后接收系统实验方法和实验技能训练的开端，是理工类各专业学生进行科学试验训练的重要基础。它的目的是：（1）培养学生的以下几方面的科学实验工作能力：即正确使用仪器、进行测量、出来数据、分析结果以及撰写实验报告等，使学生初步掌握实验科学的思想和方法；（2）培养学生的创新意识和科学思维，使学生掌握实验研究的基本方法，提高学生的创新能力和分析能力；（3）提高学生的科学素养，培养学生严格、细致、实事求是、认真严肃、一丝不苟的科学态度，培养学生积极主动的探索精神以及团结合作、爱护国家财产的道德品质；（4）培养学生善于动脑、乐于动手、讲究科学方法、遵守操作规程、注意安全等科学习惯。总之，是为学生今后的学习和工作奠定一个良好的实验基础。

一、物理实验教学中存在的问题

（一）由于学校扩招及多很实验设备耗资太大、实验室不能购买等原因，很多高校实验室存在仪器设备落后、实验项目单一等问题。严重制约了实验教学质量的提高及实验室的建设和发展，不利于培养与时俱进的人才。

（二）每个实验开始之前，都要求学生进行预习，但是学生在写预习实验报告时，往往是照抄照搬教材上的内容，对于实验原理、设备、操作步骤和操作过程中的注意事项根本没有用心去阅读并体会，这样的应付性劳动，极大的限制了学生的思维。

二、物理仿真实验在教学中的积极作用

（一）提高教学质量和效率

物理仿真实验是虚拟环境下进行的实验，实验仪器主要是虚拟仪器，只需购置计算机等少量的硬件资源和软件《大学物理仿真实验》即可开设实验。《大学物理仿真实验》分为三部分，包含了凯特摆测重力加速度、核磁共振、螺线管磁场及其测量、检流计的特性、单透镜物理实验、分光计实验、空气比热容比测定、电子荷质比的测定、杨氏模量、迈克耳逊干涉仪、牛顿环测量曲率半径、介电常数的测量等丰富的实验内容，只要将仿真软件安装到计算机上，就可以进行软件里面的任何实验，这就解决了实验室仪器设备落后、实验项目单一的问题，而且由于有丰富的资源，更有利于学生自主开发实验，故更利于培养学生的创造能力和创新思维。有些实验仪器比较昂贵，易于损耗，普通高校一般难以开出。而仿真实验能营造一个虚拟的实验环境使无法开设的实验得以开设，学生只要在装有《大学物理仿真实验》软件的电脑上就能进行整个实验的操作，并且能看到测量结果完成实验。由于是在虚拟环境下进行的实验，所以不存在仪器设备的损坏，操作者的心理压力小，更乐于去动手，在操作过程中遇到问题解决问题。

仿真实验是一种新的实验方式，它利用计算机把实验目的、实验仪器、实验内容、教师指导和学生操作有机地融为一体。如果学生在做实验之前没接触过该实验仪器，很多学生就会拿着书与仪器的部件一一进行对照，甚至在不清楚仪器正确使用方法和操作注意事项的情况下而进行了错误的操作，导致实验中断、仪器损坏。仿真实验中实验仪器的关键部位能够拆卸，增强学生对仪器功能的熟悉和使用方法的训练。而如果课前学生通过仿真实验进行预习，对实验所用仪器的整体结构建立起直观的认识后，那么上面损坏仪器的情况出现的几率就会大大降低。比如分光计的调整与使用实验，每台仪器近乎万元，让学生在对仪器毫不熟悉的情况下直接接触实验仪器会增加仪器受损的风险。所以我们首先进行分光计的仿真实验教学，学生通过仿真实验的学习，对仪器的结构和调试技术有了整体认识，而通过计算机操作，也掌握了一定的操作技巧，然后我们再让学生去做相关实物实验。而对于实验难度较高的实验，也是先进行仿真实验教学，再进行实物实验，如此就缩短了做实验的时间。通过仿真实验的学习后，学生对实验有一个整体的认识，然后在进行实物实验时会感到心中有数，操作起来更轻松，这样就大大提高了实验教学的效率和质量。

（二）营造多样化教学环境。我们学院专门拿出一间计算机机房作为物理仿真实验室，每周周一至周五开放，学生可以随时去进行实验操作。如果学生自己拥有计算机，便可在课外继续实验亦可以通过网络进行自学，为学生对实验的课前预习和课后复习带来了方便。计算机仿真实验使实验教学走出实验室，克服了实验教学长期受到场地、课时限制的困扰，使实验教学内容在时间和空间上得到延伸，学生能够充分的学习和掌握实验教学内容，这也利于学生根据自己的兴趣选择实验，可满足不同层次学生的需求，极大的调动了学生学习的积极性。

（三）对于实物实验，实际操作中由于仪器的缺陷、实验环境以及人为不当操作等因素的影响，致使结果误差较大，从而影响学生对实验的兴趣。仿真实验采用虚拟的实验环境，最大限度地避免了实际中存在的各种不利因素，实验结果较准确，所以通过仿真实验可以极大地增强学生科学实验的信心，有利于培养学生实事求是的科学实验态度，是对传统实验一个有益的必要的补充。

三、仿真实验在教学中的不足之处

尽管仿真实验在实验教学过程中有一定的积极作用，但它仍具有有一定的局限性。一方面，仿真实验中的仪器相对比较精确，使学生不能通过数据处理、误差分析等环节训练来体验和分析产生误差的主要原因。另一方面，在使用仿真软件的过程中，对仪器的操作主要是通过鼠标点击来实现，缺乏真实感，并且缺少实际动手的机会，从而减少了学生在实验中遇到实验故障并排除故障的机会。

第9篇：仿真实验范文

关键词：虚拟仿真实验；医学；教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）25-0260-02

医学实验在培养医学生的专业教学过程中占有重要的地位，医学作为一门实践性很强的专业，实验教学方法对医学生掌握实验操作至关重要。随着日新月异的科技发展，新的医学理论和技术层出不穷。实验技术和方法对学科的辐射越来越大，在临床预防、诊断、治疗以及科研工作中得以广泛应用，对基础医学和临床医学各学科的发展起到了极大的推动作用。虚拟仿真实验依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，突破传统实验教学模式限制，提高学生学习的积极性和主动性，将抽象的内容具体化、形象化，给学生留下深刻的记忆，也给教员提供了方便，大大提高了教学质量[1]。

一、虚拟仿真实验的应用优势

虚拟仿真实验系统是以计算机虚拟现实和数码仿真技术为核心，生物仿真引擎、处理因素数据库、虚拟环境界面等多种技术为支撑的虚拟现实系统。在计算机环境中建立的虚拟实验环境使实验者可以像在真实的环境中一样运用各种虚拟实验器械和设备，对实验对象进行虚拟操作，完成各种预定的实验项目，起到学习训练的作用。该系统由于不受试验动物、试剂的制约，学生在预习、复习或拓展训练时采用虚拟实验比实时实验有更大的优越性。虚拟仿真实验教学是教师综合应用虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库以及网络通讯等多种技术，通过构建一个逼真可视化的实验操作环境和实验对象，使学生在开放、自主、交互的虚拟环境中开展高效、安全且经济的实验，达到真实实验不具备或难以实现的教学效果。虚拟仿真实验教学具有明显优势，并对传统实验教学思想、体系、模式、内容、方法以及手段等都产生了颠覆性影响。学生通过对仿真实验系统的反复多次模拟操作，可以加深对实验原理及操作步骤的理解，还可节省大量时间进行综合性、设计性、探究性的实验，为学生综合能力、创新精神和创新能力的培养提供保障。

二、虚拟仿真实验应用于医学实验教学的必要性