为什么这五类Mathcad用户 抉择使用Maple

介绍

高级商业数学软件工具，例如Mathcad、Maple，都可以让您进行数学运算、编写程序、分析数据和生成图形。Maplesoft在扶助Mathcad用户客看地评估Maple作为潜在的替代工具方面具有丰盛的体会。本文探讨了五个典型的前Mathcad用户现在在用Maple做什么，以及为什么他们确定值得切换工具。还将讨论为什么一些Mathcad用户评估Maple后依然抉择陆续留用Mathcad。

本文讨论的Mathcad用户是一种合并描述，代表了已经转换为Maple的常见工程师类型。这些角色来自Maplesoft多年来与抉择转换到Maple的Mathcad用户协作的体会。

机械工程师

这位机械工程师多年来一直使用Mathcad和Excel的组合。他想转换为具有更多功能的数学工具，提供更多的项目治理、报表生成和接口工具，同时仍提供自然数学符号和单位计算等功能。他的工作主要围绕着结构设计、框架和桁架分析。

他还想通过将工作表转换成PDF文件来分享他的设计计算。

在评估了几个备选方案之后，他将工作转移到了Maple。

-框架分析-

在典型的框架分析中，工程师期看以一种可以审计的方式公开这些方程式。他想在参数中使用单位，并将其传递到最终结果。他还期看他的设计文件清楚，有一个清楚的外看和感觉。

图1展示了一个Maple工作表，该工作表是该工程师现在在Maple中所做的典型工作。该工作表包含文本、图像和数学。

图1：框架分析

-钢结构设计-

过往工程师定期将结构钢特性和其他数据导进到Mathcad工作表中。这些属性以电子表格的形式与Mathcad工作表文件一起分发，从而引发了保护文件依靠关系的问题。

转移到Maple后，他现在将电子表格和工作表打包在一个文件中(或者从一个网络文件读取属性)。这消除了文件依靠的问题，并扶助他生成类似图2的使用程序。

展开全文

图2：钢结构设计

航天工程师

该用户是航天器行业的高级分析师。她的任务是分析与推进、燃烧和热力学有关的现象。

她从Mathcad转到Maple，是因为Maple有内置的热化学数据、数值求解器和报告生成工具。她还使用了Maple Application Center网站(一些预置的工作表库)上的一些技术内容作为自己工作的起点。

-火箭推力与性能-

在一个使用中，航天工程师使用Maple计算火箭的燃烧温度和排放气体的化学成分。这使她能够计算出航天器的特征速度和脉冲。

她在Maple中这样做的理由是，她想使用基础数学模型来扶助自己理解用于火箭性能的专有黑盒工具在做什么。

图3：火箭推力与性能

-涡轮喷气分析-

航天工程师想计算涡轮喷气发动机的性能特征，如图4所示为一个典型的。她使用Maple来计算焓、熵和比热容等随温度和压力转变的特性。这些被用于热力学过程的热量平衡。最后，在内置的温度-熵图表上可视化热力学循环。

图4：涡轮喷气分析

电气工程师

这位电气工程师在一家主要的汽车部件给予商工作，使用Mathcad已经有30多年了。经过6个月的评估后，他决定慢慢地将自己的工作移交给Maple中。为了最大程度地减少中断，他保留了Mathcad许可证，直到过渡完成为止。

他认为模拟电路分析和最坏情状电路分析是Maple的理想使用，因为Maple具有符号数学和高速数值数学的灵巧性。

-模拟电路分析-

Maple让您可以符号推导和重新排列描述电路中电流和电压的方程式。图5是一个典型的工作表。

图5：放大电路的增益

这个工作表包含从基尔霍夫的电压和电流定律得出的节点方程。这些方程经过符号处理，生成表达电路增益的传递函数。

电气工程师使用Maple的工具进行无命令分析，如图6所示。例如，只需点击几下鼠标，就可以将s域方程转换为t域。

图6：无命令分析 - 将s域方程转换为t域

-最坏情状电路分析-

电气工程师的任务是进行最坏情状下的电路分析。他在Maple中使用了两种方法。

1.蒙特卡洛分析，从一个分布中随机抉择参数，并对电路进行模拟，模拟次数从1000次到100000次不等。

抽样概率分布

元素逐项计算以及自动多线程快速数值计算

生成直方图和统计分析

2.对所有电路元件的电路方程在极值上的计算

生成参数的排列

元素逐项计算

图7展示了使用蒙特卡罗模拟进行最坏情状电路分析的典型算例。

图7：最坏情状电路分析

他还通过编程创建结果表，如图8。

图8：在Maple中生成的结果表

化学工程师

该工程师是应届毕业生，在大学里用过Mathcad。

当他进进企业后，他的任务是创建交互式使用程序，以探索化工厂的各种现象和设计问题。他还需要以相对低的成本部署使用程序。

尽管他以前有过使用Mathcad的体会，但他还是调查了市场上的工具，对Maple进行了评估，后来因为使用程序构建和部署工具选项而成为了用户。他还利用Maplesoft的专业服务来协助开发。

他使用Maple的两种工具进行使用程序部署。

Maple Player - 一个免费的桌面使用程序，用于查看和交互操作Maple工作表。

MapleNet - 一个基于服务器的工具，用于将Maple使用程序部署到局域网或互联网。

这两个部署工具都使他的同事无需使用Maple即可使用他创建的使用程序。MapleNet确保只能使用他的最新版本的Maple使用程序。

Maplesoft的专业服务扶助他建立了最初的使用程序，并为他的一些设计挑战提供咨询服务。

-气孔设计-

图9中的气体孔口计算程序是他在Maple创建的一个典型的使用类型。没有展示数学，也不能更改 — 用户只能使用下拉菜单、文本框和按钮。该使用程序可以通过Maple Player或MapleNet进行分享部署。

图9：气孔流量计

-优化管道尺寸-

给定估量的寿命运行成本，这个使用程序可计算出最经济的管道直径和流体速度。它有一个可扩展的部分，提供了相关理论和假设的背景信息，因此，使用该使用程序的任何人都可以使用此信息。

图10：优化管道尺寸

-蒸馏-

此使用程序包含一个图形，当使用滑动条和文本框更改参数值时，即使在Web浏览器中使用时，该图也可以顺畅地更新。

图11：蒸馏

声学工程师

这位声学工程师接受过信号处理方面的培训，并正在使用Mathcad进行音频处理。但是，他发现Maple在处理大量数据时速度更快，而且内存效率更高，于是将他的工作转移到了Maple。

在Maple中，他过滤信号，进行时域分析，消除音频中的噪声，用混响合成吉他和弦，甚至发明特殊的音频效果。

他没有使用专门的音频处理包，而是使用数学工具，因为他想通过编程将结果连接到一个更广泛的过程中，以开发音频压缩和传输算法。

-FIR和IIR滤波器-

声学工程师经常在Maple中开发音频过滤使用程序，类似于图12。

该使用程序对音频使用高通巴特沃斯滤波器。对滤波前后的音频生成频谱图；这清楚地表明较低的频率已被衰减。

声学工程师特殊欣赏Maple的时频和频域分析工具。

除了使用内置过滤器，他还用Maple的编程语言开发了自己的过滤算法。这些算法被导出到C中，以便在另一个代码库中使用。

图12：使用IIR滤波器处理音频

-在音频和音高转换中添加混响-

声学工程师经常使用一种称为卷积的数学方法为音频添加特殊效果(他发现Maple的卷积工具比Mathcad中的快几个数量级，并且可以处理更大的文件)。他还使用频域方法（同样需要快速、高效存储的算法）来改变乐器声音的音调。

在Maple中，他使用频谱图检查音频的时频特性(处理前后)(如图13所示)。

生成的音频被写到一个高精度32位声波文件中，以进行进一步处理。

图13：通过卷积为音频添加混响

评估后陆续留用Mathcad的用户

在评估Maple之后，仍有一部分工程师陆续留用Mathcad。那些抉择陆续使用Mathcad的人通常是期看获得以下功能的替代品:

追求一个近似于Mathcad用户界面的工具

期看获得Mathcad一些特殊的功能，例如嵌进式Excel电子表格或与特定工具（如与PTC CREO）的集成

期看没有任何学习曲线就可以切换工具

期看将现有Mathcad工作表库自动转换为Maple工作表

因为Maple是一个不同的工具，有自己的用户界面和范例，所以Maple不能称心这些要求。对于这些工程师来说，陆续使用Mathcad的好处超过了Maple提供的任何好处。

结论

在本文中，您看到了五个典型的工程师在从Mathcad切换到Maple后正在做什么。由此，我们可以得出其切换到Maple的主要原因。

他们通常需要一些技术功能，可能是免费部署方案、特定的数学函数、更快的计算、更好的可视化，或者多个需求的结合。

他们需要技术支持，在需要时与他们亲昵协作。

他们重视Maple使用中心的技术内容库。

假如您对将Maple作为Mathcad的潜在替代品感兴致，我们意见您记住以下几点:

Mathcad和Maple之间存在不同之处：用户界面/内存和求值模式/数学功能/编程语言

切换到Maple需要仔细考虑成本效益比。

在评估Maple时，您应该与我们亲昵协作。假如您是Maple的新用户，这些差异并不总是那么轻易理解，但是我们可以扶助您识别这些差异，以便您可以更有效地利用评估时间。

从Mathcad切换到Maple是需要郑重做出的决定，但是假如Maple适合您，那么它将扶助您完成更有价值的工作。