电路虚拟实验建立方法技术

本发明专利技术公开了一种电路虚拟实验建立方法，包括：S10建立电路单元，电路单元包括输入端点、输出端点以及处于输入端点和输出端点之间的可调节器件，并构建电路单元库；S20采用网络分析法，建立电路单元的数学模型，并根据该数学模型建立相应的电路单元的数据处理分支；S30使用电路单元，在虚拟实验区域建立虚拟实验电路，并遍历虚拟实验电路；S40对虚拟实验电路进行流程化处理；S50构建虚拟实验仪器，并建立虚拟实验仪器数学模型；S60运行虚拟实验电路以生成虚拟波形或者完成测试运算。该方法对虚拟实验电路采用网络化分析方法，应用多媒体技术手段，实现复杂的虚拟实验电路的搭建，以及实验运行结果的生成，实现对复杂的虚拟实验电路的实验过程的复现。

【技术实现步骤摘要】
电路虚拟实验建立方法
本专利技术属于计算机
，具体涉及一种电路虚拟实验建立方法。
技术介绍
近年来，随着计算机技术和网络技术的发展，虚拟实验技术逐渐成为了一种新兴的实验辅助手段。通过对虚拟对象的内部逻辑结构分析，利用相应的软件构建相应的虚拟实验模型，并结合多媒体技术、网络技术，构建网络虚拟实验系统、协作虚拟实验系统等，使虚拟实验技术在表现方法、交互手段等方面都得到了长足的进步。特别是针对电子类实验课程的虚拟实验设计，以及相应的虚拟实验电路虚拟构建，虚拟实验技术可以实现基于计算机信息化的虚拟实验电路的虚拟搭建、虚拟演示等功能，从而丰富电子类课程的实验教学手段，对相关课程的教学起到了一定的推进作用。但是，电子类课程的虚拟实验与其他验证类实验不同。一方面，在电子类实验电路中，输入与输出之间的关系并非简单的线性连续关系，实验电路的输入以及其可调节器件的参数产生的改变会使实验电路的输出产生本质性变化，例如，对于单级低频放大器来说，其输出参数随着电压偏置电阻以及输入参数的改变呈现饱和失真、截止失真或者正常输出三种状态。在输入参数幅度、频率一定的前提下，电压偏置电阻连续变化将会导致输出参数产生非连续性的变化，同时，非连续性变化对应的电压偏置电阻阻值又与输入参数的幅度有一定的关系，输入、输出以及其他器件参数之间的关系会给传统的验证性虚拟实验开发带来较大的困难。传统的验证性虚拟实验开发也会导致虚拟实验模块灵活性欠缺，与虚拟实验对象的实际实验特性具有一定的差距。另一方面，电子类实验在实验教学中的重点为综合性、设计性实验，因而，对实验电路单元来说，其在虚拟实验系统中所起到的教学效果并非简单的功能验证，其设计的重点是需要将实验电路单元进行必要的模块化处理，并根据综合性、设计性实验的需要，将电路单元进行组合设计，构成更加复杂的功能性虚拟实验电路，这与简单的输出现象表征、特性验证的设计和分析方法有着本质的区别，因而在电子类实验课程的虚拟实验设计手段上，传统的以flash或html对实验现象进行实验现象模拟的方式并不能满足电子类实验课程的教学要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种电路虚拟实验建立方法，该方法对虚拟实验电路采用网络化分析方法，应用多媒体技术手段，实现复杂的虚拟实验电路的搭建，以及实验运行结果的生成(即可视化波形输出)，实现对复杂的虚拟实验电路的实验过程的复现。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：一种电路虚拟实验建立方法，包括：S10建立电路单元，所述电路单元包括输入端点、输出端点以及处于所述输入端点和所述输出端点之间的可调节器件，并构建电路单元库；S20采用网络分析法，建立所述电路单元的数学模型，并根据该数学模型建立相应的所述电路单元的数据处理分支；S30使用所述电路单元，在虚拟实验区域建立虚拟实验电路，并遍历所述虚拟实验电路；S40对所述虚拟实验电路进行流程化处理；S50构建虚拟实验仪器，并建立所述虚拟实验仪器数学模型；S60运行所述虚拟实验电路以生成虚拟波形或者完成测试运算。一优选实施例中，步骤S10包括：S101使用软件，以用于实验的电路为电路单元，设定所述电路单元的所述输入端点、所述输出端点以及所述可调节器件之间的关系模型，确定所述输入端点、输出端点和所述可调节器件在所述电路单元中的相对位置坐标，将关系模型以及相对位置坐标存储于与所述电路单元相对应的存储文件中；S102将所述电路单元构建为能够进行拖拽交互的模块，以所述电路单元对应的电路图标识该模块；S103分别以所述输入端点和所述输出端点作为中心，以固定的值作为半径，分别设定所述输入端点和所述输出端点的连线触发区域，并将相应的参数以XML文件的形式存储下来，为所述电路单元编号。一优选实施例中，步骤S20包括：S201确立所述电路单元的输入与输出的参数范围，将该数据范围存储于所述XML文件中；S202建立输入、输出与可调节器件的参数之间的数学模型；针对输入和可调节器件的参数改变引起的输出参数跳变，在所述XML文件中建立以输入和可调节器件的参数为组合的键值对，将相应的数学模型存储于对应的所述XML文件中。一优选实施例中，步骤S30包括：S301在虚拟实验区域预设九宫格，选择、拖拽所述电路单元至虚拟实验区域；S302根据所述虚拟实验电路的逻辑连接关系，完成不同所述电路单元之间的连接；S303遍历所述虚拟实验电路的所有电路单元以建立所述虚拟实验电路的数学模型。一优选实施例中，步骤S40包括：S401将信号源的输出变量作为所述虚拟实验电路的数学模型描述的根节点；S402建立所述虚拟实验电路的首个所述电路单元的数据处理分支；S403逐级分析各个所述电路单元的数学模型，并建立各级所述数据处理分支之间的数学模型以构建树状结构程序遍历集合。一优选实施例中，步骤S50包括：S501构建所述虚拟实验仪器的交互模块；S502根据所述虚拟实验仪器的类型，建立所述虚拟实验仪器产生的信号源的数学模型。一优选实施例中，步骤S60包括：选择所述虚拟实验电路的传感器和负载，对所述虚拟实验电路进行运行调试。一优选实施例中，所述虚拟实验电路的运行结果是可视的。采用本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术采用网络化分析方法，针对电子类实验课程中的综合性、设计性实验，构建复杂的功能性虚拟实验电路。2、与传统的验证性虚拟实验相比，本专利技术可以对呈非线性连续关系的电路单元或虚拟实验电路进行复现，提高了灵活性。3、本专利技术在复现虚拟实验电路的同时，以可视化的手段辅助电子类实验课程的教学。附图说明图1为本专利技术实施例一种电路虚拟实验建立方法的步骤图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参照图1，本专利技术公开了一种电路虚拟实验建立方法，其包括如下步骤：S10建立电路单元，电路单元包括输入端点、输出端点以及处于输入端点和输出端点之间的可调节器件，并构建电路单元库。该步骤包括：S101使用软件，以电子类课程中用于实验的典型电路为电路单元，根据典型电路的实际情况设定电路单元的输入端点、输出端点(统称为端点)以及可调节器件(或称为可调节区域)之间的关系模型，确定输入端点、输出端点和可调节器件在电路单元中的相对位置坐标，将关系模型以及相对位置坐标存储于与电路单元相对应的存储文件中。S102根据电路单元的具体构成方式，在软件中将电路单元构建为能够进行拖拽交互的模块，以电路单元对应的电路图标识该模块，以提高不同电路单元的可视化区别。S103根据电路单元的输入和输出特性，对电路单元的输入端点和输出端点进行区域设置，分别以输入端点和输出端点作为中心，以固定的值作为半径，分别设定输入端点和输出端点的连线触发区域，将相应的参数以XML文件的形式存储在软件中，并为电路单元编号，从而，由具有不同编号的多个电路单元组成电路单元库。S20采用网络分析法，建立电路单元的数学模型，并根据该数学模型建立相应的电路单元的数据处理分支。该步骤包括：S201在电路单元的数学模型构建上，根据电路单元的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电路虚拟实验建立方法，其特征在于，包括：S10建立电路单元，所述电路单元包括输入端点、输出端点以及处于所述输入端点和所述输出端点之间的可调节器件，并构建电路单元库；S20采用网络分析法，建立所述电路单元的数学模型，并根据该数学模型建立相应的所述电路单元的数据处理分支；S30使用所述电路单元，在虚拟实验区域建立虚拟实验电路，并遍历所述虚拟实验电路；S40对所述虚拟实验电路进行流程化处理；S50构建虚拟实验仪器，并建立所述虚拟实验仪器数学模型；S60运行所述虚拟实验电路以生成虚拟波形或者完成测试运算。

【技术特征摘要】
1.一种电路虚拟实验建立方法，其特征在于，包括：S10建立电路单元，所述电路单元包括输入端点、输出端点以及处于所述输入端点和所述输出端点之间的可调节器件，并构建电路单元库；S20采用网络分析法，建立所述电路单元的数学模型，并根据该数学模型建立相应的所述电路单元的数据处理分支；S30使用所述电路单元，在虚拟实验区域建立虚拟实验电路，并遍历所述虚拟实验电路；S40对所述虚拟实验电路进行流程化处理；S50构建虚拟实验仪器，并建立所述虚拟实验仪器数学模型；S60运行所述虚拟实验电路以生成虚拟波形或者完成测试运算。2.如权利要求1所述的电路虚拟实验建立方法，其特征在于，步骤S10包括：S101使用软件，以用于实验的电路为电路单元，设定所述电路单元的所述输入端点、所述输出端点以及所述可调节器件之间的关系模型，确定所述输入端点、输出端点和所述可调节器件在所述电路单元中的相对位置坐标，将关系模型以及相对位置坐标存储于与所述电路单元相对应的存储文件中；S102将所述电路单元构建为能够进行拖拽交互的模块，以所述电路单元对应的电路图标识该模块；S103分别以所述输入端点和所述输出端点作为中心，以固定的值作为半径，分别设定所述输入端点和所述输出端点的连线触发区域，并将相应的参数以XML文件的形式存储下来，为所述电路单元编号。3.如权利要求2所述的电路虚拟实验建立方法，其特征在于，步骤S20包括：S201确立所述电路单元的输入与输出的参数范围，将该数据范围存储于所述XM...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亮，
申请(专利权)人：浙江传媒学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33