广东工业大学实验报告
学院专业班成绩评定
学号姓名（号）教师签名
题目：独石电容器的结构与性能第周星期一．实验目的
1．掌握电容器的电容量及损耗角的测试方法；
2．掌握不同频率下普通电容器和独石电容器的电容量C 及损耗角正切的变化规律；
3．掌握普通(电解)电容器和独石电容器在结构上的差别，学会分析此差别对
电容器特性的影响；
4．了解两种电容器中介质层和电极层材料在显微组织上的特点，以及介质层与电极层结合状态上的区别，并初步分析这种差别对特性的影响。
二．实验原理
电容器的结构比较简单，由绝缘的介质层及其两面的电极及其引出线所组成。普通电容器的制作过程是：分别制作介质层和电极，再将其组合制作(例如卷绕)而成，而独石电容器是首先制备出介质层，然后在其上印制电极用的导电浆料，再次烧制而成，其特点是介质与电极之间的结合好，从而减少由于两者之间接触不良引起的损耗。
三．实验内容
1．测量普通电容器和独石电容器在不同频率下的电容量和损耗角正切的变化
规律，要求测量四个不同频率下的电容量和损耗角正切，取三点平均值，每次测量前必须将电容器短路放电干净；
2．分析上述两种电容器在结构上的差别，要求分析介质层与电极层的结构，画出结构简图；
3．观察分析两种电容器介质层、电极层乃至介质与电极之间区域材料的显微组织，要求画出组织特征示意图。
四．实验主要仪器设备和材料
TH2810B 型LCR 数字电桥，或TH2618B 型电容测试仪，体视显微
镜，
金相显微镜，浸蚀剂，普通(电解)电容器和独石电容器各若干个。
五．实验方法及步骤
1．测量不同频率下普通(电解)电容器的电容量和损耗角正切，记录数据；
2．测量不同频率下独石电容器的电容量和损耗角正切，记录数据；
3．分别选择适当的截面，切开上述两种电容器，分析其结构，画
出示意图
4．观察沿此截面制成的金相试样的显微组织，画出介质层、电极
层和介质与
电极过渡层的显微组织示意图。
5．注意事项：(i) 每次测试前务必将电容器短接彻底放电；
(ii) HD、HS 与LD、LS 应在被测元件引线上连接，以便形成完
整的四端测量。
六．实验结果
压电滤波器频率和振幅变化数据记录表
1.电解电容器的结构
主视图俯视图展开图
2.独石电容器的结构
电容器整体结构独石的微观结构并联独石电容器微观结构
3.压电滤波器的结构
压电滤波器外观滤波器的微观结构串联独石电容器微观结构
4.钽电容的结构
插贴装钽电容外观贴装钽电容的微观结构
用示波器测电容 摘要：电容在交流电路中电压发生了变化，相位也发生了变化，而通过示波器可以清楚的观察到这些变化，本实验利用示波器和电容的交流特性，通过实验得出谐振频率的特殊值进而通过公式计算，得出电容器的电容值大小。 关键词：电容RLC谐振频率阻抗相位差电流峰值 一、引言 电容是电容器的参数之一，对于解决生活及实验中的实际问题，有着很重要的作用，不同电容的电容器因所需不同而被应用在不同的地方，在实验中测电容器的电容，已成为大学物理实验中很重要的一个环节，在此实验中，我们用示波器测量电容的容量，该方法操作简单，且能加深我们对电容和电容性质的理解，巩固我们所学的知识。 二、实验任务利用示波器测量电容器的电容量C。 三、实验仪器 200欧姆电阻一个，10mH电感一个，信号发生器一台， 双踪示波器一台，面包板一个， 电容一个，导线若干。 四、实验原理 测RLC谐振频率 RLC串联电路如图1所示： 所加交流电压U（有效值）的角频率为w，则电路的的复阻抗 为: 复阻抗模为: 复阻抗的幅角: 即该电路电流滞后于总电压的位差值。回路中的电流I（有效值）为 上面三式中Z﹑﹑I均为频率f（或角频率，）的函数，当回路中其他元件参数取确定值的情况下，它们的特性完全取决于频率。 图2（a）（b）（c）分别为RLC串联电路的阻抗，相位差，电流随频率的变化曲线。
其中（b）图-f曲线称为相频特性曲线；（c）图i-f曲线称为幅频特性曲线。由曲线图 可以看出，存在一个特殊的频率特点为 （1）当f<时，<0,电流相位超前于电压，整个电路 呈电容性。 （2）当f>时，>0,电流相位滞后于电压，整个电路 呈电感性。 （3）当时，即或 时，=0，表明电路中电流I和电压 U同相位，整个电路呈纯电阻性。 这就是串联电路谐振现象，此时电路总阻抗的模最小，电流达到极大值，易知只要调节f﹑L﹑C中任意一个量，电路就能达到谐振。 根据LC谐振回路的谐振频率或可求得。 五、实验内容（或步骤） 1.电路连接如图1，其中L=10mH,R=,U=2V。 2．用万用电表测出待测电容。 3．调节信号发生器的频率同时观察两端电压变化，当调至某一频率时，电压最大，测得这个最大值及信号的周期（或频率）。 4.由这个最大值的周期（或频率）计算出电容的值。 六、数据处理和分析 测RLC谐振频率数据记录表 5.9 6.9 7.9 8.910.911.912.913.914.915.916.917.9 f (KHZ) 331362393412434442431421402390381372 (mv)
方形800mA镍氢电池的制备及其性能测试 1 引言 1.1实验背景 化学电源也就是通常所说的电池，是一类能够把化学能转化为电能的便携式移动电源系统，现已广泛应用在人们日常的生产和生活中。电池的种类和型号(包括圆柱状、方形、扣式等)很多，其中，对于常用的电池体系来说，通常根据电池能否重复充电使用，把它们分为一次（或原）电池和二次（或可充电）电池两大类，前者主要有锌锰电池和锂电池，后者有铅酸、镍氢、锂离子和镍镉电池等[1]。除此之外，近年来得到快速发展的燃料电池和电化学电容器（也称超级电容器）通常也被归入电池范畴，但由于它们所具有的特殊的工作方式，这些电化学储能系统需特殊对待。在这些电池的制备和使用方法上，有很多形似的地方，因此通过熟悉一种电池可以达到了解其它电池的目的。本实验即通过制备一种扣式可充电的镍氢电池，并通过测试电池的性能，使同学们在电池制备及其性能表征等方面得到训练。 1.2实验意义 随着市场的需求，新型绿色环保型镍氢电池正朝着高容量、小型化、高功率方向发展。镍氢电池产业将成为21世纪能源领域的重大产业之一。镍氢电池产业的发展有利于促进城市环境的改善，使国民经济可持续发展；有助于移动通讯，无污染电动车等的高新技术产业的发展；同时将带动上游原材料工业的发展……所以，研究镍氢电池是一个新的趋向。 1.3实验原理 镍氢电池的正极活性物质为Ni(OH)2，负极为贮氢合金，正负电极用隔膜分开，根据不同使用条件的要求，采用KOH 并加入LiOH 或NaOH的电解液。电池充电时，正极中Ni(OH)2被氧化为NiOOH，而负极则通过电解水生成金属氢化物，从而实现对电能的存储。放电时，正极中的NiOOH被还原为Ni(OH)2，负极中的氢被氧化为水，同时在这个反应过程中向外电路释放出电量。电极反应如下：(“?”表示充电；“?”表示放电) 正极：Ni(OH)2 + OH-? NiOOH + H2O + e-
传感器实验报告（二） 自动化1204班蔡华轩 U2 吴昊 U5 实验七： 一、实验目的：了解电容式传感器结构及其特点。 二、基本原理：利用平板电容C=εA/d 和其它结构的关系式通过相应的结 构和测量电路可以选择ε、A、d 中三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度(ε变)测微小位移(变d)和测量液位(变A)等多种电容传感器。 三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏 检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。 四、实验步骤： 1、按图6-4 安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上。 2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图7-1。图 7-1 电容传感器位移实验接线图 3、将电容传感器实验模板的输出端V01 与数显表单元Vi 相接(插入主控 箱Vi 孔)，Rw 调节到中间位置。 4、接入±15V 电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每间隔 记下位移X 与输出电压值，填入表7-1。
5、根据表7-1 数据计算电容传感器的系统灵敏度S 和非线性误差δf。 图（7-1） 五、思考题： 试设计利用ε的变化测谷物湿度的传感器原理及结构，并叙述一 下在此设计中应考虑哪些因素 答：原理：通过湿度对介电常数的影响从而影响电容的大小通过电压表现出来，建立起电压变化与湿度的关系从而起到湿度传感器的作用；结构：与电容传感器的结构答大体相同不同之处在于电容面板的面积应适当增大使测量灵敏度更好；设计时应考虑的因素还应包括测量误差，温度对测量的影响等
六：实验数据处理 由excle处理后得图线可知：系统灵敏度S= 非线性误差δf=353=% 实验八直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理：霍尔式传感器是一种磁敏传感器，基于霍尔效应原理工作。 它将被测量的磁场变化（或以磁场为媒体）转换成电动势输出。 根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，当霍尔元件处在梯度磁场中 运动时，它就可以进行位移测量。图8-1 霍尔效应原理
题目超级电容器技术综述 学号 班级_____________ 学生 _______________ 扌旨导教师_______ 杨莺_________________ ______ 2014 _______ 年
超级电容器技术综述 摘要：近年来，随着经济的迅猛发展，人们在实际应用中对储能装置各项技术指标的需求不断提高，而当前电池的标准设计能力已经逐渐无法满足人们的要求，超级电容器应运而生。超级电容器是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。作为一种新的储能元件,它填补了传统电容器和电池之间的空白, 能提供比普通电容器更高的能量和比二次电池更高的功率以及更长的循环寿命, 同时还具有比二次电池耐温和免维护的 优点。本文主要针对超级电容器的储能机理、超级电容器电极材料、超级电容器的发展动态以及未来应用的展望进行了简单的论述。 关键词：超级电容器；储能机理；活性炭；发展现状；应用展望。 A Review of the technology of super capacitor Abstract ：In recent years，With the rapid development of economy，People advance the need that can equip each technique index sign to continuously raise at practical application 。But the standard design ability of the current battery have already canned not satisfy people's request gradually ，The super capacitor emerges with the tide of the times 。The super capacitor is a kind of new energy storing device, it has many characteristics such as short refresh time, long service life, good temperature characteristic, energy conservation,Environment protecting.As a new kind energy storage element, it filled up traditional capacitor and the blank of battery.It can provide energy than the common capacitor higher and the power than secondary battery higher and the longer circulating life.Meanwhile it has the advantage of rating of temperature and no maintenance than secondary battery.The text mainly aims at the keeping of super capacitor development dynamic state of ability mechanism, super capacitor electrode material, super capacitor and in the future apply of the outlook carried on simple treatise. Key Words ：super capacitor; The energy storage mechanism; active carbon; development trend; Application trend . 引言近几年出现的超级电容器，它兼有物理电容和电池的特性，是人们未来探索的确定方向。超级电容器是比物理电容器更好的储能元件。目前，用于超级电容器的电极材料主要是炭材料，由于一些炭材料比如氧化锰低价高能，所以受到很多科学家的青睐。超级电容器自面市以来，全球需求量快速扩大，已成为化学电源领域内新的产业亮点。超级电容器在电动汽车、混合燃料汽车、特殊载重汽车、电力、消费性电子产品等众多领域有着巨大的应用价值和市场潜力，被世界各国所广泛关注。就目前的国际形势来看，超级电容器有着很大的应用前景。 1 超级电容器概述 1.1超级电容器的定义及特点
“传感器与检测技术”实验报告 学号： 913110200229 姓名：杨薛磊 序号： 83
实验一电阻应变式传感器实验 （一）应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。 二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 三、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流 1位数显万用表（自备）。 稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码； 4 2 四、实验步骤： 应变传感器实验模板说明：应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器（称重传感器）、加热器+5V电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模板中的R1(传感器的左下)、R2(传感器的右下)、R3(传感器的右上)、R4(传感器的左上)为称重传感器上的应变片输出口；没有文字标记的5个电阻符号是空的无实体，其中4个电阻符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设；R5、R6、R7是350Ω固定电阻，是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥（半桥）而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器上的加热器的电源输入口，做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应变片输入口，做应变片测量振动实验时用。
广东工业大学实验报告 学院专业班成绩评定 学号姓名（号）教师签名 题目：独石电容器的结构与性能第周星期一．实验目的 1．掌握电容器的电容量及损耗角的测试方法； 2．掌握不同频率下普通电容器和独石电容器的电容量C 及损耗角正切的变化规律； 3．掌握普通(电解)电容器和独石电容器在结构上的差别，学会分析此差别对 电容器特性的影响； 4．了解两种电容器中介质层和电极层材料在显微组织上的特点，以及介质层与电极层结合状态上的区别，并初步分析这种差别对特性的影响。 二．实验原理 电容器的结构比较简单，由绝缘的介质层及其两面的电极及其引出线所组成。普通电容器的制作过程是：分别制作介质层和电极，再将其组合制作(例如卷绕)而成，而独石电容器是首先制备出介质层，然后在其上印制电极用的导电浆料，再次烧制而成，其特点是介质与电极之间的结合好，从而减少由于两者之间接触不良引起的损耗。 三．实验内容 1．测量普通电容器和独石电容器在不同频率下的电容量和损耗角正切的变化 规律，要求测量四个不同频率下的电容量和损耗角正切，取三点平均值，每次测量前必须将电容器短路放电干净； 2．分析上述两种电容器在结构上的差别，要求分析介质层与电极层的结构，画出结构简图； 3．观察分析两种电容器介质层、电极层乃至介质与电极之间区域材料的显微组织，要求画出组织特征示意图。 四．实验主要仪器设备和材料 TH2810B 型LCR 数字电桥，或TH2618B 型电容测试仪，体视显微 镜， 金相显微镜，浸蚀剂，普通(电解)电容器和独石电容器各若干个。 五．实验方法及步骤 1．测量不同频率下普通(电解)电容器的电容量和损耗角正切，记录数据；
电磁炮及其相关材料技术 物理学理论的不断发展与完善，促进了军事能源的不断变革，促进作战兵器的不断更新。枪、炮是作战的主要武器之一。随着作战空间的不断加大，火药对提高炮弹在炮口的发射速度的能力已很有限，很有必要另辟新径。 1985年，美国国防科学委员会在装甲/ 反装甲技术讨论会上就做出结论:“未来的高性能兵器必然以电能为基础。”电磁炮是利用电磁发射技术制成一种先进的杀伤武器，在未来战争中有着广阔的应用前景。 本次试验以电磁炮为切入点，通过对电磁炮原理和性能的分析讲解，引出电磁炮广阔的应用前景和发展阻碍，并提出解决相关问题的材料学途径，包括实验用的可控硅开关、超级电容器、超导材料、纳米技术等等，“一个实验，多项技术”是在设计整个试验时的思路。 实验目的 1、理解电磁炮的组成结构及工作原理； 2、熟悉增强电磁炮威力的相关技术手段； 3、理解可控硅开关控制电路通断和电容器的原理； 4、了解在实用化道路上电磁炮需要解决的诸多材料学难题及其解决方案； 5、了解电磁炮的优缺点及其在未来战争中的应用。 实验原理 1、电磁炮的简介及分类 电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进动能杀伤武器。与传统大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是利用电磁系统中电磁场产生的洛伦兹力来对金属炮弹进行加速，使其达到打击目标所需的动能，与传统的火药推动的大炮，电磁炮可大大提高弹丸的速度和射程。 根据加速方式，电磁炮分为线圈炮、轨道炮、电热炮和重接炮。本次试验重点演示的便是线圈炮。 2、基本原理 （1）线圈炮
图 1 B沿轴线方向的分布 线圈炮的主要部件是螺线管，它是线圈均匀地密绕在炮筒上，螺线管的单位长度的匝数为n，炮筒的内半径为R，螺线管的长度为l。螺线管通入电流i时，根据电磁学理论，螺线管沿轴的B - x 关系如图1，在螺线管中部磁场均匀，端口附近磁场发散。螺线管端口附近p点B的轴向分量为 （1） 式中μo为真空磁导率，x为p点坐标。 图 2 线圈炮简单电路图 线圈炮的简单电路图如图2所示：220V交流电经过整流器的整流之后变成直流电，K1接通后，电容C开始充电，等到电容充电完成后，断开K1。线圈相当于炮身,在线圈的合适部位装上弹丸，接通K2，在线圈处便会产生一个由脉冲电流产生的强大磁场，如公式（1）所示，磁场会驱动铁制弹丸前进，从而将弹丸发射出去。 （2）轨道炮
实验一 直流激励时霍尔传感器位移特性实验 一、 实验目的： 了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理： 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于磁场和电流的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。具有这种效应的元件成为霍尔元件，根据霍尔效应，霍尔电势U H ＝K H IB ，当保持霍尔元件的控制电流恒定，而使霍尔元件在一个均匀梯度的磁场中沿水平方向移动，则输出的霍尔电动势为kx U H ，式中k —位移传感器的灵敏度。这样它就可以用来测量位移。霍尔电动势的极性表示了元件的方向。磁场梯度越大，灵敏度越高；磁场梯度越均匀，输出线性度就越好。 三、需用器件与单元： 霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、±15V 直流电源、测微头、数显单元。 四、实验步骤： 1、将霍尔传感器安装在霍尔传感器实验模块上，将传感器引线插头插入实验模板的插座中，实验板的连接线按图9-1进行。1、3为电源±5V ， 2、4为输出。 2、开启电源，调节测微头使霍尔片大致在磁铁中间位置，再调节Rw1使数显表指示为零。 图9-1 直流激励时霍尔传感器位移实验接线图 3、测微头往轴向方向推进，每转动记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表9-1。 表9－1 X （mm ） V(mv) 作出V-X 曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。 五、实验注意事项： 1、对传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。 2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成±15V ，否则将可能烧毁霍尔元件。 六、思考题：
本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的时什么量的变化 七、实验报告要求： 1、整理实验数据，根据所得得实验数据做出传感器的特性曲线。 2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种，各自的产生原因是什么，应怎样进行补偿。 实验二集成温度传感器的特性 一、实验目的： 了解常用的集成温度传感器基本原理、性能与应用。 二、基本原理： 集成温度传器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一芯片上，它能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于－50℃－＋150℃之间测量，温敏晶体管是利用管子的集电极电流恒定时，晶体管的基极—发射极电压与温度成线性关系。为克服温敏晶体管U b电压生产时的离散性、均采用了特殊的差分电路。集成温度传感器有电压型和电流型二种，电流输出型集成温度传感器，在一定温度下，它相当于一个恒流源。因此它具有不易受接触电阻、引
班级：通信13-4 姓名： 学号： 指导教师：徐维 成绩： 电子与信息工程学院 信息与通信工程系
实验一仿真求解圆柱形电容器 一、实验目的 1.学习软件Ansoft maxwell 软件的使用方法； 2.复习电磁学相关的基本理论； 3.通过软件的学习掌握运用Ansoft maxwell 进行电磁场仿真的流程； 4.通过对圆柱形电容器计算仿真实验进一步熟悉Ansoft maxwell 软件的应用。 二、实验内容 1.学会Ansoft maxwell有限元分析步骤； 2.会用Ansoft maxwell后处理器和计算器对仿真结果分析； 3.对圆柱形电容仿真计算结果与理论计算值进行比较。 三、实验步骤 圆柱形电容器模型的描述： 电容器采用铜作为导体材料，内导体半径a=0.6mm，实心，外导体半径b=1mm，壁厚0.2mm，内外导体间以空气填充。设置高为h=1mm。（截面图如图1） 图1 1.建模 打开Ansoft maxwell新建3D工程，建立如上图所示的圆柱体电容器，导体设置为铜； Project >Insert Maxwell 3D Design
File>Save as>Planer 选中两个圆柱体Assign Material > copper（设置材料为铜）(如图1-1) Draw>Region(如图1-2) 图1-1 图1-2 选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic（如图1-3） 图1-3
2.设置激励 外导体设置为3V内导体设置0V（如图2-1） 选中inside Maxwell 3D> Excitations > Assign（计划，分配）>Voltage > 3V 选中outside Maxwell 3D> Excitations > Assign >Voltage > 0V 图2-1 3.设置计算参数（Assign Executive Parameter） Maxwell 3D > Parameters > Assign > Matrix （矩阵）> Voltage1, Voltage2（如图3-1,3-2） 图3-1
整流滤波电路实验报告 姓名：XXX 学号：5702112116 座号：11 时间：第六周星期4 一、实验目的 1、研究半波整流电路、全波桥式整流电路。 2、电容滤波电路，观察滤波器在半波和全波整流电路中的滤波效果。 3、整流滤波电路输出脉动电压的峰值。 4、初步掌握示波器显示与测量的技能。 二、实验仪器 示波器、6v交流电源、面包板、电容（10μF*1，470μF*1）、变阻箱、二极管*4、导线若干。 三、实验原理 1、利用二极管的单向导电作用，可将交流电变为直流电。常用的二极管整 流电路有单相半波整流电路和桥式整流电路等。 2、在桥式整流电路输出端与负载电阻RL并联一个较大电容C，构成电容滤 波电路。整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著成小，同时输出电压的平均值也增大了。 四、实验步骤 1、连接好示波器，将信号输入线与6V交流电源连接，校准图形基准线。 2、如图，在面包板上连接好半波整流电路，将信号连接线与电阻并联。
3、如图，在面包板上连接好全波整流电路，将信号输入线与电阻连接。
4、在全波整流电路中将电阻换成470μF的电容，将信号接入线与电容并联。 5、如图，选择470μF的电容，连接好整流滤波电路，将信号接入线与电阻并联。 改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）
200Ω100Ω50Ω
25Ω 6、更换10μF的电容，改变电阻（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）200Ω 100Ω
50Ω 25Ω 五、数据处理 1、当C 不变时，输出电压与电阻的关系。 输出电压与输入交流电压、纹波电压的关系如下： avg)r m V V V （输+= 又有i avg R C V ??=输89.2V )(r 所以当C 一定时，R 越大 就越小 )(r V avg 越大 输V
扣式碳基电容器的组装及电容测试 申卓凡吉林大学化学学院14级9班 【实验目的】 1．掌握双电层的理论、基本模型及双电层电容器的工作原理。 2．了解扣式电容器的构造，组成材料，掌握电容器的组装工艺。 3．了解电容性能测试仪使用及数据分析方法，探索影响电容性能的因素。 【实验原理】 一、什么是超级电容器 超级电容器(Super Capacitor)，也叫电化学电容器(Electro Chemical Capacitor)，是性能介于传统电容器和电池之间的一种新型储能装置，兼有电池高比能量和传统电容器高比功率的特点。其比容量是传统电容器的20～200倍，比功率一般大于1000 W/kg，远远大于二次电池，循环寿命也优于电池。此外，超级电容器还具有能瞬间大电流充放电、工作温度范围宽、安全、无污染等优点，因而在许多场合有着独特的应用优势和广阔的应用前景。 二、超级电容器的特点 超级电容器作为一种新型的储能元件，具有如下优点： ①较高的容量。超级电容器的容量范围为0.1～6000 F，比同体积的电解电容器容量大 2000～6000倍。 ②超高功率密度。超级电容器能提供瞬时的大电流，在短时间内电流可以达到几百到几千 A，其功率密度是电池的10～100倍，可达到10×103 W/kg左右。 ③高充放电效率，超长寿命。超级电容器的充放电过程通常不会对电极材料的结构产生影 响，材料的使用寿命不受循环次数的影响，充放电循环次数在105以上。 ④放置时间长。长时间放置超级电容器的电压会下降，再次充电可以充到原来的电位，对 超级电容器的容量性能无影响。 ⑤工作温度区间宽。超级电容器电极材料的反应速率受温度影响不大，可在-40～70℃的 温度范围内工作。 ⑥免维护，环境友好。超级电容器用的材料是安全、无毒的，而铅酸蓄电池、镍镉蓄电池 用的材料具有毒性。 超级电容器的不足之处表现为能量密度偏低，漏电流较大，单体工作电压低。水系电解液超级电容器单体的工作电压只有1 V左右，要通过多个电容器单体的串联才能得到较高的工作电压。而多单体电容器串联对电容器单体的一致性要求很高。非水系电解液超级电容器单体的工作电压高一点，可以达到3.5 V。但非水系电解液要求有高纯度、无水等很苛刻的条件。 三、超级电容器的工作原理 超级电容器按储能机理不同可以分为双电层电容器和氧化还原准电容器两种类型。 1. 双电层电容器（Electric Double Layer Capacitor, EDLC） ①双电层的结构 双电层的结构可以在物理化学课程中电动势产生的原理部分以及胶体与界面可以学习
五邑大学 《传感器与电测技术》 实验报告 实验时间：2016年11月16日-17日实验班级：班 实验报告总份数： 4 份 实验教师：
信息工程学院(系) 611 实验室 __交通工程_____专业 班 学号 姓名_______协作者______________ 成绩：
实验一熟悉IAR 集成开发环境下C程序的编写 一．实验目的 1、了解IAR 集成开发环境的安装。 2、掌握在IAR 环境下程序的编辑、编译以及调试的方法。 二．实验设备 1、装有IAR 开发环境的PC 机一台 2、物联网开发设计平台所配备的基础实验套件一套 3、下载器一个 三．实验要求 1、熟悉IAR 开发环境 2、在IAR 开发环境下编写、编译、调试一个例程 3、实验现象节点扩展板上的发光二极管 D9 被点亮 三、问题与讨论 根据提供的电路原理图等资料，修改程序，点亮另一个LED 灯D8。（分析原理，并注释。） 先定义IO口，再初始化，最后点亮
一、实验目的与要求 1、理解光照度传感器的工作原理 2、掌握驱动光照度传感器的方法 二、实验设备 1、装有IAR 开发工具的PC 机一台 2、下载器一个 3、物联网开发设计平台一套 三、实验要求 1、编程要求：编写光照度传感器的驱动程序 2、实现功能：检测室内的光照度 3、实验现象：将检测到的数据通过串口调试助手显示，用手遮住传感器，观察数据变化。 四、实验讨论 讨论：光敏电阻的工作原理？光敏电阻是否为线性测量元件，为什么？常用于什么测量场合？ 1.它的工作原理是基于光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其 封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻。为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。当光敏电阻受到光照时，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，成为自由电子，同时产生空穴，电子—空穴对的出现使电阻率变小。光照愈强，光生电子—空穴对就越多，阻值就愈低。当光敏电阻两端加上电压后，流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。入射光消失，电子-空穴对逐渐复合，电阻也逐渐恢复原值，电流也逐渐减小 2.不是线性测量元件，可以说光敏电阻在照度固定时是线性的。光敏电阻的阻 值随光照的增强而减少,但这个关系不是线性的。 3.常用作开关式光电转换器
普通物理实验设计性实验报告 实验题目：高阻放电法测电容器的电容 班级：物理学2011级（2）班 学号：2011433xxx 姓名：梁勇 指导教师：X X X 凯里学院物理与电子工程学院 2013 年4月
一、实验目的 1、加深电容的理解，学习使用高阻放电法测电容器的电容； 2、测出待测电容器的电容； 3、验证高阻放电法测电容器的电容的可行性。 二、实验仪器 一个MCH-305D-Ⅱ直流稳压电源，一个待测电容(C=2uF)，开关，导线若干，一个小量程微安表，四个伏特表（作电阻用），17个电阻箱。 三、实验原理 电容的定义为：电容器所带的电荷量Q 与电容器两极板间的电势差U 的比值。即： Q C U 显然，通过上式我们可以看出对于电容器电容C 的测量的关键在于式中的另外两个物理量——加在电容器两板间的电压U 和电容器所带的电量Q 。至于加在电容器两扳间的电压U ，我们可以直接通过电压表来测量，但是电容器所带的电量Q 就没那么容易去直接测量了，也就是说，要想测量电容器的电容，最大的困难就在于：如何测量电容器所带的电量Q 。那么究竟用什么方法才能测得电容器所带的电量Q 呢？ 显然在实验中我们要想测量电容器所带的电量Q ，只有让其放电才有办法将其显示出来，即Q=It ，要测量I ，我们可以选用仪器——电流计来显示，而要测量时间t 我们则可以选用秒表来记录；但是，在电路中，如果电阻太小，则电流太大，导致放电时间太短，这样不便于我们观察和记录，故为了延长放电时间我们必须选择很大的电阻接到电路中来实现延长放电时间。这种方法，我们就叫它高阻放电法。 其原理图如下图（图1 ）所示： 原理分析：电容器的电容C=Q/U ，先测定电容器充电结束后的电压U ，再通过对高阻值电阻放电的过程测量放电时的电流I 和时间t 的关系。由于电路中的电压U 会随着电量Q 的减小而减小（由U=Q/C 可知），同时电路中的电流I 也会随着放电过程中电容器两板间的电压U 的减小而减小（由I=U/R 可知）。故电容器在放电过程中的不同时间段内的放电量并不相等，即Q=It 并非一个恒量，也就是说I 随时间t 的变化关系为一曲线。显然，我们要求出电容所带的电量值绝对不能简单地记录一个或几个值和放电的总时间t 然后用它们相乘再求平均值就可以的。要解决这一问题我们必须将放电时间分成无数个时间段，而每一小段时间内又可近似地看成电流I 是恒定的，这样我们就可以求出其电量了，即微元法。解决这一问题的最好办法是图像法，如果我们在实验中认真记录多组I 、t 数据，然后用描点法在I — 图1
实验七：超声化学法制备纳米多孔氧化物及其电化学性能研究专业：材料物理姓名：许航学号：141190093 一、实验内容与目的 1、学习超声化学反应的基本原理，熟悉反应装置的构成； 2、通过与其他方法比较，了解超声化学法在多孔纳米材料制备方面的优缺点； 3、学习超声化学法制备多孔金属氧化物的实验步骤，了解多孔纳米材料的表征方法； 4、学习电化学工作原理，掌握电容测试方法，熟悉超级电容器常用的金属氧化物材料。 二、实验原理 超声化学主要源于声空化导致液体中微小气泡形成、振荡、生长收缩与崩裂及其引起的物理、化学效应。液体声空化是集中声场能量并迅速释放的过程，空化泡崩裂时，在极短时间和空化极小空间内，产生5000K以上的高温和约5.05×108Pa的高压，速度变化率高达1010K/s，并伴有强烈的冲击波和时速高达400km的微射流生成，使碰撞密度高达1.5kg/s；空化气泡的寿命约0.1μs，它在爆炸时释放出巨大的能量，冷却速率可达109K/s。这为一般条件下难以或不能实现的化学反应提供了一种特殊的环境。这些极端条件足以使有机物、无机物在空化气泡内发生化学键断裂、水相燃烧和热分解条件，促进非均相界面之间搅动和相界面的更新，极大提高非均相反应的速率，实现非均相反应物间的均匀混合，加速反应物和产物的扩散，促进固体新相的生成，并控制颗粒的尺寸和分布。通过将超声探头浸入反应溶液中就可将超声波引入到一个有良好控温范围的反应系统。利用超声来使反应体系中的物质得到充分的反应，从而制备出颗粒分布、大小尺寸均匀的纳米多孔氧化物。
三、实验数据及处理 1.循环伏安曲线 在恒定扫描速率下，伏安特性曲线为闭合曲线，且扫描速率越快，围成的图形面积越大。 2.恒流充放电电压-时间曲线 曲线包括充电和放电两个过程，设定电压从0V充到0.6V，再放电到0V。随着充电电流的增加，充放电总时间增长，曲线的峰点向时间增加的方向移动。
“传感器与检测技术”实验报告 学号：913110200229 姓名：杨薛磊 序号：83
实验一电阻应变式传感器实验 （一）应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。 二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 三、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流 1位数显万用表（自备）。 稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码； 4 2 四、实验步骤： 应变传感器实验模板说明：应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器（称重传感器）、加热器+5V电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模板中的R1(传感器的左下)、R2(传感器的右下)、R3(传感器的右上)、R4(传感器的左上)为称重传感器上的应变片输出口；没有文字标记的5个电阻符号是空的无实体，其中4个电阻符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设；R5、R6、R7是350Ω固定电阻，是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥（半桥）而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器上的加热器的电源输入口，做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应变片输入口，做应变片测量振动实验时用。 1、将托盘安装到传感器上，如图1—4所示。 图1—4 传感器托盘安装示意图
实验报告 题目C,MnO2的电化学电容特性实验姓名许树茂 学号20104016005 所在学院化学与环境学院 年级专业新能源材料与器件创新班 指导教师舒东老师 完成时间2012 年 4 月
1.【实验目的】 1. 了解超级电容器的原理； 2. 了解超级电容器的比电容的测试原理及方法； 3. 了解超级电容器双电层储能机理的特点； 4. 掌握超级电容器电极材料的制备方法； 5. 掌握利用循环伏安法及恒流充放电的测定材料比电容的测试方法。 2. 【实验原理】 超级电容器的原理 超级电容器是由两个电极插入电解质中构成。超级电容与电解电容相比,具有非常高的功率密度和实质的能量密度。尽管超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高,但是超级电容与电解电容或者电池的结构非常相似。 图1 超级电容器的结构图 从图中可看出,超级电容器与电解电容或者电池的结构非常相似,主要差别是用到的电极材料不一样。在超级电容器里,电极基于碳材料技术,可提供非常大的表面面积。表面面积大且电荷间隔很小,使超级电容器具有很高的能量密度。大多数超级电容器的容量用法拉(F)标定,通常在1F到5,000F之间。 (1) 双电层超级电容器的工作原理 双电层电容是在电极/溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙所产生的。对一个电极/溶液体系,会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。当在两个电极上施加电场后,溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移,在电极表面形成双电层;撤消电场后,电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定,在正负极间产生相对稳定的电位差。这时对某一电极而言,会在一定距离内（分散层）产生与电极上的
《传感器与检测技术》 实验报告 姓名：学号： 院系：仪器科学与工程学院专业：测控技术与仪器实验室：机械楼5楼同组人员： 评定成绩：审阅教师： 传感器第一次实验
实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、实验目的 了解金属箔式应变片的应变效应及单臂电桥工作原理和性能。 二、基本原理 电阻丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。 金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它反映被测部位受力状态的变化。电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压 1/4o U EK ε=，其中K 为应变灵敏系数，/L L ε=?为电阻丝长度相对变化。 三、实验器材 主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。 四、实验步骤 1. 根据接线示意图安装接线。 2. 放大器输出调零。 3. 电桥调零。 4. 应变片单臂电桥实验。
050 100150200 246810x y untitled fit 1y vs. x 由matlab 拟合结果得到，其相关系数为0.9998，拟合度很好，说明输出电压与应变计上的质量是线性关系，且实验结果比较准确。 系统灵敏度 (即直线斜率)，非线性误 差= = 五、思考题 单臂电桥工作时，作为桥臂电阻的应变片应选用：（1）正（受拉）应变片；（2）负（受压）应变片；（3）正、负应变片均可以。 答：（1）负（受压）应变片；因为应变片受压，所以应该选则（2）负（受压）应变片。 实验三 金属箔式应变片——全桥性能实验 一、实验目的 了解全桥测量电路的优点
示波器测电容设计性实验 一、 实验项目名称 示波器测电容 二、 实验目的 1.研究当方波电源加于RC 串联电路时产生的暂态放电曲线及用示波器测量电路半衰期的方法，加深对电容充放电规律特性的认识。 2.进一步熟悉数字示波器的主要技术性能与使用并学会利用示波器测电容的容值。 三、 实验原理（阐明实验的研究意义、实验依据原理、测量 电路等） 1.RC 串联电路暂态过程 RC E U U C =+dt d c 在由R.C 组成的电路中，暂态过程是 电容的充放电的过程。其中信号源用方波信号。在上半个周期内，方波电源（+E ）对电容充电；在下半个周期内，方波电压为零，电容对地放电。充电过程中的回路方程为 由初始条件t=0时，U c =0，得解为 RC t R RC C Ee iR U E U - ==-=) e 1(t - 从 按指数函数规律衰减 随时间而电压按指数函数规律增长，是随时间二式可见，、t t c c R R U U U U
在放电过程中的回路方程为 0dt d c =+c U U RC 由初始条件t=0时，U c =E ，得解为 RC t R RC C Ee iR U E U -===-e t - 从上式可见，他们都是随时间t 按指数函数规律衰减。式中的RC=τ.具有时间函数的量纲，称为时间常量（或犹豫时间），是表示暂态过程中进行的快慢的一个重要物理量。与时间常量τ有关的另一个实验中较容易测定的特征值，称为半衰期 2 1 T ，即当下降到初值)t (C U （或上升到终值）一半所需要的时间， 它同样反映了暂态过程的快慢程度，与τ的关系为 ττ693.02ln 2 1==T 2.用RC 法测电容，分别用示波器测出电阻和电容两端的电压，串联电路中电流相等，所以电压之比等于电阻之比，容抗等于 wc 1 ，所以：r c U U = f cr 21π，由此可算出示波器的电容。 四、 实验仪器 面包板，示波器，导线，电容，电阻。 五、 实验内容及步骤 半衰期法测电容；选取一个电阻和一个电容，将它们串联并接在示波器上，另用两根线接在电容两侧，在示波器上可看到电容两端电压随时间变化的图像，读出半衰期，就能用公式算出电容的电压值。
光伏工程实验报告 实验名称：太阳能电池对储能装置两种方式充电实验学院：材料科学与工程学院 专业：应用物理 指导教师： 报告人：学号：1班级： 实验时间：2015/1/5 实验报告提交时间：2014/12/
一、实验目的 1. 了解超级电容放电的实验； 2. 了解太阳能组件直接对超级电容充电的实验； 3. 了解太阳能组件加DC-DC模块后对超级电容充电实验； 4. 熟悉恒压和恒定功率计算充电效率的方法； 5. 通过对两组实验结果进行比较，找出实现最佳充电效率的方法。 二、实验原理 1．DC-DC模块 DC-DC为直流电压变换电路，能将直流电压 转换为直流电压，相当于交流电路中的变压器，就 是相当于我们平常使用的电源充电器，最基本的 DC-DC变换电路如图1所示。 图1中，Ui为电源，T为晶体闸流管，uC为 晶闸管驱动脉冲，L为滤波电感，C为电容，D为 续流二极管，RL为负载，uo为负载电压。调节晶 闸管驱动脉冲的占空比，即驱动脉冲高电平持续时 间与脉冲周期的比值，即可调节负载端电压。 DC-DC的作用： 当电源电压与负载电压不匹配时，通过 DC-DC调节负载端电压，使负载能正常工作。本实 验的太阳能组件输出电压可以超过10V，而超级电 容器的额定电压为3V左右，因此需要用到DC-DC 模块进行电压的转换。 通过改变负载端电压，改变了折算到电源端的等效负载电阻，当等效负载电阻与电源内阻相等时，电源能最大限度输出能量。 在本实验中，DC-DC模块用于控制太阳能电池，使其始终以最大限度输出能量，保证以恒定功率输出。 2.超级电容 超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形
测试技术与传感器 实验报告 班级： 学号： 姓名： 任课老师： 年月日
实验一：静压力传感器标定系统 一、实验原理： 压力传感器输入—输出之间的工作特性，总是存在着非线性、滞后和不重复性，对于线性传感器（如压力传感器）而言，就希望找出一条直线使它落在传感器每次测量时实际呈现的标准曲线内，并相对各条曲线上的最大偏离值与该直线的偏差为最小，来作为标定工作直线。标定工作线可以用直线方程=+表示。 y k x b 对压力传感器进行静态标定，就是通过实验建立压力传感器输入量与输出量 =+使它落之间的关系，得到实际工作曲线，然后，找出一条直线y kx b 在实际工作曲线内，由于方程中的x和y是传感器经测量得到的实验数据，因此一般采用平均斜率法或最小二乘法求取拟合直线。本实验通过最小二乘法求取拟合直线，并通过标定曲线得到其精度。即常用静态特性：工作特性直线、满量程输出、非线性度、迟滞误差和重复性。 二、准备实验： 1)调节活塞式压力计底座四个调节旋钮，使整个活塞式压力计呈水平状态如图6所示； 2)松开活塞筒缩紧手柄，将活塞系统从前方绕水平轴转动，使飞轮在水平转轴上方且活塞在垂直位置锁紧，调整活塞系统底座下部滚花螺母，使活塞筒上的水平仪气泡居于中间位置，如图6，并紧固调水平处的滚花螺母； 图6 调节好，已水平 3)被标定三个压力传感器接在截止阀上（参见下图7），打开截止阀、进气调速阀、进油阀，关闭进气阀和排气阀，将微调器的调节阀门旋出15mm左右位置； 4)打开空气压缩机，待空气压缩机压力达到0.4MPa时，关闭压气机。因为对于最大量程为0.25MPa的活塞式压力计，压力必须小于等于0.4MPa。 5)打开采集控制柜开关，检查串口连接情况。双击桌面的“压力传感器静态标定”软件，进入测试系统，如图7所示。