随着现代科学技术的发展，虚拟技术与仿真技术的有效整合，并成功应用于设计、施工中，大大改变了传统的设计、施工模式。那么，究竟什么是虚拟仿真技术呢？它在建筑施工中是如何应用的呢？
1.虚拟仿真技术概述
从传统的系统仿真技术来看，几乎很少涉及到仿真人的感知模型。也就是，无法模拟人对外界的感知情况。随着计算机技术、多媒体技术、仿真技术和传感技术的发展,人们开始了人对外界环境感知模型的研究。虚拟仿真技术的完美结合，利用虚拟现实技术进行仿真模型的建立和试验的模拟,使仿真的过程和结果可以实现图像化、可视化,使仿真的系统具有三维、实时交互、属性提取等特征,极大地促进了仿真技术的发展,同时也使虚拟现实技术更加具有生命力。虚拟仿真技术是通过建立研究系统的模型,结合环境(实际或模拟)条件进行研究、分析和实验的方法。虚拟现实(VR)是在仿真技术的基础上发展起来的,是仿真的高级阶段;仿真器系统正在向虚拟环境系统演变。虚拟现实促进了仿真技术的发展。两者都是对现实世界的模拟,即都是基于模型的活动,而且都力图通过计算机及各类装置达到现实世界尽可能精确的再现。虚拟现实技术和仿真技术的结合形成了虚似仿真技术。
2.虚拟仿真技术分类
（1）系统仿真技术
仿真(simulation)属于一门基础性学科。仿真技术是以控制理论、相似原理、数学模型与计算技术、信息技术、系统技术及其应用领域相关专业技术为基础,以计算机和多种专用物理效应设备为工具,借助系统模型,对实际的或设想的系统进行动态试验研究的一门新兴综合性技术。它属于一种可控制、无破坏性、耗费小、并允许多次重复的试验手段。它以其高效、优质、低廉体现强大的生命力和潜在的能力。它是迄今为止最有效的经济的综合集成方法,是推动技术进步的战略技术。仿真就是建立系统的模型(数学模型、物理效应模型或数学-物理效应模型),并在模型上进行试验和研究一个存在的或设计中的系统。包括技术系统,如土木、机械、电子、水力、声学、热学等，也包括社会、经济、生态、生物和管理系统等非技术系统。现代仿真技术的发展与控制工程、系统工程及计算机技术的发展密切相关。控制工程和系统工程的发展促进了仿真技术的广泛应用,而计算机的出现及计算技术的迅猛发展,则为仿真提供了强有力的手段和工具。在系统运行前,利用仿真模型作为预测器,向用户提供系统运行起来后,可能产生什么现象，以便用户修订计划或决策;利用仿真模型作为训练器,训练系统操纵人员或管理人员。在工程领域,仿真技术可以降低系统的研制成本,提高系统试验、调试和训练过程的安全。
一般认为,建立模型是仿真的第一步,也是十分重要的一步。传统仿真技术中,一个仿真系统要首先建立起系统的数学模型———一次仿真模型,然后再改写成适合
计算机处理的形式———仿真模型。仿真模型可以说是系统二次近似模型。建立
起仿真模型后,才能书写相应的程序。
仿真基本上是一种通过试验求解的技术。通过仿真试验要了解系统中各变量之间的关系,观察系统模型变量变化的全过程,此外,为了对仿真模型进行深入研究和结果优化,必须进行多次运行、系统优化等工作,因此,良好的人机交互性是系统仿真的一个重要特性。
（2）虚拟现实技术
虚拟现实(virtualreality—VR),又称灵境技术,实际上是一种采用计算机技术制作模拟仿真的假想世界技术。它采用计算机产生一个被模拟仿真世界的动态三维视觉环境,使操作者产生一种身临其境的感觉,对探讨大量需要借助形象思维的问题颇有
帮助。采用此项新技术,参与者使用硬件,如数据手套、鼠标器、跟踪球、操纵杆、
头盔式显示器、护目镜、耳机及数据配合获得所需的感知,来体验计算机世界境况。VR环境系统包括建模、控制及媒体数据源三大部分。建模是指利用物理的或数字
的方法,对需要仿真的实际系统进行描述获得近似的数字模型。这是进行数字仿真
或半实物仿真必不可少的步骤。建模是仿真的基础,亦是仿真的结果,研究新型建模
仿真方法是其首要任务。三维立体显示是其一项必不可少的关键技术,它是系统向
用户输出反馈信息的主要手段。
（3）系统仿真技术与虚拟现实技术的结合
传统的系统仿真技术很少研究人的感知模型的仿真,因而无法模拟人对外界环
境的感知(听觉、视觉、触觉)。随着多媒体技术、计算机动画、传感技术的发展,计算机模拟外界环境对人的感官刺激开始成为可能。事实证明,人类对于图像、声音
等感官信息的理解能力远远大于数字和文字等抽象信息的理解能力。将仿真技术与虚拟现实技术相结合,利用虚拟现实技术进行仿真模型的建立和试验的模拟,使仿真
的过程和结果可以实现图像化、可视化,使仿真的系统具有三维、实时交互、属性
提取等特征,极大地促进了仿真技术的发展,同时也使虚拟现实技术更加具有生命力。
2虚拟仿真技术在建筑施工中的应用
2.1虚拟建造技术的应用
建筑工程施工是一项将设计图建成实物的复杂工作。其施工方法和组织程序都存在多样性、多变性的特点。目前,对施工方法和施工组织的优化主要建立在施工
经验基础上。依靠施工经验对施工进行控制和优化,具有一定的局限性。特别是在
全新结构或复杂条件下的施工,依靠经验对工程施工的可行性、控制优化、事故预测和生产调度优化等各方面的分析和预测,可能会由于思维惯性而忽略重要结果或由于力不从心只能分析局部和少量结果,更无法开展定量分析。建筑虚拟施工技术是将以虚拟现实为基础的仿真技术应用于建筑施工领域,利用虚拟现实技术建立建筑物的几何模型和施工过程模型,对施工方案进行实时、交互、逼真的模拟,验证对比和优化,进而采用数字化手段制定和修改施工方案,并逐步代替传统的施工方案编制方法。其实施过程如图所示。
虚拟建造技术应用流程
2.1.1工程概况
正大广场位于上海浦东陆家嘴东方明珠电视塔下。平面基本呈矩形,地下3层,地上10层,长约260m,宽约100m,总高度50m,总建筑面积达24.3万m2,是集商业、餐饮、娱乐为一体的综合性建筑。由于建筑规模、设计造型要求,本建筑采用了大量钢结构,构件数量规格繁多,各种不同类型的构件约3 000余件、共5 600t,而结构吊装工期仅85d,且钢结构主要集中在8层以上,重、大型构件又集中在建筑物腹地。单件超大超长,安装高度各异,大多数构件只能用桅杆式起重机安装,吊装有较大难度。吊装过程中任何失误都可能造成难以估量的损失,其施工组织和施工技术亟需应用全新的技术手段进行验证。上海正大广场的虚拟施工技术以满足生产需求为目标,利用虚拟现实技术,通过建立三维模型,对施工全过程进行三维可视化模拟,在施工前了解各种构件在实际结构中的相对位置和相互关系,对多种施工方案进行模拟、验证、对比和优化,并提供相应的施工和安全控制参数。
2.1.2仿真系统的主要内容
1)外景仿真
在建筑物建成前,虚拟建筑物建成后的周围环境。将正大广场按设计图纸详细
建模渲染,并将附近建筑、场景、道路、黄浦江等建模渲染。系统实现了观察者不
同的观察角度和漫游方式。在场景中加入海洋效果、声音仿真等特效,使场景更显
真实并具有动感,沉浸感更强。在漫游中实现碰撞检测功能,使漫游场景中的各种实
体能真实反映现实生活中的各种状况。
2)吊装仿真
这是系统的核心部分。钢结构施工前在计算机上完成各种构件配装、吊装的多种试验和优化工作。同时利用多点决策理论,采用两榀屋架同时装配方案,使装配-吊装过程连续进行。正大广场钢结构数量多、规格杂、分布散。施工方案选用6台塔式起重机和5部桅杆式起重机进行吊装。按每个构件的具体吊装方法及整个吊装过程的先后顺序,对每个吊装过程进行吊装虚拟。吊装过程采用GSL编程实现。针对
不同的吊装过程采用不同的计算方法。对塔式起重机双机抬吊采用反运动学算法。
通过正在吊装的钢结构主梁的空间位置,算出吊装的转角和小车的运动行程。
塔式起重机及桅杆式起重机单机起吊吊装动作则首先通过手动操作塔式起重机或桅杆起重机运动,在不断试验中寻找将构件吊装到位并能避开障碍的最佳运动轨迹,并
记录此轨迹上的每一个转折点,以及在此点上塔式起重机和桅杆起重机的运动参数。然后用GSL语言实现吊装动作。在吊装试验过程中,为解决依靠视觉判断是否存在
构件干涉,无法克服三维模型显示在二维屏幕上存在的视觉误差问题,系统中加入了
构件的实时碰撞检测功能。当构件之间出现碰撞干涉时,相应的构件颜色将产生变
化以提醒用户。
3)应力和变形分析
包括两方面内容:①桅杆起重机主副臂、基座、缆风绳和吊装屋架的应力分析
通过设计分析软件,成功地对桅杆起重机吊装动态过程中,各种条件下主臂、副臂、
格构柱、缆风绳和混凝土基座的受力状况的有关参数进行计算,并对吊装屋架的应
力进行对比分析。②对典型厚板的焊接过程分析选择典型的箱形截面焊接过程进行三维有限元数值模拟。截面有限元的网格划分了8节点块体单元,同时考虑了温
度使弹性模量发生的变化及钢材从弹性体※塑性体※弹性体的变化过程,力学模型采用了非线性的热弹塑性模型。经过连续计算,获得了箱形截面的一次焊接和多层焊
接的温度场、应力场和应变场的变化规律。
土钉墙施工场景
灌注桩施工场景
土层锚杆施工场景
2.1.3应用成效
正大广场的施工虚拟仿真是国内首次尝试仿真技术应用于建筑工程,它对施工全过程进行模拟,在施工前了解各种构件在实际结构中的相对位置及相互关系,试验多种施工方法,计算相应工况应力,对吊装方法、顺序和吊装线路进行优化。通过正大广场的施工实践,取得了良好的应用成效,主要体现如下。
1)通过试验多种施工方案,可以在施工前发现问题,优化方案,有助于缩短工期,保障施工安全和工程质量。通过实施施工虚拟仿真系统发现原有施工方案中存在的若干不合理设想和安全隐患,并提供可靠的解决施工方案。对原方案中桅杆起重机的缆风绳布置进行优化,减少吊装过程中安、拆缆风绳的次数。
2)实现了施工过程的实时视觉仿真,有利于进行施工前的操作和安全交底。
3)利用多点决策优化理论优化装配吊装方案,提高施工工效。
4)开发桅杆起重机内力分析程序,提供了起重机的安全运行控制要求,保障桅杆起重机的安全运行及屋架的安全吊装。
5)采用三维有限元法,获得了数值模拟箱形截面焊接过程的温度、应力和应变场等数据和结论,可有效地指导施工现场对焊接变形的控制。
6)对建筑物外观效果的仿真,有助于提高建筑造型的合理性和设计进程,为施工提供直观指导。
2.2复杂空间钢结构施工虚拟仿真分析
复杂空间钢结构的施工成型过程是一个从局部到整体的动态过程,不同施工阶段有不同的结构形态和受力特性,边界条件和荷载条件也在变化。在某一阶段安装完成后,结构暂时处于一个平衡状态,继续安装下一阶段的结构时,由于变形协调和内力重分配,新安装部分往往会对已安装结构产生影响,两者协同变形达到新的平衡状态。因此结构最终成型后的内力、位移是整个施工过程中各个阶段的施工内力、位移不断累积而成的,不同的施工方法和施工过程对结构最终成型时的结构形态和受力状态有很大影响。安装过程影响结构受力的因素众多且相互关联,使得对空间结构施工全过程进行分析具有相当的难度。工程实践表明,结构最危险阶段不一定出现在结构竣工以后,而往往正是结构未成型时的临时状态。大量的工程事故都发生在施工阶段,而其中由于设计中没有考虑施工过程中的诸多因素,或没有对施工过
程中复杂及突发情况进行应有的受力分析而引起的占有相当比例。因此,考虑施工
过程对结构最终成型的影响,对空间结构进行施工全过程跟踪仿真分析,找到施工过程中的最危险阶段并采取措施进行控制,无论在理论还是应用上,对工程设计、施工安全及工程质量都具有十分重要的意义。
2.2.1工程概况
广州体育馆由主场馆、训练馆、大众活动中心三部分组成,可容纳观众2万名。
每个场馆钢屋盖均采用钢支座、钢环梁、主桁架、辐射桁架、檩条、拉索等组成大跨度空间桁架交叉支撑拉索轻型钢结构体系,其几何形状均由圆锥体在对称轴两侧切去一部分再合并而成。主场馆跨度160m×110m,屋盖上弦面间距10m,设有环向主檩条,周边端开间设交叉钢索支撑,上弦面另有4道径向水平交叉钢索支撑。辐射桁架间在上弦主檩条位置加设环向垂直交叉钢索支撑,钢索在各种荷载作用下均保持受拉状态,并确保辐射桁架下弦平面稳定。主檩条采用Q345低合金钢,辐射桁架下弦采用16Mn钢,拉索采用镀锌高强低松弛预应力钢绞线,外包白色高密度聚乙烯膜,裸索直径15.2mm,整体直径18mm,强度等级1 700MPa。主场馆拉索共计836根,其中垂直索636根、水平索200根。本工程索数量多,构件几何尺寸细长、刚度小、稳定性差,索力精确度要求很高,设计要求所有交叉钢索均施加25～40kN预应力,屋盖施工完成后,垂直交叉索应保持15～40kN以上的预应力,同时同一榀桁架的2根钢索垂直力差不得大于5kN。而预应力拉索在张拉过程中会相互影响,要精确地确定拉索张拉力十分复杂。一方面,结构是一个具有大量单元的三维空间结构,在
114个平面内每根拉索内力都不相同;另一方面,施加预应力是多次进行的,导致相互反复影响,且张拉后还要经历主场馆拆除支撑对拉索的影响。因此如何确定拉索施工顺序和张拉力,是否存在索预应力损失规律,如何确保拉索最终拉力精度是施工中的技术难题。
2.2.2仿真分析的主要内容
仿真分析的主要内容有:①主桁架临时钢支撑方案及设计;②主桁架吊装验算;③辐射桁架安装过程主桁架挠度变化动态跟踪验算;④辐射桁架吊装验算;⑤辐射桁架吊装过程;⑥预应力拉索张拉对相邻桁架交叉索力的影响范围;⑦拆撑前后索预应力损失规律计算;⑧拆除支撑后屋盖中点挠度计算及施工方案控制值;⑨拆除支撑顺序动态跟踪验算。此工程完工后,经过应力、应变及变形测量,各项数据均与结构仿真结果相符。
2.3三维动画技术
利用三维动画模拟演示工程施工的关键流程和技术要点,以形象直观的视觉效果让业主和专家在最短的时间内了解技术方案的核心,既展示企业的技术优势,又能为工程中标增加砝码。该技术是计算机仿真技术应用中相对难度较低,投入较少,容易大范围推广的技术,已在上海环球金融中心、中央电视台新址、广州珠江新城西塔等项目的投标中成功应用,取得了良好的效果。
建筑施工方案动画包含二维动画和三维动画两部分,而三维动画主要包括建筑漫游动画和施工工艺流程动画两部分,建筑漫游动画通常出现在作品的前部和后部,用来表现建筑主体完成后的真实场景,包括建筑主体及周边环境。这阶段的三维动画要求制作者能把握三维制作软件的建模,材质处理、灯光渲染、动画等各项要素,使用富有穿透力的镜头语言和动画特效体现特定的动画气氛,给观看者带来一定的视觉享受和冲击力。施工工艺流程动画是施工方案动画中的重点,用来展示施工中涉及到的施工工艺流程、质量要求、工期目标、安全目标等,而其中施工部署和工艺流程的展示是整个动画的重点,这部分动画要求制作人员熟悉施工技术,能熟练使用计算机三维建模技术和模型动画搭建真实的施工方案数字环境,将主体建筑的各施工阶段、施工流程、施工工艺、设备等在计算机中三维数字化,快捷、高效、准确、效果生动逼真地表达施工方案。
北方民族大学 Beifang University of Nationalities 《模拟电子技术实验》课程指导书 北方民族大学教务处
北方民族大学 《模拟电子技术实验》课程指导书 编著杨艺丁黎明 校审杨艺 北方民族大学教务处 二〇一二年三月
《模拟电子技术实验》课程是工科类大学二年级学生必修的一门实践类课程。实验主要设备包括模拟电子技术实验箱、信号发生器、示波器、数字万用表、交流毫伏表和直流电源等。 课程教学要求是：通过该课程，学生学会正确使用常用的电子仪器，掌握三极管放大电路分析和设计方法，掌握集成运放的使用及运算放大电路各项性能的测量，学会查找并排除实验故障，初步培养学生实际工程设计能力，学会仿真软件的使用，掌握工程设计的概念和步骤，为以后学习和工作打下坚实的实践基础。 《模拟电子技术实验》课程内容包括基础验证性实验，设计性实验和综合设计实践三大部分。 基础验证性实验主要包括仪器设备的使用、双极性三极管电路的分析、负反馈放大电路的测量等内容。主要培养学生分析电路的能力，掌握电路基本参数的测量方法。 设计性实验主要包括运算电路的实现等内容。主要要求学生掌握基本电路的设计能力。 综合设计实践主要包括项目的选题、开题、实施和验收等过程，要求学生能够掌握电子产品开发的整个过程，提高学生的设计、制作、调试电路的能力。 实验要求大家认真做好课前预习，积极查找相关技术资料，如实记录实验数据，独立写出严谨、有理论分析、实事求是、文理通顺、字迹端正的实验报告。 本书前八个实验项目由杨艺老师编写，实验九由丁黎明老师编写。全书由丁黎明老师提出课程计划，由杨艺老师进行校对和排版。参与本书课程计划制订的还有电工电子课程组的全体老师。 2012年3月1日
https://www.doczj.com/doc/3510366991.html, 探讨虚拟展示方式及其重要意义 摘要：虚拟展示是通过计算机模拟的三维的展示空间环境，虚拟展示方式能给参观者身临其境的感受，并操纵系统中的每一个对象，同时又具备了听觉、触觉、嗅觉的多媒体功能.通过虚拟展示的方式以多元化和主动性地把展示内容呈现给观众，虚拟展示是展示设计的一个重要组成部分，在社会领域和信息领域、商业领域中有着非常重要的作用；并将成为传统展示设计的有益补充。虚拟展示已成为展示领域中不可缺少的一部分，本文将针对其虚拟展示方式方法进行探讨、研究、运用及阐述虚拟展示的重要意义。 关键词：身临其境交互作用想象天地虚拟展示 前言 虚拟展示是以计算机媒体为依托和以艺术设计为基础的一种产品展示手段，并利用传统的或现代的媒体对展示环境进行系统的策划、创意、设计及实施的过程。现代商业空间的展示手法各种各样，展示形式也不定向化，虚拟展示是现代展示中倍受青睐的展示形式，它有别于传统的静态展示，采用活动式、操作式、互动式等，观众不但可以触摸展品，操作展品，制作标本和模型更重要的是可以与展品互动，让观众更加直接的了解产品的功能和特点，由静态陈列到动态展示，能调动参观者的积极参与意识，使展示活动更丰富多彩，取得好的效果。 在当今社会，计算机技术、网络技术的广泛应用正在越来越多的改变着我们的生活方式，电脑微型处理器的运用正在解放机械化时代对产品形式的束缚，设计师可以拥有以前任何一个时代无法比拟的创造性和想象力，设计的形式和内涵都在发生着变化,数字化的环境正在赋予设计师新的责任，那就是做更符合这个时代的发展要求和更人性化的设计，虚拟展示正是在这种前提下应运而生的。虚拟展示设计的独到作用体现出强大的生命力，作为从事展示设计的专业人员，我们非常有必要了解这一新生事物，并将之应用到我们的设计工作中来,帮助我们抓住时代的脉搏。人类进入了网络时代之后，信息社会中的人类交流将采用新的方式和进入新的领域。这种信息交流手段是多元化的，多种手段并存的：“图像→文字→三维环境→虚拟展示”。由于文字、图像很难说明事物变化的动态过程；所以人们采用了三维环境的方式，制作一个现实的实体，来表现运动着的事
实验2 单管放大电路 1.1 实验目的 (1) 熟悉电子元件和模拟电路实验箱。 (2) 掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。 (3) 学习测量放大器Q点，A v，r i，r o的方法，了解共射极电路的特性。 (4) 学习放大器的动态性能。 1.2 实验仪器与设备 示波器，信号发生器，交流毫伏表，数字万用表，模拟/数字电路实验箱。 1.3 预习要求 (1) 熟悉分压式偏置放大器的工作原理，了解元器件参数对放大器性能的影响。 (2) 熟悉放大器的动态及静态测量方法。 1.4 实验内容与步骤 （一）、连接直流电路，测量静态工作点 1．连接直流电路 (1)用万用表判断实验元件（三极管、电解电容、电阻、电位器）及实验所用导线的好坏。 (2) 连接分压式偏置放大器的直流通路，电路如图1-1所示，将R W的阻值调到最大100K。 图1-1 分压式偏置单管放大器的直流通路
（3）调节直流稳压电源电压输出调节旋钮，使其输出+12V(方法：用万用表直流电压档监测直流稳压电源输出端口，调节旋钮使万用表显示＋12 V) 2．调节静态工作点 接通稳压电源（方法：用红色导线连接直流稳压电源的正极与R W R C的公共点，用黑色导线连接直流稳压电源的负极与R B2 R E的公共点），调节R W使U CE=1/2 U CC，V BE=0.7V 测量晶体管各极对地电压U B、U C和U E，将测量结果和计算所得结果填入表1-1中。 U CE =U C-U E U BE =U B-U E I C = I E= U E /R E 表1-1 静态工作点实验数据 （二）、连接完整电路，测量动态参数 1.连接完整电路 图1-2 分压式偏置单管放大器原理图 注意：电解电容的极性。 3．电压放大倍数的测量 （1）接通函数信号发生器电源，调节函数信号发生器的频率调节旋钮和幅度调节旋钮，使函数信号发生器输出频率 f =1 kHz ，输出电压U S=10 mV （有效值）的交流信号（若输出不能达到10 mV，可调节输出衰减旋钮20～60 dB和幅度调节旋钮即可）。 注意：信号发生器输出交流信号的频率通过数码管显示即可读出来，输出交流信号的幅度必须使用晶体管毫伏表检测方可读出电压有效值。 （2）将信号发生器、示波器、晶体管毫伏表按图1-3接入。信号发生器的正极、示波
虚拟仿真技术及其军事应用 作者 摘要：虚拟仿真技术是近年来系统仿真领域研究的热．氛问题，而且在军事领域有了广泛的应用。本文以庄拟现实技术为基础，具体讨论了虚拟现实技术在作战仿真中的应用，对虚拟作战仿真的研究进行了探讨。 关键词：虚拟仿真技术虚拟现实技术虚拟作战仿真 1. 引言 自从世界上出现第一台训练仿真系统（以1929 年美国空军飞机练习器-林克机为代表）以来，经过了以机电解算装置为主的仿真系统，以模拟计算机为主的仿真系统，以数字计算机为主的仿真系统等几个阶段，系统仿真技术得到逐步发展。特别是近十几年来，随着计算机技术的发展，系统仿真技术的发展也更加迅猛，而且在军事领域中的应用也越来越广泛。 虚拟现实（Virtual Reality 简记VR）技术是近年来系统仿真领域研究的热点，并且在很多行业开始有了实际应用。在军事领域，美国最早将虚拟现实技术应用于作战仿真。其研究人员在虚拟现实技术构造的数字化地形、地貌和敌情数据库上进行作战仿真和武器装备性能的评估。由于虚拟现实技术在军事领域有着广泛的应用前景，因此，美国军方始终把虚拟现实技术的研究与应用列于《国防部关键技术计划》中，并将虚拟现实技术视为建设21 世纪军队和培训21世纪人才以及发展新一代信息化战争武器装备的“革命性”手段。 目前，我军对作战仿真的研究日趋深人，但与先进的军事大国相比，仍存在不少差距。由于虚拟现实技术的出现极有可能为未来军事领域带来革命性的影响，因此我军应积极研究虚拟现实技术在作战仿真中的应用。本文以虚拟现实技术为基础，具体讨论虚拟作战仿真及其军事应用。2. 虚拟现实技术简介 2.1 虚拟现实技术的内涵 虚拟现实技术是80年代提出的一种新兴技术，它是将计算机技术、自动控制技术、系统工程方法、人工智能、仿真技术、多媒体技术、信息融合技术、立体影像技术、光电技术以及神经生物学、心理学和行为科学等诸多科学技术成果融合一体的崭新的人工合成的“虚拟环境”。 2.2虚拟现实技术的特征 虚拟现实技术创造的人机和谐仿真环境具有“沉浸-交互-构思”的基本特征。它利用并集成高性能的计算机系统和各类传感器，在多维信息空间创造一个使研究者处于具有身临其境的沉浸感，具有完善的交互作用能力，能帮助和启发构思的仿真信息环境。VR 的主要特征为： (1)多媒体感知性 在虚拟现实系统中，用户将感觉不到身体所处的外部环境而“融合”到虚拟世界中去，即指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。 (2)交互性 用户可以通过三维交互设备直接控制虚拟世界中的对象，并从虚拟环境中得到反馈信息。 (3）自主性 指虚拟现实系统中的物体可按各自的模型和规则自主运动，即指虚拟环境中物体依据客观规律动作的程度。 2.3 虚拟现实系统的分类 依据交互界面的不同，可将VR 系统分为下几种类型： （1）世界之窗（Window on World
虚拟仿真技术的探讨与应用 发表时间：2019-09-05T10:51:13.070Z 来源：《中国电业》2019年第09期作者：王冰 [导读] 虚拟现实技术（VR）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真 （大唐陕西发电有限公司西安热电厂陕西省西安市 710302） 摘要：虚拟现实技术（VR）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中，本文要探讨虚拟技术的发展及应用。 关键词：虚拟；仿真技术；研究； 序言 近几年，虚拟现实与增强现实技术发展迅速，国内外大公司均在该领域做了重大布局，VR和AR迎来了前所未有的发展阶段。目前微软、爱普生、Oculus、HTC等知名公司均推出了自己的AR/VR产品，已成功应用在消费娱乐、虚拟展示、培训教育、智能巡检等多个领域。但同时国内AR与VR的发展还面临过很多问题，比如光学显示方案不成熟、缺乏专用的显示屏和处理芯片、应用场景不明确、产品的用户体验不佳等，为了推动该领域快速发展，国务院、发改委、工信部等多部委发布了相关政策，明确指出将AR/VR列入十三五期间重点发展的产业。 1.虚拟仿真技术的应用领域及功能实现 （1）虚拟仿真技术在国民经济各个领域，如教育、交通、动力、化工、制造以至农业、工业、社会科学等各行各业，都得到了广泛的应用和发展，并产生了巨大的经济效益，虚拟仿真已成为社会未来发展的必然。虚拟仿真技术是以相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域中有关专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术，它综合集成了计算机技术、网络技术、图形图像技术、多媒体技术、软件工程技术、信息处理技术、自动控制技术等多个高新技术领域的知识。仿真技术经历了物理仿真、模拟仿真、数字仿真、虚拟仿真四个阶段，VR/AR技术的发展成熟，对仿真技术带来了质的飞跃，我公司开发的虚拟仿真平台，具备快速场景搭建、模型导入、业务仿真、操作引导、考核评估等功能。 （2）根据SuperData的最新数据，使用AR/VR培训的公司预计将在2019年节省135亿美元。虚拟仿真培训基于虚拟、混合和增强现实头盔以及移动增强现实应用的培训模拟，受训者可以在一个身临其境的环境中学习和实践他们的新技能，而不会有受伤的危险。例如，美国航空公司使用VR帮助新机组人员在第一天上班前熟悉安全程序。根据SuperData的数据，71%的公司正在使用VR进行培训，是虚拟陈列室的两倍。例如，沃尔玛计划在4000家商店培训超过100万的员工，他们将使用独立的Oculus头盔，该计划将于2019年晚些时候启动。除了零售商之外，航空公司、旅游业、石油和天然气以及金融业也在寻求采用这种身临其境的技术进行培训。 （3）AR技术可以提供虚拟与现实相融合的操作体验，VR技术可以提供沉浸式纯虚拟的操作体验。虚拟仿真平台，利用AR/VR技术，可以模拟装备拆装和机械操作训练全过程，而不必受天气、时间、空间等外界因素的影响，在安全的受训环境及精细的虚拟场景下，提升训练效果和临场的心理素质，降低培训成本。 （4）装备训练方案可创造高度沉浸感的虚拟环境、丰富的表现元素、直观的表现方式，进行装备操作训练，如装备的拆装训练、飞机的驾驶操作、特种兵的训练仿真等，从而提高训练水平。虚拟仿真平台不仅能模拟装备的原理展示、故障检测和维修训练，还能对训练成绩进行客观评定分析，并具有记录、存储、监控操作人员操作动作等功能。 2.虚拟仿真再实际工作中的应用及其价值体现 （1）虚拟仿真平台，可以应用在各行各业，我公司目前客户主要集中在铁路、公交、军事等领域，虚拟仿真培训系统利用虚拟现实技术，对设备的结构、工作原理、操作方法等进行模拟，对操作人员进行培训，树立设备的操作规范、维保成本的降低、实操技能的快速掌握与专业知识的深造，从而降低事故发生概率，保证无线通讯的顺畅。公交车虚拟教学系统利用虚拟现实技术，建造新能源实车、总成的三维模型，模拟车间实际作业的虚拟场景，通过程序设计将车辆、总成技术参数、标准以及维护工艺嵌入VR教学程序中，实现虚拟现实的实操培训及理论教学功能。 （2）基于我公司现有客户基础和产品基础，在接下来三年内，我们可以继续深挖全国铁路局及铁路设备公司，与全国公交集团及公交设备公司，将已有技术成果进行复制推广，获得最大投入产出比。在此基础上，申报军工保密资质及武器装备承制资质，拓展虚拟仿真技术在军事训练、军用装备操作培训上的应用。 3.虚拟仿真市场占有率及发展前景 2018年中国虚拟现实市场规模约348.6亿元，预计到2020年市场规模将超900亿元，年复合增长率达125%。工信部将支持虚拟现实核心关键技术及产品研发，推进虚拟现实技术与其他行业融合发展，到2025年全球VR市场的年营收规模将达到1100亿美元，相关的软件销售额达720亿美元，随着国内相关鼓励和扶持政策的陆续落地，虚拟现实行业有望加速爆发。Digi-Capital数据表明到2021年，AR市场将不断壮大，达到830亿美元，这是一个可以诞生平台级生态公司的市场，VR市场将达到250亿美元。如图（一）所示
姓名：赵晓磊学号：1120130376 班级：02311301 科目：模拟电子技术实验B 实验二：EDA实验 一、实验目的 1.了解EDA技术的发展、应用概述。 2. 掌握Multisim 1 3.0 软件的使用，完成对电路图的仿真测试。 二、实验电路
三、试验软件与环境 Multisim 13.0 Windows 7 (x64) 四、实验内容与步骤 1.实验内容 了解元件工具箱中常用的器件的调用、参数选择。 调用各类仿真仪表，掌握各类仿真仪表控制面板的功能。 完成实验指导书中实验四两级放大电路实验（不带负反馈）。 2.实验步骤 测量两级放大电路静态工作点，要求调整后Uc1 = 10V。 测定空载和带载两种情况下的电压放大倍数，用示波器观察输入电压和输出电压的相位关系。 测输入电阻Ri，其中Rs = 2kΩ。 测输出电阻Ro。 测量两级放大电路的通频带。 五、实验结果 1. 两级放大电路静态工作点 断开us，Ui+端对地短路
2. 空载和带载两种情况下的电压放大倍数接入us，Rs = 0 带载： 负载： 经过比较，输入电压和输出电压同相。 3. 测输入电阻Ri Rs = 2kΩ，RL = ∞ Ui = 1.701mV
Ri = Ui/(Us-Ui)*Rs = 11.38kΩ 4. 测输出电阻Ro Rs = 0 RL = ∞，Uo’=979.3mV RL = 4.7kΩ，Uo = 716.7mV Ro = (Uo’/Uo - 1)*R = 1.72kΩ 5. 测量两级放大电路的通频带电路最大增益49.77dB 下限截止频率fL = 75.704Hz 上限截止频率fH = 54.483kHz 六、实验收获、体会与建议
数字虚拟技术： 数字虚拟技术是基于数字影像的虚拟在线技术，能够实现超越3D建模的真实再现能力，以达到对环境或物体对象进行逼真再现。通过后期加工制作，使文件能够在flash的支持下进行流畅、快速的播放。通过鼠标或键盘控制使画面实现全方位的视角观看，以达到身临其境的视觉感受。是博物馆、美术馆等实现数字展示的最佳方式。 数字虚拟技术特点： 1. 高清、超真实： 纯真实的虚拟三维影像技术, 有高清晰的视觉效果，具有3D建模无可比拟的真实再现能力。 2. 更强大的交互功能： a.具有很强的交互功能，导览性、交互操作性强，在flash 的支持下, 使用鼠标控制环视的方向,通过点击即可以自由从一个场馆到另一个场馆漫步, 同时360度观看各种展品。 b.还可添加各种多媒体内容，如视频，音乐，语音，动画，
游戏，浏览者不仅仅是阅览，而是参与其中，进行各种互动体验，接受丰富多彩的多媒体内容。 c.此外，针对器物等立体收藏品，我们能提供三百六十度的观看角度，让观者立体的观察文物及展品的同时记录下藏品的每一个细枝末节。 3.无障碍展示和浏览： 文件量小，无需插件，下载速度快，在Flash的支持下轻松一键超清晰高速浏览。 4.效率高、成本低 相对于3D建模技术，影像数字技术具有：制作周期短，占用硬盘空间小，回应效率高等特点，并且很容易分辨作品的细节及特点。 5.多终端、多媒介展示 支持各种终端媒介使用，支持多种多媒体格式（swf、QuickTime （mov）、JAVA、VRML、avi），不仅可在网络上轻松浏览，支持互
联网网络环境传播，支持光盘存储。还可使用电脑、触摸屏现场展示、Ipad、手机等终端随时随地浏览项目，成为展馆或博物馆等机构更有效地拓展及传播方式。 6.数字化信息的保存 数字展厅不单只还原展览场景，对于场景中的每个器物同样可以做深化展示，因此可以将展览中的每个展品的数字档案利用数字展厅有机组织起来，形成更加完整和有组织性的博物馆数字档案。
实验一共射极单管放大电路的研究 1. 实验目的 （1）学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响； （2）掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法； （3）熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 2. 实验设备与器材 实验所用设备与器材见表1.1。 表1.1 实验4.1的设备与器材 序号名称型号与规格数量备注 1 实验台1台 2 双踪示波器0～20M 1台 3 电子毫伏表1只 4 万用表1只 5 三极管1只 6 电阻1kΩ/0.25W 1只R e 7 电阻 2.4kΩ/0.25W 2只R S、R c、R L 8 电阻20kΩ/0.25W 1只R b1、R b2 9 电阻500kΩ/0.25W 1只R b2 10 铝电解电容10μF/25V 2只C1、C2 11 铝电解电容50μF/25V 1只C e 3. 实验电路与说明 实验电路如图1.1所示，为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R B1和R B2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R E，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号u i后，在放大器的输出端便可得到一个与u i相位相反，幅值被放大了的输出信号u0，从而实现了电压放大。安装电路时，要注意电解电容极性、直流电源正负极和信号源的极性。 图1.1 共射极单管放大器实验电路
I c/mA U ce/V u0波形失真情况管子工作状态 2.0 (5) 测量最大不失真输出电压的幅度 置R C＝2.4kΩ，R L＝2.4kΩ，调节信号发生器输出，使U s逐渐增大，用示波器观察输出信号的波形。直到输出波形刚要出现失真而没有出现失真时，停止增大U s，这时示波器所显示的正弦波电压幅度，就是放大电路的最大不失真输出电压幅度，将该值记录下来。然后继续增大U s，观察输出信号波形的失真情况。 5. 实验总结与分析 （1）用理论分析方法计算出电路的静态工作点，填入表1.2中，再与测量值进行比较，并分析误差的原因。 （2）通过电路的动态分析，计算出电路的电压放大倍数，包括不接负载时的A u、A us以及接上负载时的A u、A us。将计算结果填入表1.3中，再与测量值进行比较，并分析产生误差的原因。 （3）回答以下问题： ①放大电路所接负载电阻发生变化时，对电路的电压放大倍数有何影响？ ②怎样用测量信号电压的方法来测量放大电路的输入电阻和输出电阻？ （4）心得体会与其他。
VR虚拟现实技术是什么
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VR虚拟现实技术是什么 虚拟现实技术（VirtualReality简称VR）,又称灵境技术。是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。他综合利用了计算机图形学、仿真技术学、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，感受到真实世界中无法亲身经历的体验。 接下来就让小编带你来看看VR/AR产品定制的相关情况吧~带你了解 VR/AR产品定制~ 博物馆的数字化是近年来博物馆发展的重要趋势，将虚拟现实技术应用在数字博物馆的建设中是一个重要的课题，这是将来数字博物馆发展的方向之一，拥有广阔的发展前景。 一、简介 博物馆的数字化是近年来博物馆发展的重要趋势，将虚拟现实技术应用在数字博物馆的建设中是一个重要的课题，这是将来数字博物馆发展的方向之一，拥有广阔的发展前景。利用虚拟现实技术将博物馆真实、完整地存储到计算机网络，
实现真三维数字存档，供保护、修复、复原和文化交流使用，可令博物馆的收藏珍品突破原有技术条件和保存方式的限制进行传播。 二、虚拟现实技术对博物馆的意义： 1，连接旅游者、旅游产品、旅游产品经营者的一个最好的手段。通过三维虚拟导览展示，游客可以深切感受旅游景点的美景，住宿酒店环境，旅游路线、旅游价格都有了真真切切细致的了解。 2，大大降低旅游产品的推广成本通过网络宣传推广，比电视、杂志、报纸、人员促销等传统手法成本低，网络化推广提高办事效率，降低成本，节省了人力资源 3，方便了旅游者选择旅游产品旅游者只要通过观看三维虚拟导览，坐在家里轻轻点击鼠标就可以模拟旅游，实现电子化的边走边看，而不需要向以前那样辛苦的跑到旅行社咨询，做旅游决定也有了最好的依据。 4，尽显旅游产品的特色和亮点，把展示效果发挥到最大专业高水准的全景摄影，充分展现旅游景点的魅力。高清晰度的满屏虚拟展示，就像来到现场一样的体验。上下左右，随意操作，可走近可退远，景点之间可自由切换漫步。配上多媒体音效和解说， 三、基于文物保护目的的虚拟现实技术应用
1虚拟仿真施工技术 （1）主要技术内容 虚拟仿真施工技术是虚拟现实和仿真技术在工程施工领域应用的信息化技术。虚拟仿真技术在工程施工中的应用主要有以下几方面： A.施工工件动力学分析：如应力分析、强度分析； B.施工工件运动学仿真：如机构之间的连接与碰撞 C.施工场地优化布置：如外景仿真、建材堆放位置， D.施工机械的开行、安装过程； E.施工过程结构内力和变形变化过程跟踪分析； F.施工过程结构或构件及施工机械的运动学分析； G.施工过程动态演示和回放。 (2)技术指标 虚拟仿真施工主要包含以下技术体系: A.三维建模技术 运用三维建模和建筑信息模型（BIM）技术，建立用于进行虚拟施工和施工过程控制、成本控制的施工模型。该模型能将工艺参数与影响施工的属性联系起来，以反应施工模型与设计模型之间的交互作用，施工模型要具有可重用性，因此必须建立施工产品主模型描述框架，随着产品开发和施工过程的推进，模型描述日益详细。通过BIM技术，保持模型的一致性及模型信息的可继承性，实现虚拟施工过程各阶段和各方面的有效集成。 B.仿真技术 计算机仿真是应用计算机对复杂的现实系统经过抽象和简化形成系统模型，
然后在分析的基础上运行此模型，从而得到系统一系列的统计性能。基本步骤为；研究系统→收集数据→建立系统模型→确定仿真算法→建立仿真模型→运行仿真模型→输出结果，包括数值仿真、可视化仿真和虚拟现实VR仿真。 C.优化技术 优化技术将现实的物理模型经过仿真过程转化为数学模型以后，通过设定优化目标和运算方法，在制定的约束条件下，使目标函数达到最优，从而为决策者提供科学的、定量的依据。它使用的方法包括：线性规划、非线性规划、动态规划、运筹学、决策论和对策论等。 D.虚拟现实技术 虚拟建造是在虚拟环境下实现的，虚拟现实技术是虚拟建造系统的核心技术。虚拟现实技术是一门融合了人工智能、计算机图形学、人机接口技术、多媒体工业建筑技术、网络技术、电子技术、机械技术等高新技术的综合信息技术。目的是利用计算机硬件、软件以及各种传感器创造出一个融合视觉、听觉、触觉甚至嗅觉，让人身临其境的虚拟环境。操作者沉浸其中并与之交互作用，通过多种媒体对感官的刺激，获得对所需解决问题的清晰和直观的认识。 (3)适用范围 工业与民用建筑、市政工程、土木工程施工方案编制。
虚拟现实技术对展示设计的影响 一、虚拟现实技术概述 1.虚拟现实技术的定义虚拟现实技术又称为灵境技术或人工环境，它 是近年出现的一项高新技术。虚拟现实技术利用计算机模拟所产生的 拥有三维空间的虚拟世界为使用者提供视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者通过一些装置进入特定环境。虚拟现实技术的特点主要 有以下几点。（1）构想性构想性又称自主性，虚拟现实技术可以通过 丰富的想象拓展人类的认知范围，使得人类的认知范围突破真实环境 的局限，进而使人们能够“到达”一些现实中所没有的环境。（2）多 感知性传统的计算机技术只有视觉感知，而虚拟现实技术不仅包括传 统的视觉感知，同时还拥有听觉感知、触觉感知等。虚拟现实技术的 理想状态便是各种感知功能的共存，但是由于当前技术的局限性，目 前的虚拟现实技术仅具有听觉感知、触觉感知、视觉感知等部分功能。（3）交互性虚拟现实技术的交互性使使用者不再像旁观者一样被动接 受计算机所带来的信息，它能够让使用者通过与虚拟环境中的事物进 行互动从而得到环境的反馈。用户在虚拟环境中可以用手抓住其中的 事物，环境会反馈给用户手抓物体的真实感觉，同时，使物体能够随 着人的手的移动而运动。 2.虚拟现实技术中的关键技术（1）广角立体显示技术以往的计算机 图形技术如果具有足够准确的模型也可以精确产生不同事物的形象， 但是对于一些特殊情况，图像的刷新就相当重要，同时也要求较高的 图像质量。实时三维计算机图形技术可以做到实时、快速刷新图像， 图像质量也较高，这项技术在模拟飞行系统中运用较为广泛。（2）触 觉与力觉反馈技术触觉与力觉反馈技术通过在手套中安装一些可以振 动的触点来模拟触觉，使人们能够在虚拟世界中直接对见到的事物进 行操作，从而能够感受到物体对人体所产生的反作用力。该技术使虚 拟环境更加逼真，使人们产生身临其境的感觉，从而更为准确地反映 出虚拟环境状况。
虚拟仿真实验解决方案 上海华一风景观艺术工程有限公司 2017年8月
目录 第一章需求分析 (2) 一、项目背景 (2) 二、实验教学现状 (3) 三、用户需求 (3) 第二章建设原则 (5) 一、建设目标 (5) 二、建设原则 (6) 第三章系统总体解决方案 (7) 一、总体架构 (7) 二、学科简介 (8) 第四章产品优势 (14) 第五章产品服务 (16) 一、服务方式 (16) 二、服务内容 (16) 三、故障响应服务流程 (17) 四、故障定义 (18) 五、故障响应时间 (18) 六、故障处理流程 (19) 七、应急预案 (19)
第一章需求分析 一、项目背景 《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010－2020年）》明确指出：把教育信息化纳入国家信息化发展整体战略，超前部署教育信息网络。到2020年，基本建成覆盖城乡各级各类学校的教育信息化体系，促进教育内容、教学手段和方法现代化。加强优质教育资源开发与应用，建立数字图书馆和虚拟实验室。鼓励企业和社会机构根据教育教学改革方向和师生教学需求，开发一批专业化教学应用工具软件，并通过教育资源平台提供资源服务，推广普及应用。 在“十三五规划”方针政策指引下，各地陆续出台政策，强调数理化实验教学的重要性。 2016年，北京公布了中高考的新方案，强调义务教育阶段所有科目都设为100分，表示它们在义务教育与学生成长中同等重要，不再人为去区分主次，使学校、老师、家长、社会对每一门学科都很重重视，其中物生化实验部分占分比例为30%，高考不再文理分科。 继北京重磅发布此消息后，河南教育厅发布《关于2016年普通高中招生工作的意见》，其中明确要求理化生实验操作考试满分为30分；安徽省初中毕业升学理化实验操作考试分数为15分，考试成绩计入考生中考录取总分；山西省理化实验操作10分。
《电子技术Ⅱ课程设计》 报告 姓名 xxx 学号 院系自动控制与机械工程学院 班级 指导教师 2014 年 6 月18日
目录 1、目的和意义 (3) 2、任务和要求 (3) 3、基础性电路的Multisim仿真 (4) 3.1 半导体器件的Multisim仿真 (4) 3.11仿真 (4) 3.12结果分析 (4) 3.2单管共射放大电路的Multisim仿真 (5) 3.21理论计算 (7) 3.21仿真 (7) 3.23结果分析 (8) 3.3差分放大电路的Multisim仿真 (8) 3.31理论计算 (9) 3.32仿真 (9) 3.33结果分析 (9) 3.4两级反馈放大电路的Multisim仿真 (9) 3.41理论分析 (11) 3.42仿真 (12) 3.5集成运算放大电路的Multisim仿真（积分电路） (12) 3.51理论分析 (13) 3.52仿真 (14) 3.6波形发生电路的Multisim仿真（三角波与方波发生器） (14) 3.61理论分析 (14) 3.62仿真 (14) 4.无源滤波器的设计 (14) 5.总结 (18) 6.参考文献 (19)
一、目的和意义 该课程设计是在完成《电子技术2》的理论教学之后安排的一个实践教学环节.课程设计的目的是让学生掌握电子电路计算机辅助分析与设计的基本知识和基本方法，培养学生的综合知识应用能力和实践能力，为今后从事本专业相关工程技术工作打下基础。这一环节有利于培养学生分析问题，解决问题的能力，提高学生全局考虑问题、应用课程知识的能力，对培养和造就应用型工程技术人才将能起到较大的促进作用。 二、任务和要求 本次课程设计的任务是在教师的指导下，学习Multisim仿真软件的使用方法，分析和设计完成电路的设计和仿真。完成该次课程设计后，学生应该达到以下要求： 1、巩固和加深对《电子技术2》课程知识的理解； 2、会根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料； 3、掌握仿真软件Multisim的使用方法； 4、掌握简单模拟电路的设计、仿真方法； 5、按课程设计任务书的要求撰写课程设计报告，课程设计报告能正确反映设计和仿真结果。
参考答案--模拟电子技术实验指导书(2012)
实验一常用电子仪器的使用 一、实验目的 1．熟悉示波器，低频信号发生器和晶体管毫伏表等常用电子仪器面板，控制旋钮的名称，功能及使用方法。 2．学习使用低频信号发生器和频率计。 3．初步掌握用示波器观察波形和测量波形参数的方法。 二、实验原理 在电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一起，可以完成对电子电路的静态和动态工作情况的测试。 实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1—1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的共公接地端应连接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。
图1—1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图 1．低频信号发生器 低频信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出电压最大可达20V（峰-峰值）。通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。低频信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。 低频信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。 2．交流毫伏表 交流毫伏表只能在其工作频率范围之内，用来测量正弦交流电压的有效值。为了防止过载而损坏，测量前一般先把量程开关置于量程较大位置上，然后在测量中逐档减小量程。 3．示波器 示波器是一种用途极为广泛的电子测量仪器，它能把电信号转换成可在荧光屏幕上直接观察的图象。示波器
《装备制造技术》２０１１年第４期 基于网络的虚拟现实技术，是随着互联网与虚拟现实（ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ）技术的发展而产生的，其目的是在网络特别是互联网上建立三维的虚拟世界［１］。目前，网络化虚拟现实技术在电子商务、远程教育、工程技术、计算机辅助设计等领域，己经获得了广泛的应用。虚拟技术不仅能应用于游戏和娱乐，更加诱人之处还在于其潜在的巨大商业价值，如产品展示，广告制作、公共展览和博览会等等。对于网上电子商务，将销售产品展示做成３Ｄ的形式，必将吸引更多的顾客。人们还可以通过３Ｄ虚拟技术，根据一些图片、建筑设计图纸等历史资料，再现以前的历史景观并漫游其中。使用３Ｄ技术实现网络上的虚拟展示，相当于构建一个３Ｄ场景，让用户以第一视角在其中穿行，场景和控制者之间能产生交互，尤其适合虚拟展厅、建筑房地产虚拟漫游展示等［２］。 近几年网络化虚拟现实技术有了长足发展和进步，出现了十种以上用于网络的虚拟现实平台制作软件，在渲染的速度、图像品质、造型技术、交互性以及数据的压缩与优化上，都各有特色。 １主流虚拟展示技术的原理和比较 当前，以英特网为基础的虚拟展示技术，归纳起来可分为３类： （１）以Ｉｍａｇｅ为基础的Ｐａｎｏｒａｍａ技术； （２）以３ＤＰｏｌｙｇｏｎ为基础的ＶＲＭＬ三维技术； （３）以Ｗｅｂ３Ｄ为代表的新一代网络虚拟现实技术［３］。 Ｗｅｂ３Ｄ简单地说，就在网络上实时的演示３Ｄ图像。目前，绝大多数的ＮｅｔｗｏｒｋＶＲ技术主要是针对三维现实技术的网络应用开发的，其主要特点就是对３Ｄ模型的网上三维交互演示。 网上产品三维展示（Ｗｅｂ３Ｄ）作为ＶＲ的一个分枝，是对真实环境或商品的３６０°全面展现，比静态图片更符合人的视觉习惯，更重要的是可以实现三维互动效果，也就是说用户可以控制如何去观察一个物品或场景。其作为一种最先进的网上产品展示方式，可以让消费者来决定如何体验产品，或前后、或远近、或开关、或拆装，近在眼前，犹如托在手中［４］。逼真的３Ｄ模型，仿佛身临其境，强大的交互功能，使得个性产品深入人心。通过互联网，将真正实现与全球客户零距离、面对面。 ２应用较广泛的主流虚拟展示技术 ２．１ＶＲＭＬ技术 ＶＲＭＬ（ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙＭｏｄｅｌｉｎｇＬａｎｇｕａｇｅ）是虚拟现实建模语言的缩写形式，其定义了一种描述互连网上交互式三维多媒体的标准文件格式。ＶＲＭＬ与虚拟现实要求的三维图像品质还有很大距离，ＶＲＭＬ不强求虚拟现实要求的逼真性和沉浸感，实际上也是目前网络的传输能力和大多数Ｉｎｔｅｒｎｅｔ客户端的硬件水平决定的［５］。以ＶＲＭＬ为基础，可以建立不同级别的应用，这一特点使得ＶＲＭＬ在电子商务、教育、工程、交互式娱乐等多个领域受到广泛的关注２．２Ｃｕｌｔ３Ｄ技术 Ｃｕｌｔ３Ｄ是一种崭新３Ｄ网络技术，并不在新的语言上有所创新，而是利用现有的技术。Ｃｕｌｔ３Ｄ由两部分组成，一部分编写３Ｄ素材，另一部分用于解读３Ｄ素材．将最终结果无缝地嵌入到Ｈｔｍｌ中［６］。它让 基于Ｗｅｂ３Ｄ的产品虚拟展示技术 王海萍 （台州科技职业学院，浙江台州３１８０２０） 摘要：通过对基于网络虚拟设计的主要展示方法和技术进行分类，进而分析了典型虚拟展示技术的原理和特点。 关键词：虚拟现实（ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ）；ｗｅｂ３Ｄ；ＶＲＭＬ；Ｃｕｌｔ３Ｄ 中图分类号：ＴＰ３９１．９文献标识码：Ｂ文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２０１１）０４－００９３－０２ 收稿日期：２０１１－０１－２３ 基金项目：２０１１年浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）项目 作者简介：王海萍（１９８３—），女，浙江台州人，讲师，硕士学位，研究方向为产品造型设计。 93
虚拟现实简称VR也泛指“计算机模拟仿真”或者“虚拟世界”。为了建立这个虚拟环境，高性能计算机将大量的数据转化为立体的三维图像，给观察者像在现实世界中同样的视觉感受——虚拟世界 看上去是真的。实际上这样的虚拟环境可以独特地取代许多领域和运用的现实环境，如果它适用于 模拟一个详细定义的现实环境。 汽车的虚拟未来已经起步网络世界已经从简单的程序发展到十分严谨、意义重大的工业化工具。使用者可以在虚拟环境中漫游，实时交互甚至可以改变他周围的虚拟世界。现代虚拟现实视觉系统 有通常被称为自动沉浸式虚拟环境或简称为CAVE ——一个电子化沉浸式环境，在这个环境中观察 者被最多六面实时投影画面的墙体包围。使用者戴上特殊的立体眼镜后就可以看到一个他所处虚拟 环境的空间三维影像。 从初步概念到系列产品——前所未有的快速和高效虚拟仿真在当今的汽车工业是不可或缺的。当原来建立的一些原型样机进行组件高级测试时，现在规划师、设计师和工程师在同一个数字模型 上工作，在屏幕上优化这个模型，如果有必要，将模型数据通过数据线同时传输到全世界各地。这样减少了研发成本，特别加速了研发过程，提供了更快的市场化时间。虚拟现实更深远的优势在于 使用者可以在最初的时间点上及时评估不同变量—甚至是最初为表达一个设计新概念的参数可以 在虚拟现实中显示出来，为虚拟仿真提供了数据。牢固地掌握这种计算机辅助仿真技术是宝马设计 团队将原来开发新车型所需的6年时间缩短为现在2年半的先决技术条件之一。 汽车成为虚拟事物为了测试新车的设计和概念，虚拟现实工程师将计算机中保存的数据收集起来，并在这个基础上构建初步3D模型。在这个过程中，计算机将整车数据细分为三角面体也就是多 边形体。也就是说，计算机向虚拟网络中添加了描述汽车设计和布置几何元素的网格体。然后特定 的色彩和表面特征根据它们实际特征和属性被赋予各个单独的部件。最后，向观察者实时地从各个 视图和透视方向展示高度真实的设计结果。 在江衡仿真看来，虚拟仿真的高超之处生成虚拟环境运用的复杂方法符合明确的意图：提供一 个清晰的蓝图替代一大串繁杂的数据，创造一种人们易于感受的视觉形式。如果这些数据全部以数 字和图表的方式作为列表印在纸上，没有人将对自己所见的东西有所概念。所以数据只有转化为三 维展示模型，它能够整合人类大脑独特的能力来利用大型、高性能计算机的计算能力直观地处理图片。然而在很多领域，单纯的视觉表达是不充分的—例如评估汽车的声学、控制功能和安全性方面 或者其单个组件。 在这种情况下，一切依赖于组件所使用的材料及其属性。在彻底的分析之后，计算机提供了大 量的具有高标准精度的描述未来汽车的信息。工程师可以在虚拟环境中从各个角度观察考虑汽车， 解剖汽车任何他想要观察的部位，行为测量，在汽车中漫游，放大或缩小图像的大小。运用相应的 软件，他甚至可以在虚拟现实中驾驶汽车，检查这个过程中产生的噪音和声响。另外（这实际上是VR的高超之处）他甚至可以直接在虚拟环境中驾驶虚拟车或者说是一个驾驶模拟器，从而在虚拟道 路上测试特定技术部件的质量和特征却不危及其他的道路使用者。最后，至少包括整车的破坏性试 验现在也能在虚拟环境中实施。 超级计算机为了利用全部的设备，成熟、高度专业的软件是必需的。实际上宝马研发创新中心 的虚拟现实技术中心（VRC）有极其庞大的具有特殊功能的玻璃显示墙，其中又隐藏着极强能力的计算机：一台计算机并联了几个处理器来处理庞大的数据集群，大型投影仪以投影到投影墙毫米以下的精度来传输图像。戴上特殊的立体眼镜，使用者驾驶进入这个的投影的环境，那样的立体眼镜只 能让右眼看到右面的立体图像，让左眼看到左面的立体图像。 这两个通道的图像随着观察者不同的位置和观察角度即时变化。使用3D鼠标或者3D操纵杆，使 用者可以在虚拟环境中漫游，传感器捕捉他的每一个动作并立即形成正确的透视图像。这个过程是 实时的，计算机的功能使使用者与图像交互，对他所观察的一切做出直觉的反应。
《模拟电子技术》实验教学指导书课程编号：1038181007 湘潭大学 信息工程学院电工与电子技术实验中心 2007年11月30日
前言 一、实验总体目标 通过实验教学，使学生巩固和加深所学的理论知识，培养学生运用理论解决实际问题的能力。学生应掌握常用电子仪器的原理和使用方法，熟悉各种测量技术和测量方法，掌握典型的电子线路的装配、调试和基本参数的测试，逐渐学习排除实验故障，学会正确处理测量数据，分析测量结果，并在实验中培养严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作之风。 二、适用专业年级 电子信息工程、通信工程、自动化、建筑设施智能技术等专业二年级本科学生。 三、先修课程 《高等数学》、《大学物理》、《电路分析基础》或《电路》。 网络化模拟电路实验台：36套（72组） 主要配置：数字存储示波器、DDS信号发生器、数字交流毫伏、模块化单元电路板等。 六、实验总体要求 本课程要求学生自己设计、组装各种典型的应用电路，并用常用电子仪器测试其性能指标，掌握电路调试方法，研究电路参数的作用与影响，解决实验中可能出现各种问题。 1、掌握基本实验仪器的使用，对一些主要的基本仪器如示波器、、信号发生器等应能较熟练地使用。 2、基本实验方法、实验技能的训练和培养，牢固掌握基本电路的调整和主要技术指标的测试方法，其中还要掌握电路的设计、组装等技术。 3、综合实验能力的训练和培养。 4、实验结果的处理方法和实验工作作风的培养。
七、本课程实验的重点、难点及教学方法建议 本课程实验的重点是电路的正确连接、仪表的正确使用、数据测试和分析； 本课程实验的难点是电路的设计方法和综合测试与分析。 在教学方法上，本课程实验应提前预习，使学生能够利用原理指导实验，利用实验加深对电路原理的理解，掌握分析电路、测试电路的基本方法。