複雜農業環境中電磁場與電磁波虛擬仿真實驗是西北農林科技大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：複雜農業環境中電磁場與電磁波虛擬仿真實驗
- 課程負責人：郭交
- 建設院校：西北農林科技大學
- 授課教師：秦立峰、王東、吳婷婷、張佐經
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
電子信息工程專業電磁場與電磁波、微波技術與天線等課程理論性強，數學推導公式繁多，學生理解難度較大，其實驗設備要用到較多的微波組件及微波測試儀器（例如矢量網路分析儀、天線測試暗室等），實驗設備購置成本很高、維護複雜；對於複雜農業場景，例如不同季節、不同天氣條件的玉米田和果頁酷園，實驗周期跨度大，難以完成符合場景要求的實際實驗；已有的該類虛擬仿真實驗已經能夠實現電磁場與電磁波的可視化、複雜環境下的微波傳輸系統工程勘察、系統設計、安裝調試與參數校驗等，在學生能力培養上已獲得了較大成功，但尚缺乏電磁場與電磁波在實際農業場景中的研究探索型實驗。
針對上述三個問題，本研究團隊圍采榆夜繞智慧農業的套用需求，立足於套用型、複合型和拔尖型人才培養目標和面向智慧農業套用需求的電子信息工程專業特色，建設了基於虛擬現實的複雜農業環境中電磁場與電磁波虛擬仿真實驗課程，極大地提升了相關理論課程的實驗教學質量及教學效果。
本虛擬實驗項目包括基礎理論知識、場景與天線參數設定與測量、測量數據分析對比和實際套用中典型微波傳輸系統設計四個模組，能夠提供各種複雜農業環境，通過設定不同的天線形式和參數，模擬出各種條件下的電磁場與電磁波傳輸效果，學生可在各種環境下進行測量，並對測量數據進行分析對比，得到相應結論；這些實驗內容設定合理，能夠滿足課程的基本實驗教學需求；通過設定不同的參數模組，使系統功能使用更加靈活，平台功能得到復用。此外，本實驗中也包含了實際套用故閥堡中典型微波傳輸系統設計，以設計類題目的形式，能夠激發學生的創新思維，提升學生的綜合分析能力，在實驗方式和設計理念方面具有很強的先進性。
教學目標
（1）通過構建實際農業套用場景下的電磁場與電磁波傳輸模型，學生能夠掌握天線的基本概念、天線的輻射場、天線的電參數、傳輸方程等知識；
（2）使學生能夠對不同農業環境中的電磁場場強分布進行虛擬測量和對比分析，掌握電磁波在自由空間的傳播損耗、非理想因素對傳輸方程的影槳巴淋響；
（3）學生能夠根據本實驗所設頸抹幾斷循棄嫌定的實驗條件和基本參數設定，詢槳煉凶進行開放性和探索性的實驗設定，激發學生的創新思維，使學生具備系統性思維能力和綜合分析問題能力。
