電工電子實驗網絡化教學平臺
電工電子技術實驗是高校工科學生必不可少的一項實踐環(huán)節(jié)。通過對電工電子技術實驗網絡教學平臺的研究建設與實踐，在開放的實驗平臺下有效地改進了傳統(tǒng)實驗教學模式帶來的弊端，充分調動了學生實驗實踐的主動性和積極性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和工程實踐能力，有效發(fā)揮了高校實驗實踐環(huán)節(jié)對學生能力培養(yǎng)的作用和價值。
培養(yǎng)大學生的學習能力、實踐能力和創(chuàng)新能力是高校建設適應經濟社會發(fā)展所需的人才培養(yǎng)體系的基本要求，其中，實驗實踐教學是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的高素質人才的重要途徑。電工電子技術實驗教學作為工科學生重要的實踐性教學環(huán)節(jié)之一，隨著計算機技術的發(fā)展以及新型實驗方法的出現(xiàn)，采用現(xiàn)代的實驗手段，更新實驗方法，創(chuàng)建一個技術先進、激發(fā)學生學習興趣的實驗平臺和實踐環(huán)境具有非常重要的意義
一、網絡化電工基礎教學平臺的結構
目前傳統(tǒng)電工電子實驗教學方法，大多是學生課前進行實驗原理預習，教師課中講解實驗內容和實驗步驟，指導學生在規(guī)定課時內完成實驗的模式。但實際上大部分學生由于預習不充分，對儀器設備、元器件不熟悉，大多都把完成實驗作為一項任務和負擔，在實驗中對教師的演示步驟依賴性很強，對實驗中出現(xiàn)的問題也不多思考。而且由于實驗學時有限，學生往往鍛煉不夠，對實驗內容的掌握和理解不充分，甚至實驗完成后還不知道實驗目的。例如電子技術實驗中，大部分學生不會提前去查閱與實驗相關的芯片手冊，提前熟悉芯片的性能，對實驗現(xiàn)象和測試結果不能進行判斷。從實驗報告可以看出，學生相互抄襲報告的現(xiàn)象十分嚴重。長期以來，學生在實驗中的被動狀態(tài)不斷的降低了他們實驗的積極性和熱情，這樣的實驗狀態(tài)就完全失去了實驗實踐環(huán)節(jié)的意義。另一方面，高校實驗設備的資金投入和實驗設備的數(shù)量都有限，很難為學生提供最前沿的實驗設備，完成具有創(chuàng)新性質的電工電子實驗。
二、網絡化電工基礎教學平臺的功能特點
1.實驗輔助學習平臺
（1）實驗預習模塊。該模塊下學生可以學習每個實驗的基本原理，同時提供實際應用案例體現(xiàn)實驗內容涉及的相關知識點在實際應用中的延伸，從而加強學生對實驗意義的理解。提高學生對實驗的興趣。同時包括實驗中必須注意的相關問題，例如電工測量儀表的原理、使用注意事項等，幫助學生在動手完成實驗時腦海中有深刻的印象，一定程度上減少實驗中的事故率。該預習模塊，改變了傳統(tǒng)枯燥的通過閱讀書本進行預習的方式，使得學生能夠主動預習實驗。
（2）討論答疑模塊。學生在實驗中遇到的問題以及常犯的錯誤在該模塊下體現(xiàn)出來，促進教師不斷的改進實驗內容。同時規(guī)定的實驗課時外，學生仍然能夠與教師進行問題討論，無形中擺脫了實驗時間、空間對學生的束縛，通過討論能夠激勵學生對實驗和相關知識應用的研究和探索。
（3）資料查詢模塊。該模塊提供了所有實驗涉及的電氣元件的資料，部分內容采用flash的形式。例如動態(tài)展示接觸器的動作原理，以及它在異步電機正反轉控制中的應用，幫助學生認識理解元件，學會在實驗、實踐中使用。同時，實驗中涉及的芯片手冊、典型電路也都包含在內，促使學生養(yǎng)成在設計、研究電子電路前查閱手冊的良好習慣。
2.網絡實驗平臺
網絡虛擬實驗平臺是網絡教學的核心，也是近年來國內外實驗室發(fā)展的一個趨勢，本實驗中心根據(jù)學校實驗開設的實際情況，以及實驗的性質進行了三個方面的建設。
（1）基礎實驗方面。平臺中包含所有學生必做實驗項目，分為驗證性實驗和綜合性實驗兩部分。虛擬實驗平臺下，實驗中可同時采用多個儀表，相比實踐實驗能夠同時測量多組數(shù)據(jù)進行分析，也可方便地觀察部分實驗中實際操作難以觀察的動態(tài)過程，幫助學生理解實驗對應的知識點。學生在實驗室進行實踐操作前，先在計算機上進行模擬，提前熟悉實驗步驟，而且每個學生可單獨進行實驗，鍛煉了獨立實驗的能力。此外，如遇到虛擬實驗與實際實驗出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差時，學生通過分析找到理論與實際操作的區(qū)別，更深刻的理解知識點在實際中的應用。例如感性電路功率因數(shù)改善實驗，通常實驗是在日光燈電路中完成電壓、電流以及功率因數(shù)的測量和相關分析，實驗的前提是了解認識日光燈電路的組成，以及各器件的作用和電氣性質。傳統(tǒng)實驗模式下，很少有學生通過實驗很快理解電路原理，完成元件的搭接，也很難分析實驗中各數(shù)據(jù)之間的關系，以及認識功率因數(shù)是如何改善的，更不能聯(lián)系到實際中的應用。而在虛擬實驗平臺下，元件的種類相對實際實驗臺豐富，學生可以方便地進行反復選擇、操作和測量比較，同時查看實驗所涉及的內容在實際生產生活中的應用案例，幫助學生將電工學與其他專業(yè)課程相結合來理解。從后期實際實驗的完成情況和實驗報告可以看出，采用虛擬實驗平臺后，學生對此類實驗的認識有了很大程度的提高，實驗熱情也有了大幅提升。
（2）設計及創(chuàng)新實驗方面。該平臺下沒有固定的實驗模塊，主要采取學生根據(jù)自己的興趣進行自主設計性實驗的方式，該實驗平臺重點強調實驗的分析和測試方法的重要性，促進學生培養(yǎng)科學的思維方式。近年來，各大高校對電子創(chuàng)新大賽都非常重視，將綜合培養(yǎng)學生創(chuàng)新、設計的能力作為首要任務。創(chuàng)新性實驗平臺提供了大量的電子設計資料，方便學生進行知識的儲備。同時，每學年伊始，公布2～3個設計性題目，學生可根據(jù)自己的能力在網上提交設計思路，在虛擬平臺下進行必要的仿真等步驟，并預約創(chuàng)新實驗室完成實物制作，教師根據(jù)學生提交的思路創(chuàng)新程度及完整程度進行篩選。該平臺的應用，很大程度上提高了學校電工電子創(chuàng)新實驗室的利用率，合理配置設備資源，同時更大程度上幫助學生在電子設計方面實現(xiàn)能力的培養(yǎng)和提高。
三、結束語
實踐教學環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生創(chuàng)新、實踐能力的重要途徑和場所，針對電工電子技術實驗傳統(tǒng)實驗平臺教學中出現(xiàn)的各種弊端，建設了電工電子實驗網絡化教學平臺，從輔助教學平臺和網絡實驗平臺兩方面對學生進行實驗和實踐能力的培養(yǎng)。網絡化教學平臺的建設大大促進了學生的實驗熱情，幫助更多學習主動性高的學生成為具有扎實的理論基礎、較強的工程概念和動手能力的學生，同時也很大程度上提升了高校電工電子技術實驗實踐環(huán)節(jié)的價值和意義。
SBEE-01A智能電工基礎技術實驗裝置
一、基本功能：
1、網絡化基礎電工實驗平臺能完成高等院校電路分析、電工技術、電路原理等多門課程的實驗教學。
2、網絡化基礎電工實驗平臺配套測量儀表精度高，采用數(shù)字化、智能化及人機對話模式，各種儀表均有可靠的保護功能。
3、平臺操作面板采用鋼制面板，面板厚度2mm，文字符號采用現(xiàn)代彩色噴描技術處理，面板標識清晰，面板顏色和實驗臺顏色一致。
4、整體采用模塊化結構形式，電源和儀器儀表全部采用獨立掛箱式結構，各實驗模塊任務明確，方便學校根據(jù)自身的教學要求，選擇不同的實驗配置，易于后期擴展升級。實驗模塊之間的工作電源用短接導線連接，既接通各模塊電源，又使各模塊連成一體。
5、平臺裝有電壓型漏電保護裝置，若有漏電現(xiàn)象，即產生告警信號并切斷總電源，確保實驗進程安全；裝有一套電流型漏電保護器，若有漏電現(xiàn)象，當漏電流超過一定值時，即切斷電源；各種電源及各種儀表均有可靠的保護功能。實驗連接線及插座采用不同的結構，使用安全、可靠、防觸電。
參考圖片
二、網絡化基礎電工實驗室設備技術性能：
1、輸入電源：三相四線(或三相五線)AC380V±10% 50Hz
2、裝置容量：＜1.5kVA
3、外形尺寸：約1650mm×720mm×1540mm
三、網絡化基礎電工實驗臺主要配置及功能：
網絡化基礎電工實驗平臺由實驗桌、實驗臺架、存儲柜、實驗掛箱組件、配件等組成。
具體參數(shù)如下：
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序號 |
部件名稱 |
功能及技術參數(shù) |
數(shù)量 |
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1 |
實驗桌 |
1.桌子臺面板采用E1級三聚氰胺復面合成板，臺面厚度約25mm。 2.采用四個工業(yè)鋁型材立柱為支撐，立柱端部可安裝調節(jié)腳，方便高度調節(jié)，主體結構通過左、右各2個C字形鋁壓成型構件聯(lián)接，臺面高度約800mm，桌面板下設支撐框架，截面尺寸為30×30mm，承受力不少于300kg。 3.立柱采用工業(yè)鋁型材成型工藝，表面氧化處理，截面尺寸：70×70mm，四面帶槽，槽寬約8mm，端部配套塑料堵頭，槽內適用工業(yè)鋁型材通配螺母及配件。 4.C字形鋁壓成型構件為左、右對稱件，外形約160×166×70mm，采用壓鑄成型工藝，經機加工、拋丸、噴砂，表面橘色靜電噴涂工藝。 |
1套 |
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2 |
實驗臺架 |
實驗臺架采用獨立框架式結構設計，框架由上中下左右五根工業(yè)鋁型材分割為上下兩個區(qū)域，所有型材表面滑，無凹槽，用于放置儀表、實驗模塊等。 |
1套 |
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3 |
存儲柜 |
采用圓弧卷邊冷沖壓鈑金一體成型，封閉式結構，表面靜電噴涂，外形尺寸：約寬450x深550x高705（mm），總重量≥31kg；柜體四邊圓弧設計：R=30mm，柜體邊框總厚度≤2.5mm；配有承重型卡扣式三節(jié)軌，導軌承重量≥30kg，抽屜把手采用卡套式鈑金卷邊工藝，把手尺寸≥440x45x18mm，抽屜采用聯(lián)體鎖設計，底部配有4個1.5寸萬向帶剎車腳輪。 |
1套 |
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4 |
三相交流電源 |
（1）提供線電壓380V交流電源、相電壓220V交流電源。交流電源輸出設有電源保護系統(tǒng)，相間、線間過電流及直接短路均能自動保護。提供三相漏電保護器作為整個實驗平臺的電源總開關。三相輸出通過停止和啟動按鈕控制。 （2）實驗室智慧用電安全控制系統(tǒng) 智能電源管理系統(tǒng)具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定7大保護功能；電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時，防止漏電保護器合閘，造成觸電危險；電源具有故障鎖定功能，發(fā)生故障導致跳閘時，不能人為上電，只能通過遠程清除故障后，才能上電成功；能通過無線4G和有線以太網與手機APP和PC端云平臺通訊，沒有網絡的情況下，教室整套智能電源管理系統(tǒng)可離線獨立運行。 智能終端：智能電源管理系統(tǒng)以32位ARM為核心，采用4.3寸彩色觸摸屏為人機交互界面，實時監(jiān)控設備運行情況，提供Zigbee、CAN等多種通信模式，具備語音播報功能。能實時監(jiān)測三相電壓、電流、功率，功率因數(shù)、頻率、電能等參數(shù)，液晶觸摸屏監(jiān)測數(shù)值。能監(jiān)控實驗室電源的故障類型和故障次數(shù)；設備時間管理包含年月日時間的顯示；用戶通過刷卡方式請求開啟設備，PC端進行授權之后，設備可啟動使用，PC端可分時預約設備的啟動和停止。配套有網絡接口擴展功能，方便基于互聯(lián)網線上實驗，可擴展線上線下混合實驗模式。 |
1套 |
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5 |
智能交流電表掛箱 |
7吋液晶觸摸屏，能同時測試交流電流、交流電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因素；電壓電流波形和電壓電流矢量圖液晶實時顯示，形象反映電壓電流相位關系，自動識別負載性質（感性或容性）；配套上位機軟件，和PC連接觀測更直觀，配套有網絡接口擴展功能，方便基于互聯(lián)網線上實驗，可擴展線上線下混合實驗模式。 |
1套 |
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6 |
三相交流電掛箱 |
掛箱不少于3組，方便研究三相交流電Y型和△型線電壓相電壓、線電流相電流間相互關系;基于一個電感(1H)、一組電容(0.5㎌、1㎌、2㎌、4㎌、8㎌)和一個白熾燈研究交流電電流與電壓相位關系、提高功率因素方法、白熾燈亮暗與有功功率無功功率視在功率關系；配套有網絡接口擴展功能，方便基于互聯(lián)網線上實驗，可擴展線上線下混合實驗模式。 |
1套 |
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7 |
電路分析實驗掛箱 |
電阻、電容、電感三種元件設計，實驗時學生可通過觸摸屏設定元件值；不少于5個數(shù)控電阻箱、3個數(shù)控電容箱和1個數(shù)控電感箱；數(shù)控電阻箱最大電阻≥90KΩ，步長≤1Ω，功率不小于1W；數(shù)控電容箱最大容值≥16㎌，步長≤2000pf;數(shù)控電感箱最大電感值≥70mh，步長≤10mh；運算放大器1組；配套有網絡接口擴展功能，方便基于互聯(lián)網線上實驗，可擴展線上線下混合實驗模式。 |
1套 |
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8 |
綜合儀表掛箱 |
萬用表:自動量程，可以能測電阻、電壓、電流等參數(shù);測量數(shù)據(jù)可存儲； 雙路穩(wěn)壓源:輸出電壓≥32V，輸出電流≥2A，電壓步長正負0.1V，設有短路保護自動恢復功能; 2）DDS任意波形發(fā)生器：頻率、幅度數(shù)字電位器連續(xù)可調。同時顯示雙通道輸出波形。輸出頻率: 0. 0000～10MHZ,輸出幅度0～ 20VP-P,幅度分辨率≤10mV。信號類型:正弦波、三角波、方波、矩形波、鋸齒波、任意波等。可調參數(shù):占空比調節(jié)、幅度可調節(jié)、-100%～+100%的直流偏置調節(jié)、相位差可調、頻率可調、幅度可調等。具有頻率測量、周期測量、正負脈寬測量、占空比測量和計數(shù)功能。(6)具有通訊功能，能夠使用PC控制，并且能夠在PC上編輯任意波形后下載到儀器輸出波形。配套有網絡接口擴展功能，方便基于互聯(lián)網線上實驗，可擴展線上線下混合實驗模式。 |
1套 |
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19 |
實驗導線 |
根據(jù)不同實驗項目的特點，配備不同規(guī)格的實驗連接線；強電和弱電導線均采用高可靠護套結構手槍插連接線（不存在任何觸電的可能）；兩種導線都只能配合相應內孔的插座，不能混插。 |
1套 |
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20 |
實驗配件 |
提供與實驗設備相匹配的實驗指導書、配件等。 |
1套 |
四、配套教學資源（30臺共配1套）
一、在線教育課程開放平臺（配1個登錄帳號）:
1）本系統(tǒng)是互通教學多元化管理平臺，將用戶傳統(tǒng)的各個平臺系統(tǒng)實施整合，集中互通管理，解決多平臺、多賬號難以管理、數(shù)據(jù)庫分散無法集中統(tǒng)計等問題。系統(tǒng)包含了：在線教務管理系統(tǒng)、在線課程資源管理平臺、在線習題庫平臺、在線考試考核平臺、線上視頻課程管理平臺及線上虛擬仿真教學管理平臺，真正意義的一站互通數(shù)據(jù)集中統(tǒng)計！
2）課程資源：多個微課視頻實拍采集教學視頻素材，后期影視包裝，片頭10秒左右，片尾5秒左右，視頻尺寸不低于1920*1080，視頻格式MP4、FLV等；多個虛擬仿真內容采用unity引擎開發(fā)，在pc端win系統(tǒng)上運行（win7、win8、win10，注不包含win xp）軟件。
3）套配微課內容
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項目一、三相異步電動機啟動線路制作、調試與故障排除 |
任務一：識別低壓電器及異步電動機 |
2 |
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任務二：點動與自鎖正轉控制線路的實施 |
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任務三：聯(lián)鎖正反轉控制線路的實施與檢測 |
12 |
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任務四：Y-△降壓啟動控制線路分析與接線 |
6 |
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任務五：三相異步電動機順序控制線路安裝與測試 |
6 |
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項目二 三相異步電動機行程控制線路的設計及實施 |
任務一：電動葫蘆控制線路設計及實施 |
6 |
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任務二：工作臺自動往返線路設計及實施 |
4 |
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項目三 三相異步電動機制動控制線路分析設計及實施 |
任務一：三相異步電動機反接制動控制線路安裝與測試 |
4 |
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任務二：三相異步電動機能耗制動控制線路安裝與測試 |
4 |
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項目四 卷簾門控制電路的安裝、調試及故障排除 |
任務一：卷簾門控制電路的安裝、調試及故障排除 |
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任務二：卷簾門PLC控制電路設計 |
4 |
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任務三：卷簾門PLC控制控制程序設計與調試 |
6 |
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項目五 傳送帶送料裝置控制線路的安裝、調試及故障排除 |
任務一：傳送帶送料裝置控制電路安裝、調試及故障排除 |
10 |
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任務二：用PLC技術實現(xiàn)傳送帶送料裝置控制 |
4 |
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任務三：編寫調試PLC程序及系統(tǒng)總調試 |
6 |
二、仿真軟件
1、無紙化考核平臺（基于云平臺無紙化理論試題庫考試系統(tǒng)）（網絡版）
1.用戶登錄；
2.用戶注冊；
3.用戶管理
（3.1用戶查詢
3.2添加用戶
3.3修改用戶
3.4用戶刪除）
4.級別管理
（4.1級別查詢
4.2添加級別
4.3修改級別
4.4刪除級別）
5.題庫類別管理
（5.1 題庫類別查詢
5.2 添加題庫類別
5.3 修改題庫類別信息
5.4 刪除題庫類別信息）
6 .題庫管理
（6.1 題庫查詢
6.2 添加單項選擇題
6.3 添加多項選擇題
6.4 添加判斷題信息
6.5 導入Excel題目信息
6.6 題目信息修改
6.7 刪除題目信息）
7. 試卷管理（
7.1 試卷查詢
7.2 添加試卷
7.3 自動抽題
7.4手動組卷、
7.5 編輯試卷
7.6 刪除試卷
7.7 啟用試卷
7.8 打印試卷）
8.模擬成績
（8.1模擬成績查詢
8.2模擬成績詳細
8.3導出成績）
9. 實戰(zhàn)成績
（9.1實戰(zhàn)成績查詢
9.2導出實戰(zhàn)成績）
10.在線考試
11.歷史成績（歷史模擬成績查看、歷史實戰(zhàn)成績查看）
2、網絡版電工作業(yè)培訓教學軟件（安全用電）（網絡版）
本產品依據(jù)中華人民共和國勞動和勞動安全行業(yè)標準（LD/T81.2－2006）《"維修電工"職業(yè)技能實訓和鑒定設備技術規(guī)范》與教育部有關專業(yè)教學大綱而設計研制，包含電工初步（電工基礎、電工儀表、導線連接、安全用具、安全標志）、基本操作（低壓電器、電機與變電器、照明電路、電子技術）、風險排除（滅火器類型、滅火器使用）、觸電急救（觸電方式、防護措施、接地與接零、心肺復蘇）4大模塊，15個實訓單元，72個實訓項目。
軟件以技能為核心，項目為引領，任務為驅動，職場環(huán)境為背景，操作步驟為主線，以學生交互訓練為主體，具有三維可視化、智能化、全交互的特點，集職業(yè)性、情境性、過程性、交互性和靈活性于一身，性價比極高。為職業(yè)教育與技能實訓、鑒定信息化、現(xiàn)代化提供了豐富的教學資源。
3、電子儀表儀器仿真教學軟件（網絡版，具有軟件著作權）
一、產品概述
本產品依據(jù)《電子設備裝接工國家職業(yè)標準》、教育部有關專業(yè)電子技能訓練教學大綱與中華人民共和國勞動和勞動安全行業(yè)標準（LD/T81.1-2006）《職業(yè)技能實訓和鑒定設備通用技術規(guī)范》而設計，包含常用電子測量儀器、信號（函數(shù)信號、高頻信號、彩色電視信號）發(fā)生器、電子電壓表（毫伏表、數(shù)字萬用表）、電子計數(shù)器、雙蹤示波器、掃頻儀等六類儀器，每類儀器設有儀器簡介、面板介紹、使用方法、仿真實訓等4個學習任務。具有職業(yè)性、情境性、交互性、工藝性、智能性。本產品性能價格比高，是電子技術仿真實訓室必備的主體軟件。
二、實訓項目
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電子儀表儀器仿真教學軟件 |
項目名稱 |
實訓任務 |
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項目一：測量基礎知識 |
任務一測量概述及數(shù)據(jù)處理 |
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任務二電子測量 |
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任務三電子測量儀器 |
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項目二： 萬用表 |
任務一指針式萬用表 |
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任務二數(shù)字萬用表 |
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項目三： 毫伏表 |
任務一AS2173D型毫伏表 |
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任務二DF1930A數(shù)字毫伏表 |
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項目四： 兆歐表 |
任務一兆歐表 |
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項目五： 頻率計 |
任務一HC-F1000L頻率計 |
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項目六： 信號發(fā)生器 |
任務一SG1646A多功能函數(shù)信號發(fā)生器 |
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任務二GRG-450B高頻信號發(fā)生器 |
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任務三低頻信號發(fā)生器 |
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項目七：示波器 |
任務一模擬示波器 |
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任務二數(shù)字示波器 |
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項目八： 掃頻儀 |
任務一掃頻儀 |
五、完成的實驗項目：
1、常用電工僅表的廁量與誤差分析:
2、減少儀表測量誤差方法:
3、電路元件伏安特性測量:
4、節(jié)點電位與電路電壓的研究;
5、基爾霍夫定律的驗證:
6、線性電路特性的研究;
7、線性有源二端網絡等效電路的研究;
8、運算放大器與受控源特性研究:
9、典型信號的觀察與測量:
10、正弦穩(wěn)態(tài)電路的研究;
11、二階電路的響應研究;
12、串、并聯(lián)諧振電路;
13、負阻變換器的特性測試:
14、無源二端口網絡的研究:
15、無源和有源濾波器:
16、三相交流電路研究;
17、功率因數(shù)（有功功率、無功功率、視在功率、功率因素研究）;
二、NDS1102S示波器：
★1、100MHz帶寬，1GSa/s實時采樣率，雙通道，2ns/div～1000s/div時基范圍；
2、存儲深度（每次采集波形的記錄長度）不低于10K采樣點；
★3、超便攜示波器，體積不大于301 x 152 x 70 mm，超薄機身設計，厚度不大于70 mm,重量不大于1.1kg，節(jié)省更多桌面空間，超靜音設計，功耗不高于18W；
★4、不小于7英寸TFT（真彩色）液晶屏幕，65535色，分辨率不低于800 × 480 像素 ；
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電機與拖動實驗室、電力電子技術實驗室、自動控制原理實驗室、信號與系統(tǒng)實驗室、電氣工程創(chuàng)新實驗室 |
