第23卷 第5期2008年10月
实 验 力 学
J OU RNAL OF EXPERIM EN TAL M ECHANICS
Vol.23 No.5
Oct.2008
文章编号:100124888(2008)0520469206
脊状表面减阻特性的风洞试验研究
刘占一,宋保维3,胡海豹,黄桥高,黄明明
(西北工业大学航海学院,西安710072)
摘要:利用热线风速仪,对光滑表面和多个脊状表面在低速风洞中进行了表面流场测试。基于测得的边界层速度分布数据,利用对数律区速度分布公式,编程分别计算出光滑表面和脊状表面的壁面摩擦速度和虚拟原点。研究发现,脊状表面最大减阻量达13.5%;有减阻效果的脊状表面使边界层速度曲线上移、湍流强度下降;与光滑表面相比,脊状表面的位移厚度和动量损失厚度明显减小,也表明脊状表面具有减阻效果;位移厚度和动量损失厚度减少量随槽间距s+的增加呈现先变大后变小的趋势,在s+=12时达到最大。
关键词:脊状表面;热线风速仪;摩擦速度;减阻量
中图分类号:O357 文献标识码:A
0 引言
目前的各种湍流减阻方法中,脊状表面减阻技术以其减阻效果显著和易于推广使用的特点,被公认最具使用潜力。该技术起源于仿生学对鲨鱼等鱼类表皮的研究,通过在航行体外表面加工具有一定形状尺寸的脊状结构,来达到很好的减阻效果。该项技术在国外已投入了实际应用,如空中客车将A320试验机表面的约70%贴上脊状表面薄膜,获得了节油1%～2%的效果;NASA兰利中心在Learjet型飞机上开展的类似飞行试验显示,脊状表面的减阻量约为6%左右。
脊状表面减阻的物理机制在于:脊状表面与顺流向的“反向旋转涡对”作用,产生“二次涡”。“二次涡”的产生和发展削弱了“反向旋转涡对”的强度,进而抑制了湍流猝发的形成。脊状表面流场理论研究发现,脊状表面的粘性底层厚度比平板的要厚得多,表明在脊状表面近壁区存在着低速流层,使得边界层外层高速流不直接与壁面接触,而从低速流层上流过,降低了壁面法线方向的速度梯度,从而产生了减阻效果[1,2]。
近些年,为了从微观流动结构方面研究脊状结构的减阻原理,PIV、LDV和热线风速仪等设备越来越多的被应用在减阻研究中。与以前使用测力天平等设备直接测量阻力不同,这些设备测得的是脊状结构表面流场的特性参数,需要计算出壁面摩擦速度,才能间接给出定量的减阻效果。Ant hony Ken2 dall等在文献[3]中提出用Musker和Spalding公式求摩擦速度;D.Hoo shmand等在文献[6]中提到用Clauser方法求摩擦速度。这些方法都要求准确测得包括粘性底层在内的边界层内层速度分布,但是对数律公式仅需要边界层对数律区的速度分布即可。由于准确测量粘性底层比较困难,因此笔者考虑利用对数律区速度分布公式,通过拟合求摩擦速度。
本文利用热线风速仪测量了五种不同尺寸的脊状结构表面流场,不仅从速度分布、湍流度分布方面3收稿日期:2008203218;修订日期:2008210206
基金项目:国家自然科学基金面上项目(10672136);国家自然科学基金重点项目(50835009)资助
通讯作者:宋保维(1963-),男,教授,目前主要研究方向:水下航行器设计、制造,流体力学,系统工程理论及其应用,计算机辅助设计与制造,机电一体化与机器人技术等。E2mail:songbaowei@https://www.doczj.com/doc/6e10121433.html,
定性的说明了其减阻效果,还通过对数律区速度分布公式,编程计算出了摩擦速度,从而给出了具体的减阻量。
1 试验设备及方法
试验在吸式小型低速风洞中进行。风洞风速可在0～15m/s 范围内连续变化。当风洞中心流速为5m/s 时,背景湍流度小于2%。风洞试验段由有机玻璃制成,截面为400mm ×100mm 的矩形,侧面开有窗口用以更换试验板。试验采用TSI 公司的热线风速仪测量流场中流速分布及湍流统计平均量,探针使用前要用标定仪进行标定。试验测试对象为光滑平板以及五块有对称V 型脊状结构的平板,外形尺寸相同,均为400mm ×300mm ×15mm ,材料均为有机玻璃。脊状结构的峰高h 和槽间距s 相等,即h/s =1。五种脊状结构尺寸分别为:0.5mm 、0.65mm 、0.8mm 、0.9mm 和1.0mm
。
试验中分别测量光滑表面和脊状表面同一位置处垂直方向的平均流速分布。热线测量的位置选择在风洞宽度方向的中心线上,以尽量减少洞壁干扰,测量位置距离试验板前端L 1=300mm ,距离风洞发展段前端L 2=4300mm (如图1所示)。试验中利用固定在坐标架上的螺旋机构移动热线探针,最小刻度为0.01mm 。为了消除螺旋机构的行程误差,测速过程是距离试验板表面由近到远连续进行的。探针与平板最小距离为0.3mm ,这个距离是靠最小刻度为0.1mm 的工具显微镜确定的。试验测量了距离试验板表面(脊状表面为脊状结构顶部)0.3mm 到50mm (风洞中心)之间不等距的32个点。热线采样频率为50000Hz ,采样时间20s ,样本的采样点数为1000000个。实验的来流速度为5m/s
。2 风洞流场品质标定
在来流速度5m/s 的情况下,首先测量了风洞试验段流向方向两个测量位置(1号点和2号点)的边界层平均速度分布、湍流度分布(如图3和图4),其中2号点距离试验板前端100mm ,1号点距离2号
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点100mm 。由图可见,两个测量位置的边界层平均速度分布、湍流度分布曲线重合度相当高,湍流核心区湍流度低于1%,可证明试验段处流场已充分发展。
试验中,还对2号点边界层平均速度分布进行了3次重复测量,重复测量的误差在2%以内,保证了后面试验的测量精度。
3 结果分析
3.1 摩擦速度及虚拟原点的确定
根据所查阅的资料,利用流向平均速度分布曲线求摩擦速度和虚拟原点,通常采用粘性底层中的速度点,通过公式y +=u +求得[3]。但对于此次实验,由于实验条件的限制,最靠近壁面时,探针距壁面尚有0.3mm ,很可能没有达到粘性底层,因此该方法不适于在本次实验中使用。本实验采用方法如下:对
数律区速度分布公式为u +=1γ
ln y ++B [4],γ为卡门常数,取值范围0.41～0.42[5],本实验中取0.41,且不随实验条件变化;B 值随实验条件变化,对于光滑表面,B 值为5.5,对于脊状表面,B 值在5.5上下变化。u +为无量纲速度,u +=u u 3
;y +为离开壁面的无量纲高度,y +=(y -y 0)u 3ν,ν为流体介质(此处为空气)的运动粘性系数,本实验中取1.5×10-5m 2/s ,y 0为虚拟原点的坐标[6],对光滑表面,y 0=0;对脊状表面,坐标原点定义在脊状结构的顶部,因此y 0为负值。
定义函数f (y ,u )=u +-1γln y +-B =u u 3
-1γln (y -y 0)u 3ν-B ,在对数律区取若干点(y 1,u 1),(y 2,u 2),(y 3,u 3)…,分别对u 3,y 0,B 在某一范围内以固定步长连续取值,编程计算当∑n
i =1f 2(y i ,u i )最小时,u 3,y 0,B 的值即为所求,u 3,y 0,B 所能达到的精度取决于步长的大小。对数律区范围为(30～70)≤y +,y δ≤0.2,据此估算,本文取点范围为3mm ≤y ≤10mm ,而后面的结果也印证了所取点确实在对
数律区。计算结果如表1所示。减阻量是通过比较脊状结构表面和光滑表面的壁面剪切力τ得到的,
τ=ρu 23。
表1 程序计算结果
Tab.1 Result f rom program 光滑表面
s =0.5mm s =0.65mm s =0.8mm s =0.9mm s =1.0mm u 3(m/s )
0.2280.2120.2180.2160.2220.213B
5.5
6.476.426.465.876.45y 0(mm )0-0.5
-0.65-0.8-0.9-1.0减阻量
13.5%8.58%10.25% 5.2%12.7% 由公式y +=y u 3
ν,五种脊状结构中,y =3mm 时对应最小的y +=3×10-3×0.2121.5×10-5
=42.4>30,而从边界层速度分布得出边界层厚度为50mm ,可见3mm ≤y ≤10mm 的范围在对数律区。
从计算结果来看,虚拟原点的位置均在脊状结构的最底部。实验所用的几种脊状表面摩擦速度相比光滑表面均有不同程度的减小,而截距值,即B 值相比光滑表面均有不同程度的增加,这些都说明脊状表面具有减阻效果。通过比较壁面剪切力,实验得到的最大减阻量为13.5%。
3.2 流向平均速度曲线
图5给出了5m/s 风速下光滑表面和脊状表面边界层内层的流向平均速度分布。横轴表示距表面的垂直距离,纵轴表示流向平均速度,且均进行了无量纲化处理,y +=y u 3
ν,u +=u u 3
。从图中可见,脊状表面的速度分布曲线相比光滑表面有明显上移,反映出脊状表面具有一定的减阻效果。
174第5期 刘占一等:脊状表面减阻特性的风洞试验研究
3.3 湍流强度曲线
图6给出了5m/s 风速下光滑表面和脊状表面边界层内层湍流强度分布曲线。由图可见,脊状表面的湍流强度在整个边界层内层范围相比光滑表面都有了明显的降低,在y +<30的近壁区降低尤为明显。湍流强度的降低说明脊状结构的存在,能使近壁区流体流动趋于安静,速度梯度减小,从而实现减阻
。
3.4 位移厚度和动量损失厚度
位移厚度δ1利用公式δ1=∫∞01-u U d y 计算,动量损失厚度δ2利用公式δ2=∫∞0u U
1-u U d y 计算,其中u 为当地时均速度;U 为边界层以外的流速,在此即风洞中心流速。位移厚度和动量损失厚度分别表示的是通过的流体流量的减少程度和通过的流体动量的减少程度,如果脊状表面有减阻发生,则位移厚度和动量损失厚度相比光滑表面均应该减小。计算结果如表2。
表2 光滑表面和脊状表面位移厚度和动量损失厚度计算结果
Tab.2 Result about displacement thickness and momentum thickness of smooth and riblet surface 光滑表面
s =0.5mm s =0.65mm s =0.8mm s =0.9mm s =1.0mm δ1(mm )
6.0955 5.3621 5.2121 5.0690 5.2512 5.2759δ1减少量
12.03%14.49%16.84%13.85%13.44%δ2(mm )
4.6695 4.1336 4.0128 3.9177 4.0277 4.0789δ2减少量11.47%14.06%16.1%13.74%12.65%
结果反映出位移厚度和动量损失厚度的减少量都在10%以上,表明脊状表面具有减阻效果。
3.5 槽间距s 对减阻量、位移厚度减少量、动量损失厚度减少量的影响规律
图7给出了槽间距s 的无量纲尺寸与减阻量、位移厚度减少量、动量损失厚度减少量之间的关系。由图可见,位移厚度减少量和动量损失厚度减少量随s +的变化规律基本一致,呈现先增大后减小的趋势,在s +≈12时达到最大。位移厚度减少量和动量损失厚度减少量都可以定性的反应出减阻效果,这样的规律与已有的研究[2,7]也是一致的。
而减阻量随s +的变化显得没有规律,与已有的研究并不一致,可能有两方面原因:一是本次试验测试数据偏少,无量纲化后的s +尺寸范围较小,未能发现规律;二是减阻量的计算依赖的是壁面剪切力的
274 实 验 力 学 (2008年)第23卷
比较,文中壁面剪切力是通过对速度曲线进行拟合求摩擦速度得到的,拟合过程会产生一些误差。因此在以后的研究中,期望从这两方面进行改进,以发现减阻量随s +的变化规律
。
图7 无量纲尺寸
Fig.7 Non 2dimension size
4 结论
(1)利用对数律速度分布公式,通过编程计算,得到了摩擦速度和虚拟原点,给出了脊状表面的具体减阻量,最大减阻量达到13.5%;
(2)从边界层流向平均速度分布以及湍流强度分布曲线,可以看出相比光滑表面,脊状表面的速度曲线明显上移,湍流强度明显降低,减阻效果明显;
(3)通过比较,发现脊状表面的位移厚度和动量损失厚度相比光滑表面均有明显减小,也表明了脊状表面的减阻效果。
本文对五种不同脊状结构表面进行了风洞试验研究,得出了减阻脊状表面的流场特性,并从剪切力的角度得到了具体减阻量。以后的研究中,期望对更多不同尺寸脊状结构的减阻效果进行研究,最终获得减阻量随脊状结构尺寸变化的规律。
参考文献:
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Hydrodynamics.Beijing :Tsinghua University Press ,1998(in Chinese ))
[2] Wei T ,Schmidt R ,McMurtry https://www.doczj.com/doc/6e10121433.html,ment on the Clauser Chart Method for Determining the Friction Velocity[J ].
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3834.
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[5] 樊星,姜楠.用平均速度剖面法测量壁湍流摩擦阻力[J ].力学与实践,2005,27(1):28-30(Fan Xing ,Jiang Nan.
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374第5期 刘占一等:脊状表面减阻特性的风洞试验研究
474 实 验 力 学 (2008年)第23卷 Experiment Investigation on the Drag2reduction Characteristics
above Riblet Surface in Wind Tunnel
L IU Zhan2yi,SON G Bao2wei,HU Hai2bao,HUAN G Qiao2gao,HUAN G Ming2ming
(College of Marine,Nort hwestern Polytechnical University,Xi’an710072,China)
Abstract:Exterior flow field measurement above smoot h and different riblet surfaces was carried out in a low speed wind t unnel by means of hot2wire anemomet ry.Wall f riction velocity and virt ual origin of smoot h and riblet surface were obtained respectively based on t he measured velocity dist ribution and velocity dist ribution formula of logarit hm region.Result s show t hat drag reduction of t he riblet surface can reach13.5percent;velocity dist ribution curve of boundary layer moves up and t urbulent intensity descends evidently on riblet surfaces due to t he drag https://www.doczj.com/doc/6e10121433.html,paring wit h smoot h surface,t he displacement t hickness and moment um t hickness of riblet surface minish obviously, which bears out t he drag reduction effect of riblet surface indeed.The decrement of displacement t hickness and moment um t hickness rises first and t hen falls along wit h t he increase of space between grooves.The peak value appears when s+=12.
K eyw ords:riblet surface;hot2wire anemomet ry;friction velocity;drag reduction quantity
实验系列二、光敏电阻特性测试实验 光通路组件 图1-2 光敏电阻实验仪光通路组件 功能说明： 分光镜：50%透过50%反射镜，将平行光一半给照度计探头，一半给等测光器件，实验测试方便简单，照度计可实时检测出等测器件所接收的光照度。 1、实验之前，J4通过彩排线缆与光通路组件的光源接口相连，连接之后电路部分方可对光源对行控制。光照度计与照度计探头相连（颜色要相对应） 2、BM2拨向上时，光源发光为脉冲光，脉冲宽度由“脉冲宽度调节电位器”进行调节（用于做光敏电阻时间响应特性实验）。 一、实验目的 1、学习掌握光敏电阻工作原理 2、学习掌握光敏电阻的基本特性 3、掌握光敏电阻特性测试的方法 4、了解光敏电阻的基本应用 二、实验内容 1、光敏电阻的暗电阻、暗电流测试实验 2、光敏电阻的亮电阻、亮电流测试实验 3、光敏电阻光电流测试实验； 4、光敏电阻的伏安特性测试实验 5、光敏电阻的光电特性测试实验 6、光敏电阻的光谱特性测试实验 7、光敏电阻的时间响应特性测试实验 8、精密的暗激发开关电路设计实验 三、实验仪器 1、光敏电阻综合实验仪 1个 2、光通路组件 1套 3、光照度计 1台 4、2#迭插头对（红色，50cm ） 10 根 5、2#迭插头对（黑色，50cm ） 10根 6、三相电源线 1根 7、实验指导书 1本 8、20M 示波器 1台
四、实验原理 1. 光敏电阻的结构与工作原理 它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没有极性。无光照时，光敏电阻值很大，电路中电流很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值急剧减小，电路中电流迅速增大。 2. 光敏电阻的主要参数 光敏电阻的主要参数有： (1)光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻， 此时流过的电流称为暗电流。 (2)光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。 (3)亮电流与暗电流之差称为光电流。 3. 光敏电阻的基本特性 (1) 伏安特性 在一定照度下，流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系称为光敏电阻的伏安特性。图2-2为硫化镉光敏电阻的伏安特性曲线。由图可见，光敏电阻在一定的电压范围内，其I-U 曲线为直线。 （2）光照特性 光敏电阻的光照特性是描述光电流I 和光照强度之间的关系，不同材料的光照特性是不同的，绝大多数光敏电阻光照特性是非线性的。图2-3为硫化镉光敏电阻的光照特性。 (3) 光谱特性 光敏电阻对入射光的光谱具有选择作用，即光敏电阻对不同波长的入射光有不同的灵敏度。光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光敏电阻的光谱特性，亦称为光谱响应。图2-4 为几种不同材料光敏电阻的光谱特性。 对应于不同波长，光敏电阻的灵敏度是不同的，而且不同材料的光敏电阻光谱响应曲线也不同。 五、实验步骤 1、光敏电阻的暗电阻、暗电流测试实验 （1）将光敏电阻完全置入黑暗环境中（将光敏电阻装入光通路组件,不通电即为完全黑暗）,使用万用表测试光敏电阻引脚输出端，即可得到光敏电阻的暗电阻R 暗。 (注：由于光敏电阻个性差异，某些暗电阻可能大于200M 欧，属于正常。) （2）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。 4030 2010 I / m A 10010001 x 500 mW 1001 x 200 101 x 0.05 0.100.150.200.250.300.350.40I / m A S r / (%) 20 40 60 80 100 0 1.53
低速翼型绕流流动特性实验 （一） 实验目的 掌握测定物体表面压力分布的方法，计算机翼升力系数，压差阻力系数,了解低速翼型绕流的流动特性。 （二） 实验原理 实验在低速风洞中进行。当气流绕过展弦比很大的巨型机翼时，其中间部分的流动可当作二维流动来看待。流体在前驻点处上、下分开，从机翼的上下表面向后流去，当迎角为正时,作用在下表面的压力要比作用在上表面的压力大，当正迎角不是很小时,作用在下表面上的压力要比未受扰动时的压力大,从而在下表面形成受压面,而上表面则主要受到负压作用,这个压力低于来流压力，从而在上表面形成吸力面,上、下表面的压力差就形成了机翼的升力。翼型表面上各点的压强可通过机翼模型各点的测压孔由连通管接到多管测压计上测量,根据液柱差可算出压强: h P i i ?=γ。 一般表示为无因次的压强系数：V P P C i P 2 21∞ ∞ -=ρ 作用在机翼单位展长上的升力Y R 和阻力（压差阻力)x R ，可由翼型表面上作用的压力合力求得。 ??-==b u L dX d P P R R 0 )(γγ ? ?-==max max )(yu yl b f x x dY d P P R R 表示为无量纲的法向力系数N C 和弦向力系数A C : = C N ?-10 )(X C C d PU PL — Y C d Y u Y L C C Pb Pf A _ _ _)(?-= 式中： b X X =_ ,表示无量纲化后的坐标。b Y Y =_ ,为无量纲坐标。 PU C 、 PL C 分别表示翼型上、下表面压强系数。 C Pf 、C Pb 分别表示翼型前、后表面压强系数。Y u 、L Y 分别表示yumax/ｂ、ylma ｘ/b ，为无量纲化后的坐标。 当迎角不为零时,升力L 是合力A R 在垂直于气流方向上的分量,压差阻力D 是合力A R 在平行于 气流方向上的分量。由体轴系到风轴系的坐标转换公式，可得： ααSin Cos L R R X Y -= ααCos Sin D R R X Y += 所以: ααSin Cos C C C A N L -=
第23卷 第5期2008年10月 实 验 力 学 J OU RNAL OF EXPERIM EN TAL M ECHANICS Vol.23 No.5 Oct.2008 文章编号:100124888(2008)0520469206 脊状表面减阻特性的风洞试验研究 刘占一,宋保维3,胡海豹,黄桥高,黄明明 (西北工业大学航海学院,西安710072) 摘要:利用热线风速仪,对光滑表面和多个脊状表面在低速风洞中进行了表面流场测试。基于测得的边界层速度分布数据,利用对数律区速度分布公式,编程分别计算出光滑表面和脊状表面的壁面摩擦速度和虚拟原点。研究发现,脊状表面最大减阻量达13.5%;有减阻效果的脊状表面使边界层速度曲线上移、湍流强度下降;与光滑表面相比,脊状表面的位移厚度和动量损失厚度明显减小,也表明脊状表面具有减阻效果;位移厚度和动量损失厚度减少量随槽间距s+的增加呈现先变大后变小的趋势,在s+=12时达到最大。 关键词:脊状表面;热线风速仪;摩擦速度;减阻量 中图分类号:O357 文献标识码:A 0 引言 目前的各种湍流减阻方法中,脊状表面减阻技术以其减阻效果显著和易于推广使用的特点,被公认最具使用潜力。该技术起源于仿生学对鲨鱼等鱼类表皮的研究,通过在航行体外表面加工具有一定形状尺寸的脊状结构,来达到很好的减阻效果。该项技术在国外已投入了实际应用,如空中客车将A320试验机表面的约70%贴上脊状表面薄膜,获得了节油1%～2%的效果;NASA兰利中心在Learjet型飞机上开展的类似飞行试验显示,脊状表面的减阻量约为6%左右。 脊状表面减阻的物理机制在于:脊状表面与顺流向的“反向旋转涡对”作用,产生“二次涡”。“二次涡”的产生和发展削弱了“反向旋转涡对”的强度,进而抑制了湍流猝发的形成。脊状表面流场理论研究发现,脊状表面的粘性底层厚度比平板的要厚得多,表明在脊状表面近壁区存在着低速流层,使得边界层外层高速流不直接与壁面接触,而从低速流层上流过,降低了壁面法线方向的速度梯度,从而产生了减阻效果[1,2]。 近些年,为了从微观流动结构方面研究脊状结构的减阻原理,PIV、LDV和热线风速仪等设备越来越多的被应用在减阻研究中。与以前使用测力天平等设备直接测量阻力不同,这些设备测得的是脊状结构表面流场的特性参数,需要计算出壁面摩擦速度,才能间接给出定量的减阻效果。Ant hony Ken2 dall等在文献[3]中提出用Musker和Spalding公式求摩擦速度;D.Hoo shmand等在文献[6]中提到用Clauser方法求摩擦速度。这些方法都要求准确测得包括粘性底层在内的边界层内层速度分布,但是对数律公式仅需要边界层对数律区的速度分布即可。由于准确测量粘性底层比较困难,因此笔者考虑利用对数律区速度分布公式,通过拟合求摩擦速度。 本文利用热线风速仪测量了五种不同尺寸的脊状结构表面流场,不仅从速度分布、湍流度分布方面3收稿日期:2008203218;修订日期:2008210206 基金项目:国家自然科学基金面上项目(10672136);国家自然科学基金重点项目(50835009)资助 通讯作者:宋保维(1963-),男,教授,目前主要研究方向:水下航行器设计、制造,流体力学,系统工程理论及其应用,计算机辅助设计与制造,机电一体化与机器人技术等。E2mail:songbaowei@https://www.doczj.com/doc/6e10121433.html,
实验二液阻特性试验 一、实验目的 1、通过对“U”型管，单向阀，电磁换向阀和节流阀压力损失的测试，了解影响压力损失的因素和产生压力损失的原因。在试验的条件下，对不同形状的管道和不同液压元件的压力损失的大小有一定的概念。 2、过对环形缝隙流动流量的测定，验证环形缝隙的流动公式，得出压力流量特性。 二、试验设备 QCS002型液压实验台，实验原理如图所示。 三、实验内容和步骤 （一）压力损失的测定 1 测量“U”型管的压力流量数值 松开溢流阀4，关闭调速阀5和6，检查油路、元件、线路等均无误，接通电源。 （1）利用溢流阀4将系统压力调至1.5Mpa，慢慢打开调速阀5，将转阀16转至回油位置，转阀17接流量计。 （2）将转阀22、23转至“U”位置，打开压力表24的开关，测出其进出油口压力值P2、P3。 （3）利用调速阀5选择5―6个流量值分别测出其进出油口压力，将以上结果记录在表2--1中 2 测量单向阀、电磁换向阀及节流阀的压力损失 （1）关闭转阀22、23利用转阀依次接通被测对象的进出油口，转阀20
接到相应位置，转阀16、17分别连接回油口、流量计。 （2）利用调速阀5调节4-5个流量值，每调节一个值时用压力表测出其进、出口压力值P2、P3，在表2—2中记录数据。 注意：测试节流阀时选择一个开度，在测试中不要动。 （3）将系统压力调至4MPa，转阀16接背压阀18，在上述（2）中最后选定的流量下调背压阀18记录P。用P与上述结果比较。 （二）、环形缝隙流动的流量测定 将转阀17接流量筒，转阀20、21转至相应位置，用溢流阀4调节压力差（取三个值）每取一个值时用秒表、量筒测出同心和最大偏心时的泄露量。将测试结果记录在表2—3中 注意：测试过程中油温变化不得超过2℃。 四、使用记录与要求 1、填写实验报告的内容和表格 2、按表中的记录数据作出“U”型管的压力流量特性曲线 五、思考题 影响环形缝隙流动的诸因素中有哪些是主要的？ 实验条件：采用液压油；油温：℃ 实验内容：“U”型管的压力损失。
压阻式压力传感器的特性测试实验 一、实验目的 了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和标定方法。 二、实验内容 掌握压力传感器的压力计设计。 三、实验仪器 传感器检测技术综合实验台、压力传感器实验模块、压力传感器、导线。 四、实验原理 扩散硅压阻式压力传感器的工作机理是半导体应变片的压阻效应，在半导体受到力变形时会暂时改变晶体结构的对称性，因而改变了半导体的导电机理，使得它的电阻率发生变化，这种物理现象称之为半导体的压阻效应。一般半导体应变采用N型单晶硅为传感器的弹性元件，在它上面直接蒸镀扩散出多个半导体电阻应变薄膜（扩散出敏感栅）组成电桥。在压力（压强）作用下弹性元件产生应力，半导体电阻应变薄膜的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，经电桥转换成电压输出，则其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。图13-1为压阻式压力传感器压力测量实验原理图。 + - 放大单元主台体上电压表 +4V 压阻式压力传感器Vo+ VS+ Vo- Vs- 图13-1 压阻式压力传感器压力测量实验原理 五、实验注意事项 1、严禁将信号源输出对地短接。 2、实验过程中不要带电拔插导线。 3、严禁电源对地短路。 六、实验步骤 1、将引压胶管连接到压力传感器上，其他接线按图13-2进行连接，确认连线无误且打开主台体电源、压力传感器实验模块电源。
电电电电 电电电电电电 Vin Vin Vout GND 电电电电电电±15V 电电 D5 C4++E2 C5 D4D6R29S1C1 R12 R13 R17R16 C2 R1 IC1 R14 R3 R5R4 R6 D1IC4 R7R20 R19 R9 C3 RW1 -15V GND +15V VCC GND Vout-Vout+R8R10 D2 R21电电电电电 D3E1D5R28IC2 IC3 R2 R18RW2 电电电电电电电电 电电电 电 电电 电电 电电电电电电电 R30 R31R21R21 1234567 810K 20K 51K 100K P1 +5V
光敏电阻特性测试实验 一、实验目的 1、学习掌握光敏电阻工作原理 2、学习掌握光敏电阻的基本特性 3、掌握光敏电阻特性测试的方法 4、了解光敏电阻的基本应用 三、实验内容 1、光敏电阻的暗电阻、暗电流测试实验 2、光敏电阻的亮电阻、亮电流测试实验 3、光敏电阻光电流测试实验； 4、光敏电阻的伏安特性测试实验 5、光敏电阻的光电特性测试实验 6、光敏电阻的光谱特性测试实验 7、光敏电阻的时间响应特性测试实验 三、实验仪器 1、光电探测综合实验仪 1个 2、光通路组件 1套 3、光敏电阻及封装组件 1套 4、光照度计 1台 5、2#迭插头对（红色，50cm） 10根 6、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根 7、三相电源线 1根 8、实验指导书 1本 四、实验原理 1. 光敏电阻的结构与工作原理 光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流（暗电流）很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减小，电路中电流迅速增大。一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以下。 光敏电阻的结构很简单，图1-1（a）为金属封装的硫化镉光敏电阻的结构图。在玻璃底板上均匀地涂上一层薄薄的半导体物质，称为光导层。半导体的两端装有金属电极，金属电极与引出线端相连接，光敏电阻就通过引出线端接入电路。为了防止周围介质的影响，在半导体光敏层上覆盖了一层漆膜，漆膜的成分应使它在光敏层最敏感的波长范围内透射率最
实验一光敏电阻特性实验 实验目的： 1. 了解光敏电阻的工作原理及相关的特性。 2. 了解非电量转化为电量进行动态测量的方法。 3. 了解简单光路的调整原则和方法。 4. 在一定照度下，测量光敏电阻的电压与光电流的关系。 5. 在一定电压下，测量光敏电阻的照度与光电流的关系。 实验原理: 1.光敏电阻的结构与工作原理 利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器叫光敏电阻，又称为光导管。是一种均质的半导体光电器件,其结构如图1-1所示。光敏电阻没 有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也 可以加交流电压。光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近 的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。无光照时， 光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流（暗电流）很小。 当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻） 急剧减小，电路中电流迅速增大。一般希望暗电阻越大越 好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。实际光 敏电阻的暗电阻值一般在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以 下。 2. 光敏电阻的主要参数 (1) 暗电阻：光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，此时流过的电流称为暗电流。 (2) 亮电阻：光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。 (3) 光电流：亮电流与暗电流之差称为光电流。 3. 光敏电阻的基本特性 (1) 伏安特性 光敏电阻的伏安特性如图1-2所示，不同的光照度可以得到不同的伏安特性，表明电阻值随光照度发生变化。光照度不变的情况下，电压越高，光电流也越大，光敏电阻的工作电压和电流都不能超过规定的最高额定值。 图1-2光敏电阻的伏安特性曲线
实验5 R、L、C单个元件阻抗频率特性测试 一、实验目的 1、掌握交流电路中R、L、C单个元件阻抗与频率间的关系,测绘R-f、X L-f、X C-f特性曲线。 2、掌握交流电路中R、L、C元件各自的端电压与电流间的相位关系。 3、观察在正弦激励下,R、L、C三元件各自的伏安关系。 二、实验设备 1、电路分析综合实验箱 2、低频信号发生器 3、双踪示波器 三、实验内容 图5、1 测试电路如图5、1所示,R、L、C三个元件分别作为被测元件与10Ω采样电阻相串联,其中电阻R =2kΩ,电感L =2、7mH,电容C = 0、1μF,信号源输出电压的有效值为2V。 1、测绘R、L、C单个元件阻抗频率特性曲线 1)按照图5、1接好线路。注意:信号源输出电压的幅度须始终保持2V有效值,即每改变一次输出电压的频率,均须监测其幅度就是否为2V有效值。 2)改变信号源的输出频率f如表5、1所示,利用示波器的自动测量功能监测2通道信号
的电压有效值,并将测量数据填入表中相应位置。 3)计算通过被测元件的电流值I AB 以及阻抗的模Z ,并填入表5、1 中相应位置。 BC AB BC 10U I I == S AB AB 2U Z I I == 4)在图5、2上绘制R 、L 、C 单个元件阻抗频率特性曲线,要求:将三条曲线画在同一坐标轴中。 表5、1 f (K Hz) 10 20 30 40 50 U S (V ) 2 U BC (mV ) R L C I AB (mA ) R L C Z (K Ω) R L C 图5、2 2、 R 、L 、C 单个元件的相位测量
1)测试电路不变,信号源的输出电压有效值为2V ,输出频率为10kHz 。 2)在示波器上观察R 、L 、C 三个元件各自端电压与电流的相位关系,将波形存储到U 盘,课后打印并贴在图5、3上相应方框处。 3)计算R 、L 、C 三个元件各自的相位差 ,并用文字描述R 、L 、C 三个元件各自电压、 电流的相位关系。 R : 360?=?=CD AB Φ 结论: L : 360?=?=CD AB Φ 结论: C : 360?=?=C D AB Φ 结论:
实 验 报 告 课程名称： 液压与气压传动 实验名称： 实验日期： 年 月 日 至 年 月 日 学生专业： 学生学号： 学生姓名： 实验室名称： 机电工程中心实验室 任课教师：（理论课） 实验教师： 实验成绩： 南京理工大学机械工程学院 实验1 液压系统液阻特性 实验3节流调速性能实验；
南京理工大学课内实验 实验1 液阻特性实验 一．实验目的 通过测量液体流过不同形状液阻时的流量，定量确定孔口“流量--压力特性”，确定与液阻特性有关的指数α。 二．实验设备 QCS002实验台 三．实验内容 测量薄壁小孔，短孔，细长孔，U 形管流量--压力特性； 四．实验步骤 实验在QCS002实验台上进行，其工作原理为该实验台总工作原理路图的左半部分，如图1.1。 图1.1 液压系统工作压力形成原理及液阻特性实验 图1.1中，20，22测压点转换分配器是分别和21，23测试液阻转换分配器配对使用的。实验时，只有将液阻转换分配器21（23）的手柄和对应的测压点转换分配器20（22）的手柄都转至实验台面板上实验液阻图形符号，测试回路才能接通，测试才能进行。 知识点：测量薄壁小孔，细长孔， U 形管液阻特性（流量--压力特性）
南京理工大学课内实验报告 液压系统中，油液流经液阻产生压力损失△P ，压力损失△P 的大小与流量Q 的关系如下： ΔP=RQ α （*） 式中R —液阻，其值与孔的尺寸，几何形状，油液的性质和状态有关； α—液阻系数，与液阻特性有关的指数．一般情况下： 薄壁小孔时α=2， 细长孔时α=1， 实验时，通过调节调速阀控制通过液阻的流量值Q ，测量进出口压力P1,P2，代入*式计算指数α。 ΔP1=RQ1α （1） ΔP2=RQ2α （2） （1），（2）左右取对数 lg ΔP1=lgR+αlgQ1 (3) lg ΔP2=lgR+αlgQ2 (4) (4)-(3)得： α=lg(ΔP2/ΔP1)/lg(Q2/Q1) 操作步骤： 1. 关闭调速阀5、6，将溢流阀4调压弹簧放松，接通电源，起动泵2； 2. 将分配器22和23的手柄对准待测液阻符号（例如薄壁小孔）的位置上； 3. 转阀14、15的手柄置于“断”位，16的手柄置于“回油”位，转阀17的手柄置于“流量 计”位； 4. 用溢流阀4，将液压系统的压力P1调为2MPa ，慢慢打开调速阀5，使通过流量计 31的流量约为1L/min 左右； 5. 转动精密压力表开关24，记录各液阻的进、出口压力读数P2和P3于表2.1中； 6. 再调整调速阀5，使通过流量计31的流量约为2L ／min 左右。重复步骤5，记下另 一组数据，而后将开关24转至空档。 7. 完全放松溢流阀4的弹簧，关闭液压泵2，关闭总电源。 数据记录在下页表格中:
实验六 R 、L 、C 元件阻抗特性的测定 一、实验目的 1、熟悉交流阻抗的测量方法，验证电阻、感抗、容抗与频率之间的关系，测定R~f 、X L ~f 及X C ~f 特性曲线及电路元件参数对响应的影响。 2、加深理解R 、L 、C 元件端电压与电流的相位关系，学会测量阻抗角的方法。 二、实验原理说明 在正弦交变信号作用下，R 、L 、C 电路元件在电路中的抗流作用与信号的频率有关，它们的阻抗频率特性R ～f ，X L ～f ，Xc ～f 曲线如图6-1所示。 图6-1 R 、L 、C 阻抗频率特性 图6-2 实验原理图 元件阻抗频率特性的测量电路如图6-2所示，图中的r 是提供测量回路电流的标准电阻，流过被测元件的电流可由r 两端的电压除以r 阻值所得。若用双踪示波器同时观察与被测元件两端的电压，就会展现出被测元件两端的电压的波形以及与流过该元件电流同相位的电压波形，从而测出电压与电流的幅值以及它们之间的相位差。 将R 、L 、C 元件串联或并联，亦可用同样的方法测得串联或并联后的阻抗模与频率 之间的关系 ～ ，称为阻抗的幅频特性。 元件的阻抗角随输入信号的频率变化而改变，阻抗角与频率 之间的关系～ ，称为阻抗的相频特性。用双踪示波器测量阻抗角 的方法如图6-3所示，示波器荧光屏上，波形的一个周期占n 格，相位差占m 格，则阻抗角为： 图6-3 阻抗角的测量
三、实验设备 四、实验内容 1. R 、L 、C 元件阻抗频率特性的测定 按图6-2搭建RLC 串联实验电路，将信号发生器的正弦波输出作为激励 ，使其电压 幅值为4V ，并在改变频率时保持不变。把信号发生器的输出频率从1KHz 逐渐增至20KHz （用频率计测量），并使开关S 依次接通R 、L 、C 三个元件，用万用表分别测量R 、L 、C 元件上的电压及电流。并通过计算得到各频率点的R 、L X 与C X 的值，记入表6-1中。 2. R 、L 、C 元件阻抗角的测定 在图6-2所示电路中，信号源的频率f=10KHz ，用双踪示波器观察R 、L 、C 元件的阻抗角，在示波器上读出m 、n 值，记入表6-2中，并计算阻抗角φ值。
第44卷增刊 原 子 能 科 学 技 术 V ol. 44, Suppl. 2010年9月 Atomic Energy Science and Technology Sep. 2010 收稿日期：2010-07-03；修回日期：2010-09-06 作者简介：罗菲丽（Ophélie Laurent ）（1988—），女，法国留学生，硕士研究生，核能科学与工程专业 管道流动阻力实验模拟技术研究 罗菲丽，薄涵亮 （清华大学 核能与新能源技术研究院，清华大学先进反应堆工程和安全教育部重点实验室，北京 100084） 摘要：针对热工水力学试验研究过程中经常遇到管道的形阻模拟摩阻问题，选择了恰当的形阻单元进行计算分析，获得了形阻单元的特性和局部参数对其特性的影响；利用κ-ε模型中的漩涡耗散ε项给于解释；给出了形阻单元串联模拟直管摩阻的方式，可趋近模拟直管摩阻特性，而使其长度缩短。为热工水力学试验研究过程中的实验模拟和数值模拟提供了有效的技术支持。 关键词：流动阻力；形阻模拟摩阻；实验技术 中图分类号：TL364 文献标志码：A 文章编号：1000-6931（2010）S0-0177-04 Technical Research on Experimental Simulation of Pipe Fluid Friction LAURENT Ophélie ，BO Han-liang （Institute of Nuclear and New Energy Technology , Key Laboratory of the Ministry of Education on Advanced Unclear Reactor Engineering and Safety , Tsinghua University , Beijing 100084, China ） Abstract: In some experiments about thermo-hydraulics, the problem using local resistance to simulate friction resistance is often meet. This paper choiced a special local resistance unit to calculate and analyse it’s performance for fluid resistance, got the characteristic and the parameters affection about the special local resistance unit; and explained the phenomenon by use of turbulence eddy dissipation epsilon of model κ-ε. It shows that the method uses special local resistance in series to simulate pipe fluid friction, to gain the same resistant characteristic closely, and to make the pipe shorter. So, the paper provides an efficient experimental technology support for thermo-hydraulics experiments. Key words: fluid friction ；local resistance & friction resistance ；experimental technology 在进行热工水力学试验研究过程中通常遇到这样的问题，如系统管路超出所能提供的空间尺度，而管路的流动阻力特性对试验结果会产生影响，需要缩短的管程达到长管程同样的流动阻力特性，于是便使用流动局部阻力（形阻）节，或孔板或较小尺寸的管子进行替代。通常的处理方法是在稳定工况下计算阻力损失，选择标准或非标孔板或较小尺寸管子，使其阻力与所替代的管子阻力相等，即算问题 解决。 虽然形阻模拟摩阻方法通常进行了阻力计算，但是计算时的流速经常选取额定流速，即稳定工况，或一种假设的流动工况。当流速变化时，或工况变化时，或选定工况与实际不符时，就会产生偏差。这种偏差是方法所引起的，而非计算误差。 本文将对这一问题进行讨论，为热工水力学试验研究过程中的实验模拟和数值模拟提供
曲阜师范大学实验报告 实验日期：2020.5.23 实验时间：8：30-12：00 姓名：方小柒学号：********** 实验题目：锑化铟磁阻特性测量 一、实验目的： 1、了解霍尔测试仪、霍尔实验仪等电磁学仪器的构造，掌握它们的原理，正确读数和使用方法。 2、掌握计算出电阻值及电阻变化率的方法 3、掌握计算磁场较弱时的二次系数K；和磁场较强时，对应的一次系数a和b 二、实验仪器： 霍尔测试仪、检流计、电压源、滑线式电桥、霍尔实验仪、滑线变阻器、四线电阻箱、单刀开关 三、实验内容： 1.根据实验原理，正确进行实验连线； 2.线路连接好以后，检流计调零； 3.调节锑化铟片的位置，将其置于电磁铁中的最强均匀磁场处； 4.选择合适的电阻值并调节电桥平衡； 5.测量锑化铟电阻与磁场强度之间的变化关系； 6.记录数据，并处理实验结果。 外加磁场较弱时，电阻相对变化率正比于磁感应强度B的二次方： ?R R =KB2 （5）求出磁场较弱时，对应的二次系数K。 外加磁场较强时，与磁感应强度B呈线性函数关系： ?R R =aB+b（6）求出磁场较强时，对应的一次系数a和b。 四、实验原理： 如图1所示，当导电体处于磁场中时（电流方向与磁场方向垂直），导电体内的载流子将在洛仑兹力的作用发生偏转，在两端产生积聚电荷并产生霍尔
电场。如果霍尔电场作用和某一速度的载流子受到的洛仑兹力作用刚好抵消，则小于此速度的电子将沿霍尔电场作用的方向偏转，而大于此速度的电子则沿相反方向偏转，因而沿外加电场方向运动的载流子数量将减少，即沿电场方向的电流密度减小，电阻增大，也就是由于磁场的存在，增加了电阻，此现象称为磁阻效应。 如果将图1中a、b短路，霍尔电场将不存在，所有电子将向b端偏转，使电阻变得更大，因而磁阻效应更明显。因此，霍尔效应比较明显的样品，磁阻效应就小；霍尔效应比较小的，磁阻效应就大。 图1磁阻效应 通常以电阻率的相对改变量来表示磁阻的大小，即用Δρ/ρ(0)表示。其中ρ(0)为零磁场时的电阻率，ρ(B)为在磁场强度为B时的电阻率，则Δρ=ρ(B)-ρ(0)。由于磁阻传感器电阻的相对变化率ΔR/R(0)正比于Δρ/ρ(0)，这里 ΔR=R(B)-R(0)，R(0)、R(B)分别为磁场强度为0和B下磁阻传感器的电阻阻值。因此也可以用磁阻传感器电阻的相对改变量ΔR/R(0)来表示磁阻效应的大小。 许多金属、合金及金属化合物材料处于磁场中时，传导电子受到强烈磁散射作用，使材料的电阻显著增大，称这种现象为磁阻效应。通常以电阻率的相对改变量来表示磁阻，即
液阻特性实验 发布日期：[08-10-19 15:32:52] 浏览人次：[768] 一、实验目的 液压传动的主要理论基础是液体力学,油液在系统中流动时,因磨擦和各种不同形式的液流阻力，将引起压力损失,它关系到确定系统的供油压力，允许流速,元件辅助装置和管道的布局等,对提高效率和避免温升过高有着重要的意义。另一方面在液压传动中常会遇到油压流经小孔和缝隙的情况，而它们的流量计算公式是建立节流调速和伺服系统等工作原理的基础，同时也是对液压元件和相对运动表面进行泄漏估算和分析的基础。 本实验通过对标准型液流阴力的实验，定量的确定“流量－压力特性”，计算出与液阻特性有关的指数φ，深入理解孔口液流的液阻特性。 本实验通过测量油液流过不同形状管道和液压元件的压力损失，深入了解产生压力损失的主要原因，并分析在实验条件下的压力损失数值的大小，从而建立一定量的概念。 本实验还通过环形缝隙流动的实验，通定流量一压力特性，进而验证；当ε=l时，最大偏心环形缝隙的流量是同心环形缝隙流量的2.5倍。 二、实验内容和方案 (一) 薄壁小孔、细长小孔和短孔的液阻特性(流量一压力特性) 液压系统中，油液流经液压阻力时产生压力损失。流量Q与压力损失Δp之间可有如下表达式： Q=ΔPφ/R 式中R——液阻，与孔口尺寸、几何形状、油液性质和流动状态等因素有关； φ——与液阻特性有关的指数。 上式取对数得：1gQ=1g R -1+φlgΔP 取lgΔP为横坐标，取1gQ为纵坐标，1g R -1为纵坐标轴上的截距，则φ为直线的斜率。理想情况下：
当液阻为薄壁小孔时，φ=0．5 当液阻为细长小孔时，φ=1 当液阻为短孔时，0.5<φ<1 实验装置按理论进行设计，每种标准形式的液阻都分别做成独立的(参数是确定的)装置，以便分别对它们进行实验。测量点的布置及其与标准压力表的连接，其中特别是泄漏等对实验精度有着重要的影响。流量的测量采用椭圆齿轮流量计，用秒表计时，直接观察流量的累积数差。流量的调节范围要注意流量计的量程。本实验用LCR-10型，量程为0.83~8.3L ／min。 1、在油液流动状态不变、油温变化很小的情况下，进行如下实验：改变流经液阻的流量(注意流量的测量方法)，分别用标准压力表测得薄壁小孔、细长小孔和短孔的进出口压力。计算后，分别作出它们的流量—压力特性曲线；求得φ值，并进行分析。 2、根据液阻几何参数和油液的参数，计算薄壁小孔、细长小孔和短孔的流量一压力差对应数值(注意必要的精度)作出曲线，与实验结果对比。(有关参数由实验室给出)。 本实验台中细长小孔、薄壁小孔和短孔装置的结构示意图分别见图2-1、图2-2和图 2-3 。 图2—1细长小孔装置结构示意图
实验十一 R、L、C元件阻抗特性的 测定 实验成员： 班级： 整理人员：
实验十一 R 、L 、C 元件阻抗特性的测定 一、实验目的 1．验证电阻，感抗、容抗与频率的关系，测定R~f ，X L ~f 与X C ~f 特性曲线。 2．加深理解R 、L 、C 元件端电压与电流间的相位关系。 二、原理说明 1．在正弦交变信号作用下，电阻元件R 两端电压与流过的电流有关系式 U ?? =I R 在信号源频率f 较低情况下，略去附加电感及分布电容的影响，电阻元件的阻值信号源频率无关，其阻抗频率特性R~f 如图9-1。 如果不计线圈本身的电阻R L ，又在低频时略去电容的影响，可将电感元件视为电感，有关系式 I jX U L L ? ? = 感抗 fL X L π2= 感抗随信号源频率而变，阻抗频率特性X L ~f 如图9-1。 在低频时略去附加电感的影响，将电容元件视为纯电容，有关系式 I jX U C C ? ? - = 容抗 fC X C π21= 容抗随信号源频率而变，阻抗频率特性X C ~f 如图9-1. x L R x C f Z 图 9-1 i A L C R u f i R i L i C S r 30Ω u r B 图9-2 2．单一参数R 、L 、C 阻抗频率特性的测试电路如图9-2所示。 途中R 、L 、C 为被测元件，r 为电流取样电阻。改变信号源频率，测量R 、
L 、C 元件两端电压U R 、U L 、U C ，流过被测元件的电流则可由r 两端电压除以r 得到。 3．元件的阻抗角（即相位差φ）随输入信号的频率变化而改变同样可用实验方法测得阻抗角的频率特性曲线φ~f 。 用双踪示波器测量阻抗角（相位差）的方法。 将欲测量相位差的两个信号分别接到双踪示波器Y A 和Y B 两个输入端。调节示波器有关旋钮，使示波器屏幕上出现两条大小适中、稳定的波形，如图9-3所示，荧光屏上数的水平方向一个周期占n 格，相位差占m 格，则实际的相位 差φ（阻抗角）为 度n 360m ? ?=φ T φ占m 格 占n 格ωt t 图13-3 u i 三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数 量 备 注 1 函数信号发生器 1 2 交流毫伏表 1 3 双踪示波器 1 4 实验电路元件 R=1K Ω，C=0.1μF L=10mH ，r =200Ω 1 DGJ-05 四、实验内容 1．测量R 、L 、C 元件的阻抗频率特性。 实验线路如图9-2所示，取R=1K Ω，L=10mH ，C=0.1μF ，r =200Ω。通过电缆线将函数信号发生器输出的正弦信号接至电路输入端，作为激励源u ，并用交流毫伏表测量，使激励源电压有有效值为U ＝3V ，并在整个试验过程中保持
热敏电阻温度特性试验实验数据处理 一、实验目的 了解热敏电阻的电阻—温度特性及测温原理，学习惠斯通电桥的原理及使用方法，学习坐标变换、曲线改直的技巧。 二、实验所用仪器及使用方法 直流单臂电桥、检流计、待测热敏电阻和温度计、调压器。 三、实验原理 半导体热敏电阻的电阻—温度特性 热敏电阻的电阻值与温度的关系为： A，B是与半导体材料有关的常数，T为绝对温度，根据定义，电阻温度系数为： R 是在温度为t时的电阻值。惠斯通电桥的工作原理 t
如图所示： 四个电阻R0，R1，R2，Rx组成一个四边形，即电桥的四个臂，其中Rx就是待测电阻。在四边形的一对对角A和C之间连接电源，而在另一对对角B和D之间接入检流计G。当B和D两点电位相等时，G中无电流通过，电桥便达到了平衡。平衡时必有Rx = (R1/R2)·R0，(R1/R2)和R0都已知，Rx即可求出。 电桥灵敏度的定义为： 式中ΔRx指的是在电桥平衡后Rx的微小改变量，Δn越大，说明电桥灵敏度越高。 实验仪器 四、实验所测数据 ?不同T所对应的Rt 值
R 均值，1 / T，及ln R t的值t 五、实验结果： 1.热敏电阻的R t-t特性曲线 数据点连线作图
在图上找到T=50所对应的点做切线，可以求得切线的斜率： K=（500-0）/(0-85)=5.88 由此计算出：α=-0.031 二次拟合的曲线： 在图上找到T=50所对应的点做切线，可以求得切线的斜率：K=（495-0）/(0-84)=5.89 由 由此计算出：α=--0.031 2.ln R t -- (1 / T)曲线 仿真实验画出图线如下图所示
流阻特性实验
液阻特性实验 发布日期：[08-10-19 15:32:52] 浏览人次：[768] 一、实验目的 液压传动的主要理论基础是液体力学,油液在系统中流动时,因磨擦和各种不同形式的液流阻力，将引起压力损失,它关系到确定系统的供油压力，允许流速,元件辅助装置和管道的布局等,对提高效率和避免温升过高有着重要的意义。另一方面在液压传动中常会遇到油压流经小孔和缝隙的情况，而它们的流量计算公式是建立节流调速和伺服系统等工作原理的基础，同时也是对液压元件和相对运动表面进行泄漏估算和分析的基础。 本实验通过对标准型液流阴力的实验，定量的确定“流量－压力特性”，计算出与液阻特性有关的指数φ，深入理解孔口液流的液阻特性。 本实验通过测量油液流过不同形状管道和液压元件的压力损失，深入了解产生压力损失的主要原因，并分析在实验条件下的压力损失数值的大小，从而建立一定量的概念。 本实验还通过环形缝隙流动的实验，通定流量一压力特性，进而验证；当ε=l时，最大偏心环形缝隙的流量是同心环形缝隙流量的2.5倍。 二、实验内容和方案 (一) 薄壁小孔、细长小孔和短孔的液阻特性(流量一压力特性)
液压系统中，油液流经液压阻力时产生压力损失。流量Q与压力损失Δp 之间可有如下表达式： Q=ΔPφ/R 式中 R——液阻，与孔口尺寸、几何形状、油液性质和流动状态等因素有关； φ——与液阻特性有关的指数。 上式取对数得：1gQ=1g R -1+φlgΔP 取lgΔP为横坐标，取1gQ为纵坐标，1g R -1为纵坐标轴上的截距，则φ为直线的斜率。理想情况下： 当液阻为薄壁小孔时，φ=0．5 当液阻为细长小孔时，φ=1 当液阻为短孔时， 0.5<φ<1 实验装置按理论进行设计，每种标准形式的液阻都分别做成独立的(参数是确定的)装置，以便分别对它们进行实验。测量点的布置及其与标准压力表的连接，其中特别是泄漏等对实验精度有着重要的影响。流量的测量采用椭圆齿轮流量计，用秒表计时，直接观察流量的累积数差。流量的调节范围要注意流量计的量程。本实验用LCR-10型，量程为0.83~8.3L／min。