陳軍++周麗娟

摘 要虛擬技術(shù)的范疇實(shí)際上是一個(gè)很廣的概念，虛擬，它可以被定義為對(duì)實(shí)際操作過(guò)程的模擬。而電工電子實(shí)驗(yàn)中，最常用的虛擬技術(shù)和工具，非計(jì)算機(jī)莫屬了，計(jì)算機(jī)程序可以完全構(gòu)造一個(gè)虛擬化的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，這有助于電工，從更加安全的角度對(duì)一些未知的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一些推測(cè)和探究。本文通過(guò)對(duì)虛擬技術(shù)在電工電子實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，進(jìn)行思考和研究，并以計(jì)算機(jī)軟件中的GUI技術(shù)為例，去發(fā)現(xiàn)其中的優(yōu)勢(shì)，并提倡電氣行業(yè)工程師們運(yùn)用虛擬技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】虛擬技術(shù) 電工 電子實(shí)驗(yàn)

虛擬技術(shù)的載體，就是我們常說(shuō)的虛擬儀器，英文名字叫Virtual instrument，縮寫(xiě)為VI技術(shù)，它的發(fā)展很大程度上受計(jì)算機(jī)技術(shù)的影響，把虛擬技術(shù)引入到電工的電子實(shí)驗(yàn)之中，這有助于提升電氣從業(yè)者們的安全性，很大程度上會(huì)減少工傷事故的發(fā)生。

1 虛擬技術(shù)的發(fā)展歷程

虛擬技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)歷了曲折的上升和被接受的階段，基本上可以分為四個(gè)階段：在十九世紀(jì)60年代前后，虛擬技術(shù)的思想開(kāi)始在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始出現(xiàn)，六十年代中期，約1965年前后，虛擬技術(shù)的開(kāi)始逐漸被一些科學(xué)家去實(shí)踐，由德國(guó)計(jì)算機(jī)專(zhuān)家 M.W.Krueger 設(shè)計(jì)的 VIDEOPLACE系統(tǒng)，第一次產(chǎn)生了一個(gè)虛擬圖形環(huán)境，二十世紀(jì)八十年代，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概念和理論產(chǎn)生的初步階段；九十年代年至今，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)理論的完善和應(yīng)用階段。

在發(fā)展的最初階段，虛擬技術(shù)被科學(xué)家們認(rèn)為，是對(duì)有生命的物體在自然界中活動(dòng)的一種仿生學(xué)上的模仿，它與仿真技術(shù)的發(fā)展是息息相關(guān)的。遠(yuǎn)在春秋時(shí)期的中國(guó)，風(fēng)箏就出現(xiàn)在了人們的視野中，這就是模擬飛行動(dòng)物和人之間互動(dòng)的大自然場(chǎng)景，風(fēng)箏的擬聲、擬真、互動(dòng)的行為是仿真技術(shù)在中國(guó)的早期應(yīng)用，它也是中國(guó)古代人試驗(yàn)飛行器模型的最早發(fā)明。

美國(guó)著名科學(xué)家，萊特兄弟根據(jù)風(fēng)箏原理，發(fā)明了世界上第一架飛機(jī)，發(fā)明家 Edwin A. Link 成功研制出飛行模擬器，讓操作者能有乘坐真正飛機(jī)的感覺(jué)。二十世紀(jì)六十年代初期，Morton Heilig的“全傳感仿真器”讓人們第一次體驗(yàn)到了虛擬技術(shù)的觸感，虛擬技術(shù)的思想精華被囊括了進(jìn)去。這三個(gè)較典型的發(fā)明，都蘊(yùn)涵了虛擬技術(shù)的思想，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的前身。

在發(fā)展的深入階段，70年代的美國(guó)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)之父 Ivan Sutherlan 開(kāi)發(fā)了第一個(gè)計(jì)算機(jī)圖形驅(qū)動(dòng)的頭盔顯示器 HMD 及頭部位置跟蹤系統(tǒng)，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展史上一個(gè)重要的里程碑。此階段也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的探索階段，為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本思想產(chǎn)生和理論發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。截至到目前，虛擬技術(shù)依然是科技界的熱門(mén)話(huà)題，VR技術(shù)早已被人們所熟知，在虛擬電子實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，也有著它們的身影。

2 計(jì)算機(jī)虛擬軟件的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)虛擬軟件的在電工電子實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，實(shí)際上就是典型的虛擬技術(shù)應(yīng)用，我們的電氣工程師在進(jìn)行電壓測(cè)量，傳輸材質(zhì)分析，傳輸距離設(shè)定，等一系列具體工作的時(shí)候，都可以通過(guò)，計(jì)算機(jī)虛擬軟件去完成一系列的動(dòng)作，從而避免了真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境所帶的繁瑣性。

利用Multisim仿真軟件，它被大量的應(yīng)用于電工的電子實(shí)驗(yàn)之中，在高校教學(xué)中也經(jīng)常出現(xiàn)，軟件中給我們提供了大量的虛擬儀表，這些儀表與現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中的儀表使用方法非常的相似，而有些高級(jí)儀表，價(jià)格非常昂貴，真實(shí)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中，由于經(jīng)費(fèi)問(wèn)題，可能無(wú)力購(gòu)買(mǎi)，然而計(jì)算機(jī)虛擬軟件，為電工電子實(shí)驗(yàn)帶來(lái)了無(wú)窮的便利性，人們不再受限制于設(shè)備，而是可以展開(kāi)想象，做自己科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

將multisim仿真軟件引入電工電子實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，對(duì)于樹(shù)立電工的創(chuàng)新和創(chuàng)造精神有著不可取代的作用。一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)機(jī)和一個(gè)仿真軟件就相當(dāng)于一個(gè)可以移動(dòng)的功能非常強(qiáng)大的電工電子實(shí)驗(yàn)室，因此，這給我們提供了創(chuàng)新的平臺(tái)。目前，實(shí)驗(yàn)室所能開(kāi)設(shè)的電工電子實(shí)驗(yàn)，都可以在該軟件中仿真。

3 GUI技術(shù)的支持

在包括Multisim仿真軟件在內(nèi)的，任意一款電工電子實(shí)驗(yàn)中的常用軟件，GUI（Graphical User Interface，簡(jiǎn)稱(chēng) GUI，又稱(chēng)圖形用戶(hù)接口）都是實(shí)現(xiàn)用戶(hù)交互的技術(shù)基礎(chǔ)，可以說(shuō)GUI的運(yùn)用，是計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)的核心。

電工電子實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用場(chǎng)景，有一個(gè)獨(dú)特的地方就是，需要錄入的數(shù)據(jù)特別多，比如電壓，電流值，各種儀表盤(pán)的使用，都需要考慮到人機(jī)交互的便利性，這個(gè)時(shí)候，軟件界面的呈現(xiàn)，就顯得非常重要了，所謂的虛擬，很大程度上，都要靠GUI來(lái)維持和實(shí)現(xiàn)。

圖形用戶(hù)界面Graphical User Interface，可以被這樣描述，它是一種人與PC之間進(jìn)行信息溝通的橋梁，它非常直觀，可以是一個(gè)窗口，一個(gè)數(shù)據(jù)界面，幾個(gè)操作按鈕，等等，這些在電工電子實(shí)驗(yàn)中，可以被視為，電工進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的技術(shù)基礎(chǔ)。它極大地簡(jiǎn)化了電工進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的操作步驟，可以直觀和計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互。

GUI技術(shù)允許用戶(hù)使用鼠標(biāo)等輸入設(shè)備操縱屏幕上的圖標(biāo)或菜單選項(xiàng)，以選擇命令、調(diào)用文件、啟動(dòng)程序或執(zhí)行其它一些日常任務(wù)。我們可以從圖1的multisim仿真軟件界面。GUI技術(shù)完美的幫助Multisim仿真軟件，實(shí)現(xiàn)了與電工之間的虛擬交互，在電工的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，元器件，仿真開(kāi)關(guān)，電路圖制作，虛擬儀器選取，都被制作成了肉眼可見(jiàn)的選項(xiàng)，這很大程度上幫助電工打下了進(jìn)行虛擬化電子實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。而且這一些的成就都離不開(kāi)GUI技術(shù)的技術(shù)支撐。

與現(xiàn)實(shí)中造價(jià)高昂的實(shí)驗(yàn)工具相比，圖形用戶(hù)界面的優(yōu)勢(shì)可謂獨(dú)一無(wú)二。圖形用戶(hù)界面，由我們通常見(jiàn)到的，對(duì)話(huà)框，下拉菜單，操作欄，按鈕幾部分組成，可以說(shuō)，是GUI技術(shù)實(shí)現(xiàn)了目前的電工電子虛擬實(shí)驗(yàn)，它提供了一種人機(jī)交互的接口，功不可沒(méi)。

GUI的廣泛應(yīng)用不但是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的好消息，更是虛擬實(shí)現(xiàn)的良好手段，即使是不懂PC普通用戶(hù)，也可以根據(jù)簡(jiǎn)潔便利的虛擬界面去判斷該如何操作，對(duì)于長(zhǎng)期接觸各種復(fù)雜元器件的電氣工程師來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)潔易懂的界面，是提升工作效率的一大保障。

人們從此不再需要死記硬背大量的命令，取而代之的是可以通過(guò)窗口、菜單、按鍵等方式來(lái)方便地進(jìn)行操作。而嵌入式GUI具有下面幾個(gè)方面的基本要求：輕型、占用資源少、高性能、高可靠性、便于移植、可配置等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)可以更加完美的幫助實(shí)現(xiàn)虛擬技術(shù)。

本文只針對(duì)，計(jì)算機(jī)圖形虛擬技術(shù)，做了簡(jiǎn)單的探究，其實(shí)還有更多的類(lèi)型存在。

參考文獻(xiàn)

[1]邵曉娟，盧慶林.基于虛擬儀器技術(shù)的遠(yuǎn)程電子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子測(cè)試，2014（18）：23-25.

[2]傅曉程.虛擬技術(shù)在電工電子實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[D].浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，2007.

作者單位

江蘇省高淳中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校 江蘇省高淳縣 211300