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模擬設(shè)備在電子電工實(shí)驗(yàn)中的作用分析論文
電子電工技術(shù)的飛速發(fā)展，越來(lái)越證明電子電工實(shí)驗(yàn)室并非是一個(gè)封閉的密閉空間，而是和外界具有眾多交流的信息集結(jié)體和創(chuàng)新平臺(tái)。基于快速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，很難將電子電工實(shí)驗(yàn)室仍然置于傳統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)和實(shí)踐模式。因此，應(yīng)當(dāng)考慮在充分運(yùn)用大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行模擬設(shè)備軟件的建設(shè)，減少各類電子元器件的耗損，為各類實(shí)驗(yàn)提供個(gè)性化定制，提高實(shí)驗(yàn)的成功率和操作性。
在技術(shù)的發(fā)展歷程中，傳統(tǒng)電子電工實(shí)驗(yàn)一般是基于眾多硬件設(shè)備，對(duì)多項(xiàng)或者一項(xiàng)電子裝備進(jìn)行操作，一般和計(jì)算機(jī)一樣有著端口、開關(guān)等輸入裝置，有著實(shí)際操作界面、顯示器等多項(xiàng)輸出裝置。按照既定的設(shè)置，能夠?qū)Χ鄠�(gè)電子信號(hào)進(jìn)行匯總、集聚、分析、輸出等動(dòng)作，可以說(shuō)這些操作行為都是依托在硬件設(shè)備上的，它的規(guī)格和數(shù)據(jù)難以隨機(jī)變動(dòng)，只能是單項(xiàng)傳遞數(shù)據(jù)。這種單線程的固定程式設(shè)備已經(jīng)越來(lái)越無(wú)法適應(yīng)當(dāng)今大數(shù)據(jù)形勢(shì)下的多種信號(hào)處理需求。在這一背景下，模擬設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。
模擬設(shè)備說(shuō)到底是依托最新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)出現(xiàn)，依靠信息數(shù)據(jù)和電子信號(hào)，能夠最大限度容納軟硬件不同型號(hào)和格式，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)處理的便捷、個(gè)性化和多線程的一種存在于計(jì)算機(jī)當(dāng)中的實(shí)驗(yàn)室。不同于以前傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)設(shè)備，而是模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備，是一種超越了萬(wàn)用表之類的存在的信息技術(shù)的集合體。它具有眾多顯著特點(diǎn)：
(1)模擬設(shè)備“船小好調(diào)頭”。從體量上來(lái)看，模擬設(shè)備不同于傳統(tǒng)的電子元器件，具有眾多的處理手段和渠道，能夠從更為全面的角度反映出一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)所需要體現(xiàn)出的信息。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備大多屬于獨(dú)立系統(tǒng)，用途指向非常明確，無(wú)法實(shí)現(xiàn)兼容;但是在模擬設(shè)備中相對(duì)要方便很多，只需要在計(jì)算機(jī)上更換相對(duì)應(yīng)的程序就可以實(shí)現(xiàn)處理方向的更改，只要使用者有能力對(duì)軟件進(jìn)行更新和改進(jìn)，就可以按照自己意愿修改實(shí)驗(yàn)的方向和要求。
(2)模擬設(shè)備有著更強(qiáng)大的“大腦”。
模擬設(shè)備是依托于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展而成，它既能夠在強(qiáng)大的CPU 支撐下進(jìn)行多線程的運(yùn)算，也能夠在進(jìn)行電子信號(hào)多束輸入的同時(shí)深度開展數(shù)據(jù)處理和分析復(fù)制。在電子電工實(shí)驗(yàn)中，電子信號(hào)的衰減大多是由于硬件設(shè)備的過(guò)濾出現(xiàn)的，這一點(diǎn)在模擬設(shè)備中能夠?qū)崿F(xiàn)有效避免。
(3)模擬設(shè)備有著更加健康的“身體”。
之所以說(shuō)模擬設(shè)備更加健康，不是指它的質(zhì)地和內(nèi)部構(gòu)造，而是因?yàn)閭鹘y(tǒng)電子電工實(shí)驗(yàn)設(shè)備更多的是在于電子元器件的集合體，是特定廠家生產(chǎn)的實(shí)體產(chǎn)品，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，只能回廠維修，甚至?xí)痣娮釉O(shè)備的損耗，從而影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效性和成功率。但是模擬設(shè)備卻能夠很好避免這一點(diǎn)，它可以和計(jì)算機(jī)硬件、各類電子電器軟件等前沿的科技成果相融合，可以無(wú)需維修人員，實(shí)驗(yàn)員本人就可以參與信息數(shù)據(jù)的收集匯總和分析處理，可以直接控制各類測(cè)試數(shù)據(jù)的整合和指標(biāo)調(diào)整，從而設(shè)定出最符合實(shí)驗(yàn)軌跡的科學(xué)方案。
(4)模擬設(shè)備有著更加低廉的“造價(jià)”。
相比傳統(tǒng)電子電工設(shè)備高昂的設(shè)備成本和快速的設(shè)備折舊，模擬設(shè)備的成本相對(duì)較低，并且能夠快速更新，及時(shí)追趕上最前沿的發(fā)展。這樣一來(lái)，電子儀器的操控能力和模擬設(shè)備的運(yùn)算能力相融合，為實(shí)驗(yàn)室整體設(shè)備成本縮減提供了條件。
基于以上幾個(gè)優(yōu)勢(shì)，可以看出，在未來(lái)的電子電工實(shí)驗(yàn)室中，模擬設(shè)備的運(yùn)用頻次會(huì)出現(xiàn)較大幅度增長(zhǎng)。本文在研究中發(fā)現(xiàn)，模擬設(shè)備的發(fā)展離不開三個(gè)特定要素：
(1)快速便捷的軟件是核心要素。在電子實(shí)驗(yàn)中只有軟件的作用達(dá)到了實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的閥值，才能在電子儀器中充分發(fā)揮數(shù)據(jù)運(yùn)算處理的作用，使冷冰冰的電子元器件擁有一定的智能生命，所以，軟件是模擬設(shè)備中最具戰(zhàn)略意義的要素。雖然當(dāng)前大多數(shù)的模擬設(shè)備都可以采用強(qiáng)有力的運(yùn)算功能，但是仍然需要與電子電工技術(shù)發(fā)展相契合，與實(shí)驗(yàn)室硬性標(biāo)準(zhǔn)要求相符合。這就需要軟件編程過(guò)程中就充分考慮到聲光電等電子信號(hào)的多種因素，科學(xué)設(shè)計(jì)軟件。
(2)方便取放替換的模塊是必備要素。
雖然模擬設(shè)備的核心是軟件，但是與軟件相適應(yīng)的也有PCI、1394 總線等硬件部分。要實(shí)現(xiàn)模擬設(shè)備的高效運(yùn)行，就必須使這些硬件盡可能小、精，盡可能普遍化、模塊化，能夠隨時(shí)進(jìn)行替換，這樣一是便于進(jìn)行測(cè)試和數(shù)據(jù)采集運(yùn)算的統(tǒng)一性，二是便于進(jìn)行維護(hù)和調(diào)試更改，可以滿足更大群體的需求。
(3)功能強(qiáng)大的集成模塊是關(guān)鍵要素。
模擬設(shè)備要發(fā)揮作用，就要實(shí)現(xiàn)軟硬件的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和電子電工技術(shù)的全面對(duì)接，這就需要一個(gè)樞紐平臺(tái)，也就是盡可能完備的集成模塊，盡可能多的接入口和測(cè)試通道。這樣一來(lái)，實(shí)驗(yàn)者可以按照自己的需求，和模擬設(shè)備進(jìn)行多次對(duì)接測(cè)試，來(lái)采集數(shù)據(jù)和信號(hào)，最終按照相關(guān)性進(jìn)行匹配。
模擬設(shè)備如果能夠完全具備以上三個(gè)要素，那么就可以在電子電工實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮相當(dāng)不俗的作用。然而，這并不是模擬設(shè)備發(fā)展的終點(diǎn)。在研究中我們發(fā)現(xiàn)，隨著模擬設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合日益深入，實(shí)驗(yàn)室開始不再局限于一所高校、一個(gè)研究所、一間房屋，而是開始向日常生活延伸，向手機(jī)、平板等計(jì)算機(jī)終端延伸，部分實(shí)驗(yàn)在設(shè)定好環(huán)境和指標(biāo)后甚至可以在手機(jī)上進(jìn)行全部的操作。這樣一來(lái)，開放式的實(shí)驗(yàn)環(huán)境、多角度的實(shí)驗(yàn)途徑選擇，都為模擬設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展提供有力支撐。
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