基于数据可视化的虚拟仿真实验模拟方法设计

作     者：唐洁 范辉 TANG Jie;FAN Hui

作者机构：甘肃农业大学甘肃兰州730070 

出 版 物：《信息技术与信息化》 (Information Technology and Informatization)

年 卷 期：2024年第12期

页      面：115-118页

学科分类：08[工学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：2024年高等学校虚拟仿真教学创新实验室项目“电子信息虚拟仿真实验教学中心” 

主　　题：数据可视化 虚拟仿真 实验模拟 VR技术 Python语言 

摘      要：在虚拟仿真实验模拟中,数据可视化具有至关重要的作用,能够实时反映实验过程中的数据状态和变化,帮助用户更好地理解实验现象和结果。基于此,文章设计了一种基于数据可视化的虚拟仿真实验模拟方法。首先明确虚拟仿真实验的类型,涵盖互动探究型、远程协作型、高度沉浸型以及模块化拓展型,旨在丰富学习体验并满足不同教学需求。然后构建起一个基于数据结构可视化的虚拟仿真实验模型,该模型集成了数据模型、算法演示及互动资源,为用户提供了一个全方位、多层次的实验环境。通过将Python脚本与智能引导系统相结合,该模型实现了包括二次函数在内的多种实验过程的动态可视化。为实现全方位仿真实验模拟,模型整合了实验数据资源,如UID、Python脚本等,并引入智能引导系统以支持用户编写、调试程序,同时利用图形渲染技术将数据结构以可视化形式呈现。在调试过程中,系统能够识别并处理代码问题,优化代码质量。根据用户层次和课程需求,模型能够灵活调整虚拟与现实实验的比例。实验结果表明,在振动分析领域,当面对不同负载和风速变化的实验条件时,数据可视化技术能够迅速捕捉到相位差从S1的30°稳步增长至S5的120°这一细微变化,充分证明了该方法在提升实验效能和实用价值方面的卓越表现。