铁电薄膜铁电性能的表征
d
实验目的
了解什么是铁电体，什么是电滞回线以及其测量原理和方法。
实验原理
1.电滞回线
铁电体的极化随外电场的变化而变化，但电场较强时，极化与电场之间呈非线性关系。在电场作用下新畴成核长大，畴壁移动，导致极化转向，在电场很弱时，极化线性地依赖于电场（见图12.2-1），此时可逆的畴壁移动成为不可逆的，极化随电场的增加比线性段快。当电场达到相应于Ｂ点值时，晶体成为单畴，极化趋于饱和。电场进一步增强时，由于感应极化的增加，总极化仍然有所增大（ＢＣ段）。如果趋于饱和后电场减小，极化将循ＣＢＤ段曲线减小，以致当电场达到零时，晶体仍保留在宏观极化状态，线段OD 表示的极化称为剩余极化Ｐr 。将线段ＣＢ外推到与极化轴相交于Ｅ，则线段OE 为饱和自发极化Ｐs 。如果电场反向，极化将随之降低并改变方向，直到电场等于某一值时，极化又将趋于饱和。这一过程如曲线ＤＦＧ所示，OF 所代表的电场是使极化等于零的电场，称为矫顽场Ec 。电场在正负饱和值之间循环一周时，极化与电场的关系如曲线CBDFGHB 所示，此曲线称为电滞回线。 电滞回线可以用图12.2-2的装置显示出来（这是著名的Ｓａｙｅｒ-Ｔｏｙｅｒ电路），以铁电晶体作介质的电容Ｃx 上的电压Ｖ是加在示波器的水平电极板上，与Ｃx 串联一个恒定电容Ｃy （即普通电容），Ｃy 上的电压Ｖy 加在示波器的垂直电极板上，很容易证明Ｖy 与铁电体的极化强度Ｐ成正比，因而示波器显示的图像，纵坐标反映Ｐ的变化，而横坐标Ｖx 与加在铁电体上外电场强成正比，因而就可直接观测到Ｐ-Ｅ的电滞回线。 下面证明Ｖｙ和Ｐ的正比关系，因
y x x
y x y
C C C C V V ==ωω11
（12.2-1）
式中ω为图12.2-2中电源Ｖ的角频率
d S C x 0εε=
ε为铁电体的介电常数，ε0为真空的介电常数，Ｓ为平板电容Ｃx 的面积，ｄ为平行平板间距离，代入（12.2-1）式得： E C S d V C S V C C V y
x y x Y x y 00εεεε=== （12.2-2） 根据电磁学
E E E P χεεεεε000)1(=≈-= （12.2-3）
对于铁电体ε>>１，故有后一近似等式，代入（12.2-2）式，
P C S V y y = （12.2-4）
因Ｓ与Ｃｙ都是常数，故Ｖｙ与Ｐ成正比。
2.居里点Ｔｃ
当温度高于某一临界温度Ｔｃ时，晶体的铁电性消失。这一温度称为铁电体的居里点。由于铁电体的消失或出现总是伴随着晶格结构的转变，所以是个相变过程，已发现铁电体存在二种相变：一级相变伴随着潜热的产生，二级相变呈现比热的突变，而无潜热发生。又铁电相中自发极化总是和电致形变联系在一起，所以铁电相的晶格结构的对称性要比非铁电相为低。如果晶体具有两个或多个铁电相时，最高的一个相变温度称为居里点，其他则称为转变温度。
3.居里-外斯定律
由于极化的非线性，铁电体的介电常数不是常数，而是依赖于外加电场的，一般以ＯＡ曲线（图12.2-1）在原点的斜率代表介电常数，即在测量介电常数ε时，所加外电场很小，
铁电体在转变温度附近时，介电常数具有很大的数值，数量级达104～105。当温度高于居里
点时，介电常数随温度变化的关系
∞+-=εεC T T C
0 （12.2-5）
实验仪器
TD-88A 型铁电性能综合测试系统。
实验内容
目前，测量电滞回线的方法较多。其中测试方法简单、应用最广泛的是Sawyer-Tower 电路[2][3]，如图12-2-4所示，其中虚框部分为铁电薄膜样品的等效电路，Cxi 为线性感应等效电容， Rx 为铁电薄膜样品的漏电导及损耗等效电阻，Cxs 为与自发极化反转对应的非线性等效电容。
在理想情况下，若只考虑Cxs 的作用（认为Cxi 与Rx 开路），很容易证明Uy 与铁电薄膜样品的极化强度P 成正比[2]。但一般情况下，铁电薄膜样品同时具有漏电导和线性感应电容，如果要获得铁电薄膜样品的本征电滞回线，必须在测量过程中对样品的漏电导和线性感应电容进行合适的补偿，但这在实际测量中是较难处理的。另外，此电路中外接积分电容 Co 的选取和精度会影响测试的精确度，当然给铁电薄膜样品提供的信号源U 的频率对测试 结果也有很大的影响，这样就较难对测试结果进行标定和校准。
图12-2-4 Sawyer-Tower 电路（虚框中为铁电薄膜样品等效电路）
y
电流放大器积分器
图12-2-5 电滞回线测量电路（虚框中为铁电薄膜样品等效电路）
我们选用如图12-2-5所示的测量电路，此电路由信号源U 、被测样品、电流放大器和积分器组成。信号源U 提供给被测样品的电流经电流放大器放大再经积分器积分后得到Uy 进入测量系统。即使被测样品端加的电压U 为零，积分器上仍然维持电压，被测样品端是虚地的，因此此测试电路可称为虚地模式。此电路取消了外接电容Co ，可减小寄生元件的影响。此电路的测试精度仅取决于积分器积分电容C1的精度，减少了对测试的影响环节，比较容易定标和校准，并且能实现较高的测量准确度。
步骤：
测量铁电薄膜样品的电滞回线，画出电滞回线及得到铁电薄膜材料的饱和极化±Ps 、剩余极化±Pr 、矫顽场±Ec 、电容量C 等参数。
注意事项
1） 必须先连接好测试线路并确认无误（注意千万不要将信号源短路）后再打开测试仪电源。
2） 当使用高电压信号源时，注意安全，测试操作时不能接触测试架。测试完成后先关闭测
试仪电源。
实验数据及处理
1.(Vx)max=700V,(Vx)min=-700V 时，
由图像可求出-Vc =-489.116V ， 实验时由软件得出-Vc=-476.257V
Pr=52.473uc/CM 2,
Pr=52.473 uc/CM 2
Ps=57.236 uc/CM 2 Ps=61.889 uc/CM 2
2.(Vx)max=750V,(Vx)min=-750V时，
由图像可求出-Vc=-523.622V，实验时由软件得出-Vc=-510.498V Pr=53.252uc/CM2, Pr=53.252uc/CM2
Ps=60.113 uc/CM2 Ps=62.733 uc/CM2 3.(Vx)max=800V,(Vx)min=-800V时，
由图像可求出-Vc=-500.120V，实验时由软件得出-Vc=-511.719V Pr=57.084uc/CM2, Pr=57.083uc/CM2
Ps=59.772 uc/CM2 Ps=61.629 uc/CM2 4.(Vx)max=850V,(Vx)min=-850V时，
由图像可求出-Vc=-490.871V，实验时由软件得出-Vc=-475.952V Pr=60.071uc/CM2, Pr=60.071uc/CM2
Ps=60.071uc/CM2 Ps=63.708 uc/CM2 5.(Vx)max=900V,(Vx)min=-900V时，
由图像可求出-Vc=-495.335V，实验时由软件得出-Vc=-504.150V Pr=59.811uc/CM2, Pr=59.811uc/CM2
Ps=59.811uc/CM2 Ps=63.643 uc/CM2 6.(Vx)max=950V,(Vx)min=-950V时，
由图像可求出-Vc=-490.473V，实验时由软件得出-Vc=-494.324V Pr=60.331uc/CM2, Pr=60.331uc/CM2
Ps=60.331uc/CM2 Ps=64.097 uc/CM2 7.(Vx)max=1000V,(Vx)min=-1000V时，
由图像可求出-Vc=-510.339V，实验时由软件得出-Vc=-519.714V Pr=58.902uc/CM2, Pr=58.902uc/CM2
Ps=58.902uc/CM2 Ps=63.188uc/CM2
7.4 热电、压电和铁电材料 根据固体材料对外电场作用的响应方式不同，我们可以把它们分成两类。一类是导电材料，即超导体、导体、半导体和绝缘体，它们是以传导方式传递外界电场的作用和影响（可以是电子传导、空穴传导和离子传导）。另一类固体材料则是以感应方式来传递外界电场的作用和影响，这类材料叫做介电材料或电介质材料。 电介质材料置于外电场作用下，电介质内部就会出现电极化，原来不带电的电介质，其内部和表面将受感应而产生一定的电荷。电极化可以用极化强度P 表示（单位体积内感应的偶极矩），这种电极化可以分为电子极化、离子极化和取向极化。有一类电介质即使无外电场的作用其内部也会出现极化，这种极化称为自发极化，它可用矢量来描述。由于这种自发极化的出现，在晶体中形成了一个特殊的方向，具有这种特殊结构的电介质，每个晶胞中原子的构型使正负电荷重心沿这个特殊方向发生相对位移，形成电偶极矩，使整个晶体在该方向上呈现了极性，一端为正，一端为负，这个特殊方向称为特殊极性方向，在晶体学中通常称为极轴。而具有特殊极性方向的电介质称为极性电介质。 晶体的许多性质，诸如介电、压电、热电和铁电性，以及与之相关的电致伸缩性质、非线性光学性质、电光性质、声光性质、光折变性质等，都是与其电极化性质相关的。晶体在外电场作用下，引起电介质产生电极化的现象，称为晶体的介电性。 7.4.1热电材料 1. 热电效应 (1) 塞贝克(Seebeck)效应 当两种不同金属接触时，它们之间会产生接触电位差。如果两种不同金属形成一个回路时，两个接头的温度不同，则由于该两接头的接触电位不同，电路中会存在一个电动势，因而有电流通过。电流与热流之间有交互作用存在，其温度梯度不但可以产生热流，还可以产生电流，这是一种热电效应，称为塞贝克效应，其所形成的电动势，称为塞贝克电动势。塞贝克电动势的大小既与材料有关，也是温度差的函数。在温度差?T较小时，塞贝克电动势E AB与温度差呈线性关系，即E AB=S AB?T，式中S AB为材料A和B的相对塞贝克系数。通常规定，在热端的电
吞吞吐吐吞吞吐吐吞吞吐吐 吞吞吐吐吞吞吐吐吞吞吐吐吞吞吐吐吞吞11-21 2011
吐吐物 理研究 性实验 报告 研究性报告————扭摆法测转动惯量 第一作者：孟勤超10031123 第二作者：郭瑾10031126 第三作者：张金凯10031108
目录 摘要 (2) 一、实验目的 (2) 二、实验原理 (2) 1.基本原理 (2) 2.间接比较测量法，确定扭转常数K (2) 3.验证平行轴定理 (3) 4.光电转换测量周期 (3) 三、实验仪器 (3) 四、实验步骤 (3) 1.调整测量系统 (3) 2.测量数据 (4) 五、注意事项 (4) 六、数据记录与处理 (4) 1.原始数据记录 (4) 2.数据处理 (5) 七、讨论 (8) 1.误差分析 (8) 2.总结 (8)
实验名称：扭摆法测转动惯量 摘要 转动惯量是刚体转动惯性大小的量度，是表征刚体特性的一个物理量。转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定的形式运动。通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量之间的关系，进行转换测量。本实验使物体作扭转摆动，由摆动周期及其它参数的测定算出物体的转动惯量。 一、实验目的 1.熟悉扭摆的构造、使用方法和转动惯量测量仪的使用； 2.利用扭摆法测量不同形状物体的转动惯量和扭摆弹簧的扭摆常数； 3.验证转动惯量的平行轴定理； 4.学会测量时间的累积放大法； 5.掌握不确定度的计算方法。 二、实验原理 1.基本原理 转动惯量的测量，基本实验方法是转换测量，使物体以一定的形式运动，通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量的关系，进行转换测量。实验中采用扭摆法测量不同形状物体的转动惯量，就是使物体摆动，测量摆动周期，通过物体摆动周期T与转动惯量I的关系 来测量转动惯量。 2.间接比较测量法，确定扭转常数K 已知标准物体的转动惯量I1，被测物体的转动惯量I0，被测物体的摆动周期T0，标准物体被测物体的摆动周期T1，通过间接比较法可测得：
铁电薄膜的铁电性能测量 引言 铁电体是这样一类晶体:在一定温度范围内存在自发极化,自发极化具有两个或多个可能的取向,其取向可能随电场而转向.铁电体并不含“铁”,只是它与铁磁体具有磁滞回线相类似，具有电滞回线，因而称为铁电体。在某一温度以上，它为顺电相，无铁电性，其介电常数服从居里-外斯（Curit-Weiss）定律。铁电相与顺电相之间的转变通常称为铁电相变，该温度称为居里温度或居里点Tc。铁电体即使在没有外界电场作用下，内部也会出现极化，这种极化称为自发极化。自发极化的出现是与这一类材料的晶体结构有关的。 晶体的对称性可以划分为32种点群。在无中心对称的21种晶体类型种除432点群外其余20种都有压电效应，而这20种压电晶体中又有10种具热释电现象。热释电晶体是具有自发极化的晶体，但因表面电荷的抵偿作用，其极化电矩不能显示出来，只有当温度改变，电矩（即极化强度）发生变化，才能显示固有的极化，这可以通过测量一闭合回路中流动的电荷来观测。热释电就是指改变温度才能显示电极化的现象，铁电体又是热释电晶体中的一小类，其特点就是自发极化强度可因电场作用而反向，因而极化强度和电场E 之间形成电滞回线是铁电体的一个主要特性。 自发极化可用矢量来描述，自发极化出现在晶体中造成一个特殊的方向。晶体红，每个晶胞中原子的构型使正负电荷重心沿这个特殊方向发生位移，使电荷正负中心不重合，形成电偶极矩。整个晶体在该方向上呈现极性，一端为正，一端为负。在其正负端分别有一层正和负的束缚电荷。束缚电荷产生的电场在晶体内部与极化反向（称为退极化场），使静电能升高，在受机械约束时，伴随着自发极化的应变还将使应变能增加，所以均匀极化的状态是不稳定的，晶体将分成若干小区域，每个小区域称为电畴或畴，畴的间界叫畴壁。畴的出现使晶体的静电能和应变能降低，但畴壁的存在引入了畴壁能。总自由能取极小值的条件决定了电畴的稳定性。 参考资料 [1]钟维烈，铁电物理学，科学出版社，1996。 [2]干福熹，信息材料，天津大学出版社，2000 [3]J.F.Scoot,Ferroelectric Memories,Springer,2000。 实验目的 一、了解什么是铁电体，什么是电滞回线及其测量原理和方法。 二、了解铁薄膜材料的功能和应用前景。 实验原理 一、铁电体的特点 1．电滞回线 铁电体的极化随外电场的变化而变化，但电场较强时，极化与电场之间呈非线性关系。在电场作用下新畴成核长，畴壁移动，导致极化转向，在电场很弱时，极化线
铁电材料的特性及应用综述 孙敬芝 （河北联合大学材料科学与工程学院河北唐山 063009）摘要：铁电材料具有良好的铁电性、压电性、热释电以及性光学等特性以及原理，铁电材料是具有驱动和传感2 种功能的机敏材料, 可以块材、膜材(薄膜和厚膜) 和复合材料等多种形式应用, 在微电子机械和智能材料与结构系统中具有广阔的潜在应用市场。 关键词：铁电材料；铁电性；应用前景 C haracteristics and Application of Ferroelectric material Sun Jingzhi ( Materials Science and Engineering college, Hebei United University Tangshan 063009,China ) Abstract:Ferroelectric material has good iron electrical, piezoelectric , pyroelectric and nonlinear optical properties, such as a driver and sensing two function piezoelectric materials, can block material, membrane materials (film and thick film) and the compound Material of a variety of forms such as application, in microelectromechanical and intelligent materials and structures in the system with vast potential application market. Keywords: ferroelect ric materials Iron electrical development trend 0前言 晶体按几何外形的有限对称图象, 可以分为32 种点群, 其中有10 种点群: 1, 2, m , mm 2, 4,4mm , 3, 3m , 6, 6mm , 它们都有自发极化。从对称性分析它们的晶体结构都具有所谓的极轴, 即利用对称操作不能实现与晶体的其它晶向重合的轴向, 极轴二端具有不同的物理性能。从物理性质上看, 它们不但具有自发极化, 而且其电偶极矩在外电场作用下可以改变方向。在介电强度允许条件下, 能够形成电滞回线。晶体这种性能称为铁电性, 具有铁电性的材料称为铁电材料。1920 年法国人V alasek 发现了罗息盐(酒石酸钾钠 ) 的特异介电性, 导致“铁电性”概念的出现(也有人认为概念出现更早)。现在各种铁电材料十分丰富,
日期2014 年4月2日；六周周三，下午；姓名学号2 成绩 实验三安全性实验及其教学研究 ——氢气的制取与性质实验 一、氢气的制取 1.相关知识：置换反应，氢气的物理性质与化学性质，气体的收集方法。 （1）置换反应是单质与化合物反应生成另外的单质和化合物的化学反应，是化学中四大基本反应类型之一，包括金属与金属盐的反应，金属与酸的反应等。 （2）氢气的性质 物理性质：1.通常情况下，无色无味气体； 2. 密度比空气小； 3. 难溶于。 化学性质：1.可燃性 2H2+O2=2H2O 2.还原性 H2+CuO=Cu+H2O (3)气体的收集方法： 2.实验用品：（请画实验装置图，并标明各药品和仪器名称） 药品：锌粒、稀硫酸、硫酸铜溶液、氧化铜 仪器：导气管、试管，酒精灯，水槽，启普发生器
启普发生器由三部分组成。上面一部分是球形漏斗，下面一部分是玻璃球和玻璃半球所组成的容器，第三部分是带旋钮的导气管。它是固液不加热的反应装置，使用启普发生器制取氢气十分方便，可以及时控制反应的发生或停止。 锌粒由容器上的气体出口加入，稀硫酸从长颈漏斗口注入，固体的量不得超过球体容积的1/3。因此，锌粒是放在启普发生器的玻璃球中，而稀硫酸会在玻璃球和玻璃半球的容器中。 3.实验步骤（用简洁明了的方法比如流程图表示）： 稀释浓硫酸检查装置气密性装入锌粒和稀硫酸开启导气管活塞，收集H2 验纯 4.实验改进： ⑴在反应前加入少许硫酸铜的晶体或溶液可加快反应速率。请问为什么？ 答：锌跟稀硫酸反应的制取氢气，加入少量硫酸铜溶液后，金属锌可以置换金属铜Zn + CuSO4= ZnSO4+ Cu，形成铜锌原电池，原电池能加速负极金属和电极质的反应速率。 ⑵你还有其他的改进方法吗？ 答：还可以选用纯度不高、形状不规则、比较粗糙的锌粒。 5.实验安全提示： ⑴稀硫酸如何配制（包括用量、浓度、温度的控制）？ 答： （1）浓硫酸的稀释：将浓硫酸沿着容器内壁（或沿着玻璃棒）缓慢地注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，使产生的热量迅速扩散。 （2）稀硫酸的用量：加入稀硫酸可事先往启普发生器中加水至将金属锌全部淹没处，倒出水后量水的体积，即为稀硫酸的体积。 （3）稀硫酸的浓度：V浓H2SO4∶V H2O=1∶4或者1:5也可。 （4）稀释时温度的控制：在稀释浓硫酸时，为了迅速扩散热量，可以在装了水的水槽内稀释并不断地搅拌。
迈克尔逊干涉仪实验报告 摘要：迈克尔逊干涉仪是迈克尔逊根据光分振幅干涉原理制成的 1 / 13
精密测量仪器，迈克尔逊仪可以精密测量查长度及长度的微小变化，迈克尔逊和他的合作者利用这种干涉仪用它进行了许多著名实验，后人又根据这种干涉仪的基本原理研制出许多具有实用价值的干涉仪，迈克尔逊干涉仪在近代物理和近代计量技术发展中起着重要作用。 关键词：干涉仪分振幅精密测量
目录 1实验原理 (4) 1.1迈克尔逊干涉仪的光路 (4) 1.2单色电光源的非定域干涉条纹 (4) 1.3迈克尔逊干涉仪的机械结构 (6) 2实验仪器 (7) 3实验主要步骤 (7) 3.1迈克尔逊干涉仪的调整 (7) 3.2点光源非定域干涉条纹的观察和测量 (8) 4 实验数据处理 (8) 4.1实验数据记录 (8) 4.2用逐差法处理数据 (8) 4.3计算不确定度 (9) 5 误差分析 (10) 6 实验操作总结 (11) 6.1调整实验仪器 (11) 6.2判断及调整条纹 (11) 6.3计数及记录 (11) 7 实验改进建议 (11) 7.1对计数器的改进 (11) 7.2对实验仪器的改进 (12) 7.3对激光器的改进 (12) 8实验感想 (12) 图片 (12) 3 / 13
图 1 正文 1实验原理 1.1迈克尔逊干涉仪的光路 迈克尔逊干涉仪的光路如图1所示，从光源S 发出 的一束光射在分束板G1上，将光束分为两部分： 一部分从G1的半反射膜处反射，射向平面镜M2； 另一部分从G1透射，射向平面镜M1。因G1和全反 射平面镜M1、M2均成45°角，所以两束光均垂直 射到M1、M2上。从M2反射回来的光，透过半反 射膜；从M1反射回来的光，为半反射膜反射。二 者汇集成一束光，在E 处即可观察到干涉条纹。光 路中另一平行平板G2与G1平行，其材料及厚度与 G1完全相同，以补偿两束光的光程差，称为补偿 板。 反射镜M1是固定的，M2可以在精密导轨上前后移动，以改变两束光之间的光程差。M1，M2的背面各有3个螺钉用来调节平面镜的方位。M1的下方还附有2个方向相互垂直的拉簧，松紧它们，能使M1支架产生微小变形，以便精确地调节M1。 在图1所示的光路中，M1’是M1被G1半反射膜反射所形成的虚像。对观察者而言，两相 干光束等价于从M1’和M2反射而来，迈克尔逊干涉仪所产生的干涉花纹就如同M2与M1’之间的空气膜所产生的干涉花纹一样。若M1’与M2平行，则可视作折射率相同、厚度相同的薄膜（此时的为等厚干涉）；若M1’与M2相交，则可视作折射率相同、夹角恒定的楔形薄膜。 1.2单色电光源的非定域干涉条纹 如图2所示，M2平行M1’且相距为d 。点光源S 发出的一束光，对M2来说，正如S’处发出 的光一样，即SG=S’G ；而对于在E 处观察的观察者来说，由于M2的镜面反射，S’点光源如处于S2’处一样，即S’M2=M2S2’。又由于半反射膜G 的作用，M1的位置如处于M1’的位置一样。同样对E 处的观察者，点光源S 如处于S1’位置处。所以E 处的观察者多观察到的干涉条纹，犹如虚光源S1’、S2’发出的球面波，它们在空间处处相干，把观察屏放在E 空间不同位置处，都可以见到干涉花样，所以这一干涉是非定域干涉。 如果把观察屏放在垂直与S1’、S2’连线的位置上，则可以看到一组同心圆，而圆心就是S1’、S2’的连线与屏的交点E 。设在E 处（ES2’=L ）的观察屏上，离中心E 点远处有某一点P ，EP 的距离为R ，则两束光的光程差为
湖南XX学院 电路设计研究型报告 题目：电路综合实验 专业：测控技术与仪器 班级：测控xxxx班 学生组员：郭x(组长)、黄x、余x 指导老师：厉x 日期：2014年6月13日
电路课程研究性实验 实验报告 成员表现评估： 黄X：优秀 余X：优秀 郭X：优秀 （一）实验内容 一、R、L、C元件参数的测量 1.用电压、电流表判别黑匣子元件性质。 2. 用交流电压、电流表及功率表分别测量R、L、C元件交流参数，讨论实验误差引起的原因。 二、正弦电源下电路稳态特性的研究 1.用示波器分别观察R、L、C元件在正弦电源下响应的电压、电流波形。 2.用示波器分别观察R、L、C元件伏安关系曲线。 3. 用示波器分别观察RLC元件串联的在正弦电压情况下感性、容性和电阻性响应的电压、电流波形。 实验员：黄X 余X 郭X 报告及其记录：郭X
（二）．实验目的： 1学习用示波器观察和分析RC，RL，RLC的电路的响应 2 通过电路方波响应波形的观察，判别元件性质 3 学会用电压、电流表判别黑匣子元件性质。 4 学习用三表法测量交流电路的参数及其误差分析 5 了解RLC元件在正弦电压情况下的电压电流波形 6.学习正确选用交流仪器和设备 7.掌握功率表、调压器的使用 8 综合运用所学知识，自主完成实验，提高科学素养，增加实 验动手能力，提高积极思考问题解决问题的能力。 9.通过这次实验，增强了自信心，磨练战胜困难的毅力，提高 解决问题的能力，通过这次实验，增进了对集体的参与意识 与责任心，给今后的工作中带来大的帮助和借鉴。
（三）：实验原理 一、R、L、C元件参数的测量 1. 调压器提供实验电压，电压表监测元件电压，电流表监测元件电流，在被测元件两端并接一只适当容量的试验电容器，若电流表读数增大则被测元件为容性；反之为感性。 实验操作如【1——1】图接线 实验结果 据图将电压表和电流表的示数记录到表-1中 由表格数据可知电路并入一个电容器后电流表的示数变小，故被测元件为感性。
铁电薄膜铁电性能的表征 d 实验目的 了解什么是铁电体，什么是电滞回线以及其测量原理和方法。 实验原理 1.电滞回线 铁电体的极化随外电场的变化而变化，但电场较强时，极化与电场之间呈非线性关系。在电场作用下新畴成核长大，畴壁移动，导致极化转向，在电场很弱时，极化线性地依赖于电场（见图12.2-1），此时可逆的畴壁移动成为不可逆的，极化随电场的增加比线性段快。当电场达到相应于Ｂ点值时，晶体成为单畴，极化趋于饱和。电场进一步增强时，由于感应极化的增加，总极化仍然有所增大（ＢＣ段）。如果趋于饱和后电场减小，极化将循ＣＢＤ段曲线减小，以致当电场达到零时，晶体仍保留在宏观极化状态，线段OD 表示的极化称为剩余极化Ｐr 。将线段ＣＢ外推到与极化轴相交于Ｅ，则线段OE 为饱和自发极化Ｐs 。如果电场反向，极化将随之降低并改变方向，直到电场等于某一值时，极化又将趋于饱和。这一过程如曲线ＤＦＧ所示，OF 所代表的电场是使极化等于零的电场，称为矫顽场Ec 。电场在正负饱和值之间循环一周时，极化与电场的关系如曲线CBDFGHB 所示，此曲线称为电滞回线。 电滞回线可以用图12.2-2的装置显示出来（这是著名的Ｓａｙｅｒ-Ｔｏｙｅｒ电路），以铁电晶体作介质的电容Ｃx 上的电压Ｖ是加在示波器的水平电极板上，与Ｃx 串联一个恒定电容Ｃy （即普通电容），Ｃy 上的电压Ｖy 加在示波器的垂直电极板上，很容易证明Ｖy 与铁电体的极化强度Ｐ成正比，因而示波器显示的图像，纵坐标反映Ｐ的变化，而横坐标Ｖx 与加在铁电体上外电场强成正比，因而就可直接观测到Ｐ-Ｅ的电滞回线。 下面证明Ｖｙ和Ｐ的正比关系，因 y x x y x y C C C C V V ==ωω11 （12.2-1） 式中ω为图12.2-2中电源Ｖ的角频率 d S C x 0εε= ε为铁电体的介电常数，ε0为真空的介电常数，Ｓ为平板电容Ｃx 的面积，ｄ为平行平板间距离，代入（12.2-1）式得： E C S d V C S V C C V y x y x Y x y 00εεεε=== （12.2-2） 根据电磁学 E E E P χεεεεε000)1(=≈-= （12.2-3）
研究型实验报告 院（系）名称机械工程及自动化学院专业名称机械工程及自动化 实验作者学生姓名学生学号第一作者王路明11071172 第二作者马天行11071160 第三作者吴宏宇11071167
钠黄光双线波长差的测量及其应用 王路明11071172 马天行11071160 吴宏宇11071167 摘要：迈克逊干涉仪是一种精密干涉仪，其测量结果可精确到与波长相比拟。本文从实验的原理和方法等方面对用此仪器精确测定钠黄双线差及钠的相干长度进行了讨论， 并用实验数据验证了理论值，达到了预期的效果。 关键词：迈克尔逊干涉仪，双线波长差，钠黄光，光程差，玻璃折射率， 一．实验基本要求 1．掌握迈克尔逊干涉仪的工作原理和结构，学会它的调整方法和技巧； 2．利用干涉条纹变化的特点测定光源波长； 3．了解光源的非单色性对干涉条纹的影响； 4．学会用迈克尔逊干涉仪测透明玻璃片折射率。 二．仪器简介 He 激光器、钠光灯、毛玻璃、扩束镜、千分尺、透明玻璃等迈克尔逊干涉仪、Ne 三．实验原理 迈克尔逊干涉仪是l883年美国物理学家迈克尔逊（A.A.Michelson）和莫雷（E.W.Morley）合作，为研究“以太漂移实验而设计制造出来的精密光学仪器。用它可以高度准确地测定微小长度、光的波长、透明体的折射率等。后人利用该仪器的原理，研究出了多种专用干涉仪，这
些干涉仪在近代物理和近代计量技术中被广泛应用。 1.波长差的测量 钠黄光中包含波长为λ1=589.6nm 和λ2=589.0nm 的两条黄谱线，当用它做光源时，两条谱线形成各自的干涉条纹，在视场中的两套干涉条纹相互叠加。由于波长不同，同级条纹之间会产生错位，当变化两束光的光程差时，干涉条纹的清晰度发生周期性变化 ()() L k I L I ?+=?101cos 1()() L k I L I ?+=?202cos 1 ? ?? ?? ???? ???+???? ????+=L k k L k I I 2cos 2cos 1221021k k k -=? 衬比度：?? ? ????=L k 2cos γ半周期：λ λ?≈ ?22 0L L ? γ 图1.钠黄光双线结构使干涉条纹的衬比度随ΔL 做周期性变化 在视场E 中心处λ 1 和λ2两种单色光干涉条纹相互叠加。若逐渐增大镜M1与M2的间距d ，当λ1得第k1级亮纹和的第k2级暗纹相重合时，叠加而成的干涉条纹清晰度最低，此时增大d ，条纹由逐渐清晰，直到光程差δ的改变达到 22112λ2 1 k λk 2d δ）（+=== （1） 时，叠加而成的干涉条纹再次变得模糊。可得 2112λ1m m λd d 2）（）（+==-（2） 则λ1和λ2的波长差为 Δd 2λλλ-λΔλ2 121= = （3） Δd=d2-d1 ，当λ1和λ2的波长差相差很小时，λ2 λλλλ2 121=+= (λ=589.3nm )， 则可得 d 22 21?=-=? λ λλλ （4）
研究性学习实验报告 课题名称：有关全息投影的研究 班级：1403班 小组组长：郭嘉昕 小组成员：郭京伟段泽华王捷聪孙泽錡 日期：2015年3月
有关全息投影的实验报告
第一部分 有关实验选材的研究 一、实验设计思想 （1）实验目的 通过对比，研究不同材料对于光线的折射和漫反射的效果，并且在其中寻找效果最佳、性价比高的材料，进行下一步实验。 （2）实验原理 当一束平行的入射光线射到粗糙的表面时，表面会把光线向着四面八方反射，所以入射线虽然互相平行，由于各点的法线方向不一致，造成反射光线向不同的方向无规则地反射，这种反射称之为“漫反射”。 （3）实验方法 从成本方面考虑，先将不同材料做成面积的板状模型和立方体状模型，再将我们的光源设备调节到最高亮度，以最佳效果的角度将画面投射到不同的材料上。在同样暗度的房间里，用高度、距离固定的摄影机进行拍摄，再将不同材料的照片转入Photoshop,通过其内置的亮度数值初步判断不同材料的反射效果。将亮度（p）、材料制作的难易程度(q)以及其它视觉效果(w)三项各10分的标准分数按一定比例绘制出总分数，来选取实验材料。
实验测量表格如下： （4）实验仪器：各种实验材料*1、投影光源（4.7英寸）*1、摄像机*1、Windows电脑（Photoshop软件）*1 二、实验过程记录 （1）实验分工 （2）实验步骤
第一步—确定材料。因为我们是初次进行研究，对于具体的实验材料并不能确定，所以我们进行了解后，一共选取了4种材料： 第二步--选取材料。因为我们进行的实验成本非常有限所以我们必须先走向市场，来查看和询问有些材料是否可以被加工和购买到（具体材料价格请见附录）。将他们的难易程度（q）进行量化，10分为很容易得到，1分为基本不可能得到，以此绘制表格： 第三步—对比亮度。在了解了我们选取的材料的基础上，以节约环保为本，我们购买或借到了这四种材料。并选择在2015年3月8日的晚上，在教室里进行亮度测试。我们先将光源设备调节到最大亮度，拍摄的得到了一张照片，再不断尝试不同的角度，以求能用最好的效果反射光源并拍摄下来。我们将五张照片导入电脑，用Photoshop软件分别查看他们的RGM指数（具体RGM指数请见附录），来进行评分，但因为镜子的超好反射效果，我们改进了我们算法，以分段函数的方式来进行得分评判（p）。 评分结果如下
幼儿园区域活动有效性研究课题实验报告 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
幼儿园区域活动有效性研究课题实验报告 一、研究的意义 区域活动，是教师根据教育的目标和幼儿发展的水平有目的的创设活动环境，投放活动材料，让幼儿按照自己的意愿和能力以操作摆弄为主的方式进行个别化的自主学习的活动。它是教师从幼儿的兴趣出发，为使幼儿行高效学习，获最佳发展而精心设计的环境；它可以让幼儿自由地进出各个区域，开展游戏活动；它有着相对宽松的活动气氛，灵活多样的活动形式，能满足幼儿发展的不同需要。新《纲要》中指出：幼儿园应为幼儿提供健康、丰富的生活和活动环境，满足他们多方面发展的需要，使他们在快乐的童年生活中获得有益身心发展的经验。尊重幼儿身心发展规律和学习特点，以游戏为基本活动，保教并重，关注个别差异，促进每个幼儿富有个性的发展，而区域活动正符合这一要求。 二、研究目标 1、提供给幼儿更多的自主发展和活动空间，不断发挥区域活动的实效性，使幼儿的综合智能、创新意识及个性潜能得到充分的发展。 2、幼儿在认知、艺术、情感、能力等方面得到发展，同时幼儿间的个体差异得到缓解，幼儿的智力长项得到肯定，解决问题的能力、创造能力增强，每个孩子都有不同程度的提高，使整体素质得到发展。 3、树立教师正确的教育观念，有观察、指导、创设、组织、设计活动的技巧，通过创造——学习——再创造，创设适合幼儿发展的良好环境，使教育工作达到最佳效果。 三、研究内容
（一）探讨区域活动中教师的观察与记录方法。 （二）运用多种方式，提升活动效果。 注意运用分离式、插入式、整合式三种方式，加强指导语的艺术性，引导幼儿积极主动的活动，不断提升活动效果。一般来说，小班前期突出直观性、趣味性，因为小班幼儿年龄小，理解语意的能力差，因以游戏活动为主，运用“插入式”（同一目标分出许多活动穿插进行）的活动为多。要求教师运用生动形象的、富有趣味的语言去启发引导幼儿主动参与活动。小班后期，中班大班初期，运用“整合式”（各种目标整合在同一活动中）为主，教师就要运用启发性、建议性的语言来指导引导孩子们，主动的去参与活动。大班后期运用“分离式”为主，教师在抛给孩子的指导语要趋于理性，使幼儿从中能悟出一定的道理。 （三）针对幼儿个性化特征指导的策略。 首先，根据幼儿的个体差异，进行个别辅导。对较特殊的幼儿进行跟踪指导。对兴趣单一的幼儿进行个别交谈。其次，注意材料投放的层次性，以满足不同发展水平幼儿的需要，在同一活动区里教师提供的材料千万不能“一刀切”，不但应考虑到不同水平幼儿的需要，还应考虑区域设置的教育目标，做到材料提供的层层递进。再次，根据小中大班的年龄特征，适当的安排游戏内容和教学内容。 四、研究对象与方法 （一）研究对象 幼儿园小四班、中四班、大四班共105名幼儿 （二）研究方法
《信号与系统》课程研究性学习手册
专题一信号时域分析 1. 基本信号的产生，语音的读取与播放 【研讨内容】 1) 生成一个正弦信号，改变正弦信号的角频率和初始相位，观察波形变化； 2) 生成一个幅度为1、基频为2Hz 、占空比为50%的周期方波， 3) 观察一定时期内的股票上证指数变化，生成模拟其变化的指数信号， 4) 录制一段音频信号，进行音频信号的读取与播放 【题目分析】 ⑴正弦信号的形式为Acosg o t+书)或Asin (3 o t+，分别用MATLAB 的内部函数cos 和sin 表示，其调用形式为y A* cos(w0* t phi)、y A*sin(wo*t phi)。生成正弦信号为y=5sin(t), 再依次改变其角频率和初相，用matlab 进行仿真。 ⑵幅度为1 ,则方波振幅为0.5 ,基频wO=2Hz ,则周期T=pi ,占空比为50% , 因此正负脉冲宽度比为 1 。 (3) 将波形相似的某一段构造成一个指数函数, 在一连续时间内构造不同的2~3 个不同指数函数即可大致模拟出其变化。 (4) 录制后将文件格式转化为wav ,再用wavread 函数读取并播放,用plot 函数绘制其时域波形。 【仿真】 ( 1 ) 正弦信号 正弦信号 1 ： A=1;w0=1/4*pi;phi=pi/16;
t=-8:0.001:8; xt 仁A*si n(w0*t+phi); plot(t,xt1) title('xt 仁si n( 0.25*pi*t+pi/16)') 正弦信号2 (改变1中频率) A=1;w1=1/4*pi;w2=1*pi;phi=pi/16; t=-8:0.001:8; xt 1= A*si n(w1*t+phi); xt2=A*si n(w2*t+phi); plot(t,xt1,t,xt2)
我的课题是做铁电材料，相关的电分析化学知识不太多，但是我们要用到铁电仪对材料的铁电性质做一个表征，也不知道算不算电分析的范畴，节选一些内容向田丹碧老师做一下汇报------写在前面的话 铁电体是这样一类晶体:在一定温度范围内存在自发极化,自发极化具有两个或多个可能的取向,其取向可能随电场而转向.铁电体并不含“铁”,只是它与铁磁体具有磁滞回线相类似，具有电滞回线，因而称为铁电体。在某一温度以上，它为顺电相，无铁电性，其介电常数服从居里-外斯（Curit-Weiss）定律。铁电相与顺电相之间的转变通常称为铁电相变，该温度称为居里温度或居里点Tc。铁电体即使在没有外界电场作用下，内部也会出现极化，这种极化称为自发极化。自发极化的出现是与这一类材料的晶体结构有关的。 晶体的对称性可以划分为32种点群。在无中心对称的21种晶体类型种除432点群外其余20种都有压电效应，而这20种压电晶体中又有10种具热释电现象。热释电晶体是具有自发极化的晶体，但因表面电荷的抵偿作用，其极化电矩不能显示出来，只有当温度改变，电矩（即极化强度）发生变化，才能显示固有的极化，这可以通过测量一闭合回路中流动的电荷来观测。热释电就是指改变温度才能显示电极化的现象，铁电体又是热释电晶体中的一小类，其特点就是自发极化强度可因电场作用而反向，因而极化强度和电场E 之间形成电滞回线是铁电体的一个主要特性。 自发极化可用矢量来描述，自发极化出现在晶体中造成一个特殊的方向。晶体红，每个晶胞中原子的构型使正负电荷重心沿这个特殊方向发生位移，使电荷正负中心不重合，形成电偶极矩。整个晶体在该方向上呈现极性，一端为正，一端为负。在其正负端分别有一层正和负的束缚电荷。束缚电荷产生的电场在晶体内部与极化反向（称为退极化场），使静电能升高，在受机械约束时，伴随着自发极化的应变还将使应变能增加，所以均匀极化的状态是不稳定的，晶体将分成若干小区域，每个小区域称为电畴或畴，畴的间界叫畴壁。畴的出现使晶体的静电能和应变能降低，但畴壁的存在引入了畴壁能。总自由能取极小值的条件决定了电畴的稳定性。 实验原理及其实验仪器 1、铁电体的特点 （1）电滞回线 铁电体的极化随外电场的变化而变化，但电场较强时，极化与电场之间呈非线性 关系。在电场作用下新畴成核长，畴壁移动，导致极化转向，在电场很弱时，极化线性地依赖于电场见图(12.2-1) ,此时可逆的畴壁移动成为不可逆的，极化随电场的 增加比线性段快。当电场达到相应于B点值时，晶体成为单畴，极化趋于饱和。电场进一步增强时，由于感应极化的增加，总极化仍然有所增大(BC)段。如果趋于饱和后电场减小，极化将循 CBD段曲线减小，以致当电场达到零时，晶体仍保留在宏观极化状态，线段OD表示的极化称为剩余极化Pr。将线段CB外推到与极化轴相交于E，则线段OE 为饱和自发极化Ps。如果电场反向，极化将随之降低并改变方向，直到电场等于某一值时，极化又将趋于饱和。这一过程如曲线DFG所示，OF所代表的电场是使极化等于零的电场，称为矫顽场 Ec。电场在正负饱和度之间循环一周时，极化与电场的关系如曲线CBDFGHC所示此曲线称为电滞回线。
研究性实验报告 迈克逊干涉
迈克尔逊干涉 摘要：迈克尔逊干涉仪是一个设计非常巧妙的分振幅双光束干涉装置，有光源发出的光，经过分光束镜分成相互垂直的两束光；它们反射回来又经分光束镜相遇发生干涉，其光路实际上是在M1、M2’之间形成了一个空气薄膜，并且这个薄膜的厚度和形状可以根据需要而变化，光源，物光，参考光和观察屏四者在布局上彼此完全分开，每一路都有充分的空间，可以安插其他器件进行调整测量，测量上有很大的灵活性，加上精密的机械传动和读数测量系统，迈克尔逊干涉仪构成了现代各种干涉仪的基础，迈克逊干涉仪既可以使用点光源，也可以使用扩展光源，既可以观察非定域干涉条纹，也可以研究定域干涉条纹，既可以实现等倾干涉，也可以获得等厚干涉条纹。本实验利用迈克尔逊干涉仪来测量氦氖激光波长。 一、实验目的 1.了解迈克尔逊干涉仪的结构和调整方法； 2.观察等倾干涉现象； 3.测量氦氖激光波长。 二、实验仪器 迈克尔逊干涉仪，氦氖激光器，小孔，扩束镜，毛玻璃 三、实验原理 1.仪器光路原理 1 G1和G2是两块平行放置的平行平面玻璃板，它们的折射率和厚度都完全相同。G1的背面镀有半反射膜，称作分光板。G2称作补偿板。M1和M2是两块平面反射镜，它们装在与G1成45o角的彼此互相垂直的两臂上。M2固定不动，M1可沿臂轴方向前后平移。 由扩展光源S发出的光束，经分光板分成两部分，它们分别近于垂直地入射在平面反射镜M1和M2上。经M1反射的光回到分光板后一部分透过分光板沿E的方向传播，而经M2反射的光回到分光板后则是一部分被反射在E方向。由于两者是相干的，在E处可观察到相干条纹。 光束自M1和M2上的反射相当于自距离为d的M1和M2ˊ上的反射，其中M2ˊ是平面镜M2为分光板所成的虚像。因此，迈克尔逊干涉仪所产生的干涉与厚度为d、没有多次反射的空气平行平面板所产生的干涉完全一样。经M1反射的光三次穿过分光板，而经M2反射的光只通过分光板一次，补偿板就是为消除这种不对称性而设置的。 双光束在观察平面处的光程差由下式给定： Δ＝2dcosi 式中：d是M1和M2ˊ之间的距离，i是光源S在M1上的入射角。
太阳能电池特性测量实验 第一作者：陈思远第二作者：贺忠良 摘要：本文以“太阳能电池特性测量”为主要内容，在魏玉叶老师的指导下，成功完成了实验，先介绍了太阳能电池的发展背景，然后介绍了实验的基本原理与过程，而后进行了数据处理，并对试验中可能产生的误差进行了分析，介绍了实验经验，并提出实验细则改进方案。 关键词：太阳能电池特性 一、实验目的 1、学会太阳能暗伏安特性的测量 2、测量太阳能电池的开路电压和光强之间的关系 3、测量太阳能电池的短路电流和光强之间的关系 4、太阳能电池的输出特性的测量 二、实验原理 1、太阳能电池 太阳能电池利用半导体P-N结受光照射时的光伏效应发电，太阳能电池的基本结构就是一个大面积平面P-N结。其结构如图1所示 当光电池受光照时，部分电子被激发而产生电子-空穴时，在集结区激发的电子和空穴分别被势垒电场推向P区和N区，使N区有过量的电子带负电，P区有过量的空穴带正电。P-N 结两端形成电压，这就是光伏效应。 在一定的光照条件下，改变太阳能电池的负载电阻大小，测量其输出电压和电流得到输出伏安特性曲线如图2实线所示，太阳能电池的输出功率为输出电压与输出电流的乘积，同样的电池及光照条件，负载电阻大小不一样时，输出的功率是不一样的。若以输出电压为横坐标，输出功率为纵坐标，
绘出的P-V 曲线如图2点划线所示。其中负载电阻为零时测得的最大电流I SC 称为短路电流。负载断开时测得的最大电压V OC 称为开路电压。输出电压与输出电流的最大乘积值称为最大输出功率P max 。 填充因子是表征太阳电池性能优劣的重要参数，其值越 大，电池的光电转换效率越高，一般的硅光电池FF 值在0.75~0.8之间。 填充因字的定义为： sc oc I V P F F ?=?max （1） 转换效率ηs 定义为： %100(%)max ?=in s P P η（2） 其中P in 为入射到太阳能电池表面的光功率。 理论分析及实验表明，在不同的光照条件下，短路电流随 入射光功率线性增长，而开路电压在入射光功率增加时只略微增加，如图3所示。 硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳 能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。 单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实 验室里最高的转换效率为24.7%，规模生产时的效率可达到15%。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位。 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较，成本低廉，而效率
铁电体 铁电体是指可以产生自发极化并且自发极化可以随外电场的变化而发生转向的电介质材料,铁电体包含于压电体，压电体是指能够产生压电效应及逆压电效应的电介质材料，晶体具有压电性的前提是点群结构是非中心对称的。结构中心对称的晶体发生形变后，其正电荷和负电荷中心仍然重合，不具备产生压电效应及逆压电效应的条件。因为正负离子产生相互位移的结果是相互抵消的，所以只有不具备中心对称结构的晶体才具有压电效应可以成为压电晶体，但并不是具有压电效应的点群结构都可以产生自发极化强度，因为很多晶体的压电效应都是在某个特定方向产生的，说明该晶体的点群结构只在某个特定方向上非中心对称。这就是说所有铁电体都是压电体，但压电体不一定是铁电体，比如石英，四硼酸锂等著名的压电体都不是铁电体[12]。 图1-2 电介质晶体分类 在晶体学的32种点群中，有21种点群是非中心对称的，它们分别是1、2、m、222、2m m、4、4、422、4m m、3、32、422、3m、6、6、622、6m m、6m2、23、43m、432。在这21种点群中，属于432点群的晶体至今未发现压电效应，这可能是由于432点群具有很高的轴对称性造成的，在这21种非中心对称的点群中有10种点群的晶体可能具有自发极化，它们是1、2、m、m m2、4、4m m、3、3m、6、6m m，并且在这10种点群晶体中自发极化还会随着温度的变化而发生改变，如果热胀冷缩效应足够大，那么温度的变化会导致应变的产生，这就是热释电效应，所以铁电体一定是属于可以产生自发极化的这10个点群范围内的[13]，图1-2中给出了几种晶体之间的关系。 铁电体的本质特性是可以产生自发极化，自发极化的产生是由于晶胞内部正负电荷中心不重叠而形成电偶极矩的体现，铁电体呈现自发极化状态，在其正负端面分别出现一层符号相反的束缚电荷使其净电压发生变化。当铁电体受到机械束缚或外界条件发生变化时自发极化状态也将发生变化，所以自发极化的状态是不稳定的，也不是一致有序的。在铁电体的研究理论中就将铁电体内部分为许多小区域，每个小区域内的自发极化具有相同的方向，不同小区域内自发极化的方
系 统 稳 定 性 的 研 究 的 实 验 报 告 学院：机械工程学院 班级：09级过控（2）班 姓名：周军 学号：12009240361
实验三 系统稳定性的研究 一． 目的要求 1. 验证自动控制系统中：增加开环放大系数使系统的震荡加剧，以致于不稳定。 2. 控制系统中时间常数错开，可以提高系统的临界稳定放大倍数。 二． 实验仪器、设备、工具及材料 三． 实验原理和设计 应用模拟电路来模拟典型三阶系统。 线性控制系统稳定的重要条件是：他的微分方程式的特征方程的根都是负实数的复数，亦及：全部根都位于S 复平面的左半面。 WK(S) = ) 1)(1)(1(3213 21+++S T S T S T K K K K a =)1)(1)(1(321+++S T S T S T K (K ɑ ) 其闭环特征方程式为： T 1T 2T 3S 3+(T 1T 3+T 1T 2+T 2T 3)S 2+(T 1+T 2+T 3)S+K+1=0 四． 实验内容和步骤 在下列各组参数下，调节K ɑ，观察阶跃响应；求出系统临界稳定之K ɑ值。 ① R1=400K ，C1=5μF ，R2=361K ，C2=1μF ，R3=400K ，C3=1μF 。 ② C1=0.25μF ，R1、R2、R3、C2、C3同①。 ③C1=0.1μF ， R1、R2、R3、C2、C3同①。 系统方框图如图1所示
图6-1 系统方框图 系统接线图如图6-2所示: 图6-2 系统模拟接线图 由于学号后三位是：361，所以将在下列计算中运用到: 111T R C = 222T R C = 333T R C = K1=R1/R3=3.61 K3=R3/R03=3.61 2202K R /R 1.5== 系 统 稳 定 性 的 电 路 图 如 下 所 示 ： ① R1=400K ，C1=5μF ，R2=361K ，C2=1μF ，R3=400K ，C3=1μF ，Ro=100K T1=R1C1=361*5*10^-3=1.805 T2=R2C2=5*10*10^-3=0.05 T3=R3C3=361*10^-3=0.361 带入b)中数据闭环传递函数得： 0.13S 3+1.26S 2+2.6S+27.12K a +1=0或S 3+9.15S 2+19.25S+193.3K a +7.6=0 由劳斯判据可求出系统稳定的开环增益： s 3 1 19.25 s 2 9.12 193.3K a +7.6 s 1 175.56-193.3Ka+7.6/9.12 0 s 0 193.3K a +7.6 R 1 R 2 R 3 U r R 0 C 1 R 0 C2 C 3 U C R 0 －K 1 K ɑ －K 2 －K 3
基础物理实验研究性报告 课题名称平行光管法测薄透镜焦距院系能源与动力工程学院 第一作者 第二作者 第三作者
目录 摘要 (3) 关键词 (3) 1. 实验目的 (3) 2. 实验原理 (3) 1)测量凸透镜焦距 (4) 2)测量凹透镜焦距 (5) 3. 实验仪器 (5) 4. 实验步骤 (6) 1)等高共轴调节 (6) 2)测量凸透镜焦距 (6) 3)测量凹透镜焦距 (6) 5. 数据记录 (7) 1) 测量凸透镜的焦距f1 (7) 2) 测量凸透镜的焦距f2 (7) 3) 测量凹透镜的焦距f3 (7) 6. 数据处理 (8) 1) 测量凸透镜的焦距f1 (8) 2) 测量凹透镜的焦距f3 (9) 7. 误差分析 (10) 8. 讨论 (11) 1)对误差来源的进一步分析 (11) 2)对实验仪器的改进建议 (12) 3)对教学改革的建议 (13) 9. 实验原始数据 (14) 参考文献 (13)
摘要 透镜是光学仪器中最重要、最基本的元件，一般由玻璃、塑料透明材料制作而成。常用的透镜主要有凸透镜与凹透镜两大类。焦距是反映透镜特性的一个重要参数，因此准确测量透镜的焦距则显得很重要。实验室测量透镜焦距的方法有自准直法、物距像距法、共轭法、平心光管法。本文将利用平行光管法测量两种透镜的焦距，并对实验误差作简单分析，同时还给出了我们对于实验操作经验总结以及仪器改进方面的建议。 关键词 薄透镜焦距、等高共轴调节、平行光管 1.实验目的 （1）掌握简单光路的调整方法——等高共轴调整； （2）学习用平行光管法测量凸透镜以及凹透镜焦距； （3）学习消除系统误差或减小随机误差的方法； 2.实验原理 薄透镜是指透镜的中心厚度d远小于其焦距f（d<
相关主题
文本预览