电力谐波及FACTS 综合实验报告
实验名称：谐波发生源实验
单相并联型投切电容器
指导老师：危韧勇
姓名学号：
实验日期：2013年12月5日
目录
前言 (2)
1．综合实验台特点 (3)
2．综合实验台主要功能 (3)
实验一谐波发生源实验 (4)
1.1．实验目的 (4)
1.2．实验设备 (4)
1.3．实验原理 (4)
1.4．实验内容和步骤 (5)
1.5．思考题 (8)
实验二单相并联型晶闸管投切电容器（TSC） (9)
2.1．实验目的 (10)
2.2．实验设备 (10)
2.3．实验原理 (10)
2.4．实验内容 (12)
2.5．思考题 (17)
前言
在日常生产生活中电力谐波的产生不可避免，谐波给我们的生产和生活带来了相当严重的危害，因此研究电力谐波的实时检测和治理有着非常重要的意义。柔性交流输电技术是现代电力系统非常重要的技术，它利用大功率电力电子元器件构成的装置来控制调节交流电力系统的运行参数或网络参数，优化电力系统运行状态，提高交流电力系统线路的输电能力。本综合实验台可以完成谐波检测和FACTS技术等多种实验，可以模拟电力谐波的产生，并对电力谐波进行实时检测和治理；可以检测系统的无功功率和功率因数，并进行实时无功补偿，提高系统功率因素和线路的输电能力。
1．综合实验台特点
(1)综合实验台采用挂件的形式外观简洁、结构紧凑、接线方便。
(2)功能齐全，技术先进，集保护、测量、控制、监测、通讯于一体。
(3)采用液晶显示，显示界面清晰流畅。
(4)集成当前电气工程先进技术，突出专业特点。
(5)具有完善的人机保护功能
2．综合实验台主要功能
(1)实时采集系统的数据通过数据采集卡发送到工控机上，通过软件可查看电压、电流波形；并分析电流与电压的相位关系计算有功功率和功率因数。
(2)模拟谐波的发生，并利用自适应神经网络技术实时检测谐波阶次和含量，通过软件可查看谐波阶次和含量的数据。
(3)进行无功功率的计算并利用无功补偿装置实时补偿无功功率提高功率因数。
实验一谐波发生源实验
1.1．实验目的
1.熟悉各实验挂件的功能，了解各个挂件的电路结构。
2.在线检测由负载引入的谐波分量，通过引入前后电压，电流波形对比，了解谐波产生的原因及特性。
3.通过该实验的学习为后面谐波检测和谐波治理实验做好准备。
1.2．实验设备
1.电力谐波及FACTS综合实验台
2.信号采集及控制电路挂件
3.负载电路挂件
4.工控机
5.导线若干
1.3．实验原理
电力谐波源包括两大类——含半导体非线性元件的谐波源和含电弧及铁磁性设备（电弧炉或铁磁性非线性元件）的谐波源。含有半导体非线性元件的谐波源是电力系统的主要谐波源，这类设备主要有三相整流器、单相全控整流桥、单相变流器、变频器、交流调压器以及家用低压电器等。电力谐波及FACTS综合实验装置模拟由非线性元件产生的谐波源，由晶闸管和阻抗负载构成三相桥式全控整流电路，其结构如图1.1所示。
图
1.1 电力谐
波源
1.4．实验内容和步骤
1．三相整流桥+电阻负载实验
(1)将电阻负载接入到三相桥式全控整流电路中，谐波源挂件按图1.2接好电路，仔细检查电路的接线是否正确，检查挂件的快速熔断器是否完好，经老师核查无误后接通电源，观察并记录显示屏上负载电压l u ，负载电流l i 的波形；改变晶闸管触发角的大小，观察负载电压l u ，负载电流波形变化的情况。
VD1VD2 VD3 VD4Ud
VD5
VD6
R
图1.2 三相桥式全控整流电路(电阻负载)
VD1
VD3
VD5
VD2
VD4
VD6
L
R
(2)根据观察到的负载电压l u ，负载电流l i 的波形，计算晶闸管触发角的大小。 (3)记录不同触发角下FFT 分析的谐波源数据，基波电流有效值1I ，N 次谐波电流有效值n I ，N 次谐波含有率n HRI ，谐波总畸变率THD 等，并根据所采用的方法将数据记录在表1.1，表1.2中。
(4)将表6.1中的数据和国家标准相比较，根据所学的电力电子学知识计算符合国家标准谐波含量下的晶闸管触发角的大小。
表1.1 电阻负载谐波数据（DSP 方法） 触发角约为30度 次数
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
n I 9.68 52 180.3 113.7 45.6 66.3 65.2 42.9 26.4 43.7 n HRI
100
10.4
7
11.71
11.39
7.94
4.89
8.25
5.31
8.91
7.46
表1.2 电阻负载谐波数据（DSP 变换） 触发角约为60度 次数
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
n I 562.3 69.8 288.7 56.2 78.3 106.5 12.95 67.65 56.2 35.4 n HRI
100
71.31
175.9
115.7
74.6
113.7
10.9
61.6
37.8
38.1
表1.3 电阻负载谐波数据（DSP 变换） 触发角约为120度 次数
1 3 5 7 9 11 13 15 17
19 n I 8.21 0.52 0.87 0.65 0.52 0.58 0.56 0.74 0.89 0.41 n HRI
100
8.45
27.8
6
9.65
7.64
9.8
6.5
6.87
4.83
4.01
图1.3 触发角约为30度时电压波形图
图1.4 触发角约为60度时电压波形图
图1.5 触发角约为120度时电压波形图
2．三相整流桥+感性负载实验
(1) 将电感负载接入到三相桥式全控整流电路中，谐波源挂件按图4.3接好电路，仔细检查电路的接线是否正确，检查挂件的快速熔断器是否完好，经老师核查无误后接通电源，观察并记录显示屏上负载电压l u ，负载电流l i 的波形；并改变晶闸管触发角的大小，观察负载电压l u ，负载电流l i 的波形变化情况。
图1.6 三相桥式全控整流电路(感性负载)
(2) 根据观察到的负载电压l u ，负载电流l i 的波形，计算晶闸管触发角的大小。
(3) 记录不同触发角下FFT 分析谐波源的数据，如基波电流有效值1I 、N 次谐波电压有效值n X 、N 次谐波电流有效值n I 、N 次谐波含有率n HRI 、谐波总畸变率THD 等，并根据所采用的方法将数据记录在表4.3，表4.4中。
1.5．思考题
1.电力谐波源主要有哪些？
答：电力谐波源包括两大类：—种是含半导体非线性元件的谐波源，另一种是含电弧及铁磁性设备（电弧炉或铁磁性非线性元件）的谐波源。含有半导体非线性元件的谐波源是电力系统的主要谐波源，这类设备主要有三相整流器、单相全控整流桥、单相变流器、变频器、交流调压器以及家用低压电器等。电力谐波
VD1VD3
VD5
VD2VD4VD6L R
及FACTS综合实验装置模拟由非线性元件产生的谐波源，由晶闸管和阻抗负载构成三相桥式全控整流电路。第二种谐波源主要是电力系统中的电力电子器件负载，补偿设备（除了电容器组），铁芯饱和（如变压器铁芯饱和也会产生谐波），铁路机车负载等。
2.谐波主要有什么危害？
答：理想的公用电网所提供的电压应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值。谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，它使用电设备所处的环境恶化，也对周围的能耐电力电子设备广泛应用以前，人们对谐波及其危害就进行过一些研究，并有一定认识，但那时谐波污染还没有引起足够的重视。近三四十年来，各种电力电子装置的迅速发展使得公用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性才引起人们高度的关注。谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面。
（1）谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。（2）谐波影响各种电气设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以至损坏。
（3）谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，这就使上述（1）和（2）的危害大大增加，甚至引起严重事故。
（4）谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并使电气测量仪表计量不准确。（5）谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；重者导致住处丢失，使通信系统无法正常工作。
3.对比两种不同负载下的谐波的差异，简要分析原因。
答：感性负载使无功功率增加，降低了电网功率因素，对电网造成严重危害，是高次谐波占有率增加。主要由于电感的电压超前电流90度，使无功功率增加，需并联电容来降低谐波的产生。
实验二单相并联型晶闸管投切电容器（TSC）
2.1．实验目的
1．掌握TSC的系统结构与工作原理
2．了解TSC的分组投切控制
3．了解TSC投入的暂态过程
4．研究TSC投切对系统电压电流及无功功率的影响
2.2．实验设备
1．TSC电路
2．信号采集电路
3．无功负载
4．万用表
5．导线若干
2.3．实验原理
1．TSC的基本结构与工作状态
单相TSC的基本结构如图2.1所示，它由电容器C、双向导通晶闸管(或反并联晶闸管)SW和阻抗值很小的限流电抗器L组成。限流电抗器的主要作用是限制晶闸管阀由于误操作引起的浪涌电流。
TSC只有两个工作状态，即投入和切除状态。投入状态下，双向晶闸管(或反并联晶闸管)导通，电容器并入线路中，TSC向系统发出容性无功功率；切除状态下，双向晶闸管(或反并联晶闸管)阻断，TSC支路不起作用，不输出无功功率。
i
Us
Uc C
L G
Ul
Usw
图2.1 单相TSC 的结构示意图
2．TSC 投入的暂态过程分析
TSC 的投入时机是TSC 控制中最重要的问题之一，目标是使晶闸管导通瞬间不至于引起过大的冲击电流损坏电容，并获得良好的过渡过程动态，增快TSC 的相应速度。
假设母线电压是标准的正弦信号，即
()sin()
s m u t U t ωφ=+
忽略晶闸管的导通压降和损耗，认为是一个理想开关，则TSC 支路的电流为：
22()cos()
1m
c
U k i t t k X ωφ=+-
式中，
//c L n k X X ωω
=
=，为LC 电路自然频率与工频之比；
1/()
C X C ω=，
L X L
ω=。
设投入时电容上的残压为0
C U ，则用拉什变换表示的TSC 支路电压方程为
01
()[]()C U U s Ls I s Cs s =+
+
其中()U s 和()I s 分别为端电压和支路电流的拉斯变换。以晶闸管首次触发(即投入TSC)的时刻作为计算时间的起点，对应的电压波形中的角度是φ。经过简单的变化处理及逆变换后可以得到电容器上的瞬时电流为
2
1012()cos()[sin ]sin cos cos 1m C C m n m n k i t I t kB U U t I t
k ωφφωφω=+----
式中，
1/n LC k ωω==，是电路的自然频率；C B C ω=，是电容器的基波电
纳；
2
12
1m
m C k I U B k =-，是电流基波分量的幅值。
3．TSC 的过零投切
本实验中的TSC 支路用反并联晶闸管BTA10做为单相TSC 的投切开关。控制反并联晶闸管的导通与关断，使得TSC 工作在投入或切除的状态。
TSC 的过零投切是以晶闸管两端电压为零(系统电压和电容器两端电压相等)作为投入的时机，即首次投入时，满足0sin C m U U φ
=，从而电容器上的瞬时电流
可以表示为：
1111
()cos()sin sin cos cos m m n m n i t I t I t I t
k ωφφωφω=++-
这种方法中，TSC 的晶闸管一旦导通就将始终满足零电压切换条件，可以在短时间内进行重复投切。
2.4．实验内容
1．实验线路
图2.2 单相TSC 无功补偿实验线路图
本实验TSC 中的交流电容按1：2：4设置，分别为5μF ，10μF ，20μF 。 实验中，可采用DSP 自动控制和手动的方式实现三组TSC 的分组投切。
2．实验步骤
在实验台断电状态下依次挂上所需的实验电路，按实验线路图搭接好必要的连线。检查无误之后方可给实验台通电，开始实验。
首先将TSC 投切方式选择为手动，并将该方式下所有投切开关均置于断开状态下。转动负载电感Lf 的调节旋钮，改变电感的感性无功，同时在上位机上观察线路电压电流及功率因数的变化趋势并将实验数据记录于表2.1中。
图２.3 单相TSC 无功补偿实验
线路电压 线路电流
有功功率 无功功率
DSP 触发自动方式
手动方式晶闸管触发电路手动方式
自动方式转换开关
电流
检测
连接调理
挂件的CT
1
晶闸管模块触发角调节
连接调理挂件的CT 2
1 检测A 相主线电流
2 检测负载电流
G1G2G3
C1
C2
C3
G1
G2
G3
R
功率因数λ1=0.3 1.86 0.20 0.11 0.35
功率因数λ2=0.4 1.86 0.18 0.14 0.32
功率因数λ3=0.5 1.86 0.19 0.18 0.31
表2.1
保持负载电阻R并入线路，转动调节旋钮将负载电感的感性无功分别置于不同的功率因数情况下，手动选择投切的TSC组数，使得在没有过补的情况下线路的功率因数最佳，并记录下各个阶段的线路电压电流及功率因数。
投入前感性负载功率因数λ=0.3
线路电压线路电流有功功率无功功率投入后功率因数投入一组电容 1.85 0.19 0.03 0.30 0.10
投入两组电容 1.85 0.20 0.11 0.35 0.30
投入三组电容 1.85 0.25 0.25 0.40 0.53
表2.2
投入前感性负载功率因数λ=0.4
线路电压线路电流有功功率无功功率投入后功率因
数
投入一组电容 1.86 0.20 0.21 0.31 0.56
投入两组电容 1.86 0.25 0.30 0.32 0.65
投入三组电容0.81 0.32 0.48 0.34 0.81
表2.3
投入前感性负载功率因数λ=0.5
线路电压线路电流有功功率无功功率投入后功率因数投入一组电容 1.86 0.21 0.23 0.30 0.61
投入两组电容 1.86 0.26 0.38 0.31 0.78
投入三组电容 1.86 0.33 0.52 0.35 0.83
表2.4
图2.4 投入电容前感性负载功率因数λ=0.5时A相电压电流波形
图2.5 投入一组电容后感性负载功率因数λ=0.5时A相电压电流波形
图2.6 投入电容二组后感性负载功率因数λ=0.5时A相电压电流波形
图2.7 投入电容三组后感性负载功率因数λ=0.5时A相电压电流波形
依旧保持负载电阻R并入线路，将TSC投切方式置为自动，同时将调节旋钮固定在某一点处(最大、最小处除外)，记下此时自动投入的TSC组数；负载挂件上保持旋钮位置不变，将投切方式换为手动，依旧手动投入与自动方式下相同的组数，观察并记录各数据；手动增加或减少一组TSC的投入，观察各参数的变化并记录数据，观察是否有过补现象出现，比较自动控制下的投切组数是否为最佳组数；再调节旋钮的位置(最大、最小出除外)，重复上述步骤。
2.5．思考题
1．TSC的分组投切有什么不足之处？
答：1.不能进行功率因数设置，一般要求功率因数达标值为0.90，但由于电容只有有限个，很多情况下不能达到0.90；
2.补偿柜补偿回路需分组越细越好，升高投切精度的目的就是为了更精确的定位功率因数；
3.需要考虑投切振荡问题，感性轻负载会导致无功补偿控制器投切往复，投入过补、切除欠补投；
4.投切过零准确性和晶闸管温升问题也是比较困难的。
2．投入TSC之后，对线路的电压、电流及功率因数有何影响？简要分析原因。
答：投入TSC之后，随着电容组数投切的增加，电压保持不变，电流变大，功率因数提升。主要是原来的负载为阻感负载，投切的电容使电流与电压相量之间的角度变小，功率因素增加。
中南大学 《通信原理》实验报告 学生姓名 指导教师 学院 专业班级 完成时间
数字基带信号 1、实验名称 数字基带信号 2、实验目的 （1）了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。 （2）掌握AMI、HDB 3 码的编码规则。 （3）掌握从HDB 3 码信号中提取位同步信号的方法。 （4）掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。 （5）了解HDB 3 （AMI）编译码集成电路CD22103。 3、实验内容 （1）用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码 （HDB 3）、整流后的AMI码及整流后的HDB 3 码。 （2）用示波器观察从HDB 3 码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。 （3）用示波器观察HDB 3 、AMI译码输出波形。 4、基本原理（简写） 本实验使用数字信源模块和HDB 3 编译码模块。 1、数字信源 本模块是整个实验系统的发终端，模块内部只使用+5V电压，其原理方框图如图1-1所示，电原理图如图1-3所示（见附录）。本单元产生NRZ信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图1-2所示。帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数据信号，每路8位。此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号，实验电路中数据码用红色发光二极管指示，帧同步码及无定义位用绿色发光二极管指示。发光二极管亮状态表示1码，熄状态表示0码。 本模块有以下测试点及输入输出点： ? CLK 晶振信号测试点 ? BS-OUT 信源位同步信号输出点/测试点（2个） ? FS 信源帧同步信号输出点/测试点 ? NRZ-OUT(AK) NRZ信号(绝对码)输出点/测试点（4个） 图1-1中各单元与电路板上元器件对应关系如下： ?晶振CRY：晶体；U1：反相器7404 ?分频器U2：计数器74161；U3：计数器74193；U4：计数器40160 ?并行码产生器K1、K2、K3：8位手动开关，从左到右依次与帧同步码、数
请将以下内容手写或打印在中原工学院实验报告纸上。 实验报告内容：文中红体字部分请删除后补上自己写的内容班级学号姓名 综合实验X射线衍射仪的使用及物相分析 实验时间，地点 一、实验目的 １．了解x射线衍射仪的构造及使用方法； ２．熟悉x射线衍射仪对样品制备的要求； ３．学会对x射线衍射仪的衍射结果进行简单物相分析。 二、实验原理 （X射线衍射及物相分析原理分别见《材料现代分析方法》第一、二、三、五章。）三、实验设备 Ultima IV型变温全自动组合粉末多晶X射线衍射仪。 （以下为参考内容） X衍射仪由X射线发生器、测角仪、记录仪等几部分组成。
图1 热电子密封式X射线管的示意图 图1是目前常用的热电子密封式X射线管的示意图。阴极由钨丝绕成螺线形，工作时通电至白热状态。由于阴阳极间有几十千伏的电压，故热电子以高速撞击阳极靶面。为防止灯丝氧化并保证电子流稳定，管内抽成1.33×10-9~1.33×10-11的高真空。为使电子束集中，在灯丝外设有聚焦罩。阳极靶由熔点高、导热性好的铜制成，靶面上被一层纯金属。常用的金属材料有Cr，Fe，Co，Ni，Cu，Mo，W等。当高速电子撞击阳极靶面时，便有部分动能转化为X射线，但其中约有99%将转变为热。为了保护阳极靶面，管子工作时需强制冷却。为了使用流水冷却和操作者的安全，应使X射线管的阳极接地，而阴极则由高压电缆加上负高压。x射线管有相当厚的金属管套，使X射线只能从窗口射出。窗口由吸收系数较低的Be片制成。结构分析用X射线管通常有四个对称的窗口，靶面上被电子袭击的范围称为焦点，它是发射X射线的源泉。用螺线形灯丝时，焦点的形状为长方形（面积常为1mm×10mm），此称为实际焦点。窗口位置的设计，使得射出的X射线与靶面成60角（图2），从长方形的短边上的窗口所看到的焦点为1mm2正方形，称点焦点，在长边方向看则得到线焦点。一般的照相多采用点焦点，而线焦点则多用在衍射仪上。 图2 在与靶面成60角的方向上接收X射线束的示意图 自动化衍射仪采用微计算机进行程序的自动控制。图3为日本生产的Ultima IV型变温全自动组合粉末多晶X射线衍射仪工作原理方框图。入射X射线经狭缝照射到多晶试样上，衍射线的单色化可借助于滤波片或单色器。衍射线被探测器所接收，电脉冲经放大后进人脉冲高度分析器。信号脉冲可送至计数率仪，并在记录仪上画出衍射图。脉冲亦可送至计数器（以往称为定标器），经徽处理机进行寻峰、计算峰积分强度或宽度、扣除背底等处理，并在屏幕上显示或通过打印机将所需的图形或数据输出。控制衍射仪的专用微机可通过带编码器的步进电机控制试样(θ)及探测器(2θ)进行连续扫描、阶梯扫描，连动或分别动作等等。目前，衍射仪都配备计算机数据处理系统，使衍射仪的功能进一步扩展，自动化水平更加提高。衍射仪目前已具有采集衍射资料，处理图形数据，查找管理文件以及自动进行物相定性分析等功能。 物相定性分析是X射线衍射分析中最常用的一项测试，衍射仪可自动完成这一过程。首先，仪器按所给定的条件进行衍射数据自动采集，接着进行寻峰处理并自动启动程序。
实验一恒电位法测定阳极极化曲线 一、目的 1．了解金属活化、钝化转变过程及金属钝化在研究腐蚀与防护中的作用。 2．熟悉恒电位测定极化曲线的方法。 3．通过阳极极化曲线的测定，学会选取阳极保护的技术参数。 二、实验基本原理 测量腐蚀体系的极化曲线，实际就是测量在外加电流作用下，金属在腐蚀介质中的电极电位与外加电流密度（以下简称电密）之间的关系。 测量极化曲线的方法可以采用恒电位和恒电流两种不同方法。以电密为自变量测量极化曲线的方法叫恒电流法，以电位为自变量的测量方法叫恒电位法。 一般情况下，若电极电位是电密的单值函数时，恒电流法和恒电位法测得的结果是一致的。但是如果某种金属在阳极极化过程中，电极表面壮态发生变化，具有活化/钝化变化，那么该金属的阳极过程只能用恒电位法才能将其历程全部揭示出来，这时若采用恒电流法，则阳极过程某些部分将被掩盖，而得不到完整的阳极极化曲线。 在许多情况下，一条完整的极化曲线中与一个电密相对应可以有几个电极电位。例如，对于具有活化/钝化行为的金属在腐蚀体系中的阳极极化曲线是很典型的。由阳极极化曲线可知，在一定的电位范围内，金属存在活化区、钝化过渡区、钝化区和过钝化区，还可知金属的自腐蚀电位（稳定电位）、致钝电密、维钝电密和维钝电位范围。 用恒电流法测量时，由自腐蚀电位点开始逐渐增加电密，当达到致钝电密点时金属开始钝化，由于人为控制电密恒定，故电极电位突然增加到很正的数值（到达过钝化区），跳过钝化区，当再增加电密时，所测得的曲线在过钝化区。因此，用恒电流法测不出金属进入钝化区的真实情况，而是从活化区跃入过钝化区。 图1 恒电位极化曲线测量装置
三、实验仪器及药品 电化学工作站CHI660D、铂电极、饱和甘汞电极、碳钢、天平、量筒、烧杯、 电炉、水砂纸、U型管 蒸馏水、碳酸氢铵、浓氨水、浓硫酸、琼脂、氯化钠、氯化钾、无水乙醇、棉花 四、实验步骤 1.琼脂-饱和氯化钾盐桥的制备 烧杯中加入3g琼脂和97ml蒸馏水，使用水浴加热法将琼脂加热至完全溶解。然后加入30克KCl充分搅拌，KCl完全溶解后趁热用滴管或虹吸将此溶液加入已事先弯好的玻璃管中，静置待琼脂凝结后便可使用。 2.溶液的配制 (a) H2SO4溶液（0.5 M）的配制：烧杯内放入475 mL去离子水，加入 浓硫酸25 mL，搅拌均匀待用; (b) NH4HCO3-NH4OH溶液的配制：烧杯中放入700 mL去离子水，加 入160 g NH4HCO3，65 mL浓氨水，搅拌均匀。 (c) 饱和氯化钠溶液的配制。 3.操作步骤 （1）用水砂纸打磨工作电极表面，并用无水乙醇棉擦试干净待用。 （2）将辅助电极和研究电极放入极化池中，甘汞电极浸入饱和KCl溶液 中，用盐桥连接二者，盐桥鲁金毛细管尖端距离研究电极1～2mm左右。 按图1连接好线路并进行测量。 （3）测碳钢在H2SO4溶液和NH4HCO3-NH4OH溶液中的开路电压，稳定 5min。 （4）在-0.9 V和1.2 V (相对饱和甘汞电极：SCE)，以0.05，0.01和0.005 Vs-1的扫描速度测定碳钢在H2SO4溶液和NH4HCO3-NH4OH溶液中阳极极 化曲线。 （5）存储数据，转化为TXT文本，用ORIGIN软件做图。 五、实验结果及数据处理 1.绘制碳钢在H2SO4溶液和NH4HCO3-NH4OH溶液中阳极极化曲线；
中南大学 《通信电子线路》实验报告 学院信息科学与工程学院 题目调制与解调实验 学号 专业班级 姓名 指导教师
实验一振幅调制器 一、实验目的： 1．掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑止载波双边带调幅的方法。 2．研究已调波与调制信号及载波信号的关系。 3．掌握调幅系数测量与计算的方法。 4．通过实验对比全载波调幅和抑止载波双边带调幅的波形。 二、实验内容： 1．调测模拟乘法器MC1496正常工作时的静态值。 2．实现全载波调幅，改变调幅度，观察波形变化并计算调幅度。 3．实现抑止载波的双边带调幅波。 三、基本原理 幅度调制就是载波的振幅（包络）受调制信号的控制作周期性的变化。变化的周期与调制信号周期相同。即振幅变化与调制信号的振幅成正比。通常称高频信号为载波信号。本实验中载波是由晶体振荡产生的10MHZ高频信号。1KHZ的低频信号为调制信号。振幅调制器即为产生调幅信号的装置。 在本实验中采用集成模拟乘法器MC1496来完成调幅作用，图2-1为1496芯片内部电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用了两组差动对由V1－V4组成，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路，即V5与V6，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。D、V7、V8为差动放大器V5与V6的恒流源。进行调幅时，载波信号加在V1－V4的输入端，即引脚的⑧、⑩之间；调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚的①、④之间，②、③脚外接1KΩ电位器，以扩大调制信号动态范围，已调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚⑹、⑿之间）输出。
图2-1 MC1496内部电路图 用1496集成电路构成的调幅器电路图如图2－2所示，图中VR8用来调节引出脚①、④之间的平衡，VR7用来调节⑤脚的偏置。器件采用双电源供电方式（＋12V，－9V），电阻R29、R30、R31、R32、R52为器件提供静态偏置电压，保证器件内部的各个晶体管工作在放大状态。 四、实验结果 1. ZD.OUT波形： 2. TZXH波形：
操作系统原理试验报告 班级： 学号： 姓名：
实验一：CPU调度 一、实验内容 选择一个调度算法，实现处理机调度。 二、实验目的 多道系统中，当就绪进程数大于处理机数时，须按照某种策略决定哪些进程优先占用处理机。本实验模拟实现处理机调度，以加深了解处理机调度的工作。 三、实验题目 1、设计一个按优先权调度算法实现处理机调度的程序； 2、设计按时间片轮转实现处理机调度的程序。 四、实验要求 PCB内容： 进程名/PID； 要求运行时间（单位时间）； 优先权； 状态： PCB指针； 1、可随机输入若干进程，并按优先权排序； 2、从就绪队首选进程运行：优先权-1/要求运行时间-1 要求运行时间=0时，撤销该进程 3、重新排序，进行下轮调度 4、最好采用图形界面； 5、可随时增加进程； 6、规定道数，设置后备队列和挂起状态。若内存中进程少于规定道数，可自动从后备 队列调度一作业进入。被挂起进程入挂起队列，设置解挂功能用于将指定挂起进程解挂入就绪队列。 7、每次调度后，显示各进程状态。 实验二：内存管理 一、实验内容 主存储器空间的分配和回收 二、实验目的 帮助了解在不同的存储管理方式下，应怎样实现主存空间的分配和回收。 三、实验题目 在可变分区管理方式下，采用最先适应算法实现主存空间的分配和回收。
四、实验要求 1、自行假设主存空间大小，预设操作系统所占大小并构造未分分区表； 表目内容：起址、长度、状态（未分/空表目） 2、结合实验一，PCB增加为： {PID，要求运行时间，优先权，状态，所需主存大小，主存起始位置，PCB指针} 3、采用最先适应算法分配主存空间； 4、进程完成后，回收主存，并与相邻空闲分区合并 .1、Vo类说明（数据存储结构） 进程控制块PCB的结构： Public class PCB{ //进程控制块PCB，代表一个进程 //进程名，作为进程的标识； private String name; //要求运行时间，假设进程运行的单位时间数； private int time; //赋予进程的优先权，调度时总是选取优先数小的进程先执行； private int priority; //状态，假设有“就绪”状态（ready）、“运行”状态（running）、 //“后备”状态（waiting）、“挂起”状态(handup) private String state; //进程存放在table中的位置 private int start; //进程的大小 private int length; //进程是否进入内存，1为进入，0为未进入 private int isIn; //进程在内存中的起始位置 private int base; //进程的大小 private int limit; //一些get和set方法以及构造器省略… };
机械基础实验报告 (机械类) 中南大学机械基础实验教学中心 2011年8月 目录 训练一机构运动简图测绘 (1) 实验二动平衡实验 (3) 实验三速度波动调节实验 (4) 实验四机构创意组合实验 (5) 实验五平面机构创新设计及运动测试分析实验 (6) 实验六螺栓联接静动态实验 (7) 实验七螺旋传动效率实验 (8) 实验八带传动实验 (9) 实验九液体动压轴承实验 (10) 实验十机械传动性能综合测试实验 (12) 实验十一滚动轴承综合性能测试分析实验 (13) 实验十二机械传动设计及多轴搭接实验 (14) 实验十三减速器拆装实验 (15)
训练一机构运动简图测绘 专业班级第组姓名成绩 1.一个正确的“机构运动简图”应能说明哪些内容?绘制机构运动简图的基本步骤是什么? 2.机构自由度与原动件的数目各为多少?当机构自由度=原动件的数目,机构的
运动是否确定? 五.收获与建议
实验二动平衡实验 专业班级第组姓名成绩一、实验目的: 二?设备名称: 三?实验数据 实验转速: 四.思考题: 转子动平衡为什么要在左右两个平面上进行平衡?
实验三速度波动调节实验专业班级第组姓名成绩一?实验目的: 二?设备名称: 三?实验数据 1?当转速不变时,采用不同的飞轮,数据记录: 结论:当转速不变时,飞轮转动惯量越大,则机构的速度波动越二?当飞轮不变时,转速变化,数据记录: 结论:当飞轮不变时,转速越大,则机构的速度波动越
实验四机构创意组合实验 专业班级第组姓名成绩 一、机构运动简图(要求符号规范标注参数) 二、机构的设计方案图(复印件) 三、机构有____________个活动构件?有______个低副,其中转动副_______个, 移动副__________个,有____________复合铰链,在_________处?有________处?有__________个虚约束,在__________处? 四、机构自由度数目为F=3n-2PL-PH=3X-2X-0= 五、机构有_________个原动件 在___________处用__________驱动,在__________处用___________驱动? 六、针对原设计要求,按照实验结果简述机构的有关杆件是否运动到位?曲柄是 否存在?是否实现急回特性?最小传动角数值?是否有“卡住”现象?(原无要求的项目可以不作涉及) 七、指出在机构中自己有所创新之处? 八、指出机构的设计存在的不足之处,简述进一步改进的设想?
制造系统自动化技术 实验报告 学院：机电工程学院 班级：机制**** 姓名：张** 学号： *********** 指导教师：李** 时间： 2018-11-12 实验一柔性自动化制造系统运行实验 1.实验目的 （1）通过操作MES终端软件，实现对柔性制造系统的任务下达和控制加工，让学生
了解智能制造的特征及优势。 （2）通过创意性的实验让学生了解自动化系统总体方案的构思。 （3）通过总体方案的构思让学生了解该系统的工作原理，并学会绘制控制系统流程图，掌握物料流、信息流、能量流的流动路径。 （4）通过总体方案的构思让学生掌握各机械零部件、传感器、控制元器件的工作原理及性能。 （5）通过实验系统运行让学生了解运行的可靠性、安全性是采用何种元器件来实现的，促进学生进行深层次的思考和实践。 2.实验内容 （1）仔细观察柔性自动化制造系统的实现，了解柔性自动化制造系统的各个模块，熟悉各个模块的机械结构。 （2）了解各种典型传动机构的组装、工作原理、以及如何实现运动方向和速度的改变； （3）学习多种传感器的工作原理、性能和使用方法； （4）了解典型驱动装置的工作原理、驱动方式和性能； （5）理解柔性制造系统的工作原理，完成柔性制造系统的设计、组装； （6）实现对柔性制造系统的控制与检测，完成工件抓取、传输和加工。
3.实验步骤 （1）柔性制造系统的总体方案设计； （2）进行检测单元的设计； （3）进行控制系统的设计； （4）上下料机构的组装与检测控制； （5）物料传输机构的组装与实现； （6）柔性制造系统各组成模块的连接与控制； （7）柔性制造系统各组成单元的状态与工件状态位置的检测； （8）对机器人手动操作，实现对工件的抓取、传输。 4. 实验报告 ①该柔性自动化制造系统由哪几个主要的部分组成； 主要由：总控室工作站、AGV小车输送物料机构、安川机器人上下料工作站、法那科机器人上下料工作站、ABB机器人组装工作站、视觉检测及传送工作站、激光打标工作站、堆垛机及立体仓储工作站。 ②画出该柔性自动化制造系统的物料传输系统结构简图；
实验一MATLAB 中矩阵与多项式的基本运算 实验任务 1. 了解MATLAB命令窗口和程序文件的调用。 2 ?熟悉如下MATLAB的基本运算： ①矩阵的产生、数据的输入、相关元素的显示； ②矩阵的加法、乘法、左除、右除； ③特殊矩阵：单位矩阵、“ 1 ”矩阵、“0”矩阵、对角阵、随机矩阵的产生和运算； ④多项式的运算：多项式求根、多项式之间的乘除。 基本命令训练 1、>> eye(2) ans = 1 0 0 1 >> eye(4) ans = 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 2、>> ones(2) 1 1 ans =
1 1 >> ones(4) ans = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 >> ones(2,2) ans = 1 1 1 1 >> ones(2,3) ans = 1 1 1 1 1 1 >> ones(4,3) ans = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3、>> zeros(2) ans =
0 0 0 0 >> zeros(4) ans = 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 >> zeros(2,2) ans = 0 0 0 0 >> zeros(2,3) ans = 0 0 0 0 0 0 >> zeros(3,2) ans = 0 0 0 0 00 4、随机阵>> rand(2,3) ans = 0.2785 0.9575 0.1576 0.5469 0.9649 0.9706 >> rand(2,3)
报告编号：YT-FS-1775-17 XRD物相分析实验报告范 本(完整版) After Completing The T ask According To The Original Plan, A Report Will Be Formed T o Reflect The Basic Situation Encountered, Reveal The Existing Problems And Put Forward Future Ideas. 互惠互利共同繁荣 Mutual Benefit And Common Prosperity
XRD物相分析实验报告范本(完整版) 备注：该报告书文本主要按照原定计划完成任务后形成报告，并反映遇到的基本情况、实际取得的成功和过程中取得的经验教训、揭露存在的问题以及提出今后设想。文档可根据实际情况进行修改和使用。 一、实验目的 1.掌握X 射线衍射仪的使用及进行定性相分析 的基本原理。 2.学会用PDF软件索引对多相物质进行相分析的 方法和步骤。 二、实验原理 布拉格方程：2dsinn X 射线衍射仪是按着晶体对X 射线衍射的几何 原理设计制造的衍射实验仪器。在测试过程，由X 射 线管发射出来的 X 射线照射到试样上产生衍射效应， 满足布拉格方程的2dsinn，和不消光条件的衍射光用 辐射探测器，经测量电路放大处理后，在显示或记录 装置上给出精确的衍射峰位置、强度和线形等衍射信
息，这些衍射信息可作为各种应用问题的原始数据。X 射线衍射仪的基本组成包括；X 射线发生器、衍射测角仪、辐射探测器、测量电路和控制操作、运行软件的电子计算机系统。在衍射测量时，试样绕测角仪中心轴转动，不断地改变入射线与试样表面的夹角，射测量时，试样绕测角仪中心轴转动，不断地改变入射线与试样表面的夹角，与此同时计数器沿测角仪圆运动，接收各衍射角所对应的衍射强度。任何一种结晶物质都具有特定的晶体结构。在一定波长的X 射线照射下，每种晶体物质都产生自己特有的衍射花样。每一种物质与它的衍射花样都是一一对应的，不可能有两种物质给出完全相同的衍射花样。如果试样中存在两种以上不同结构的物质时，每种物质所特有的衍射花样不变，多相试样的 衍射花样只是由它所含各物质的衍射花样机械叠加而成。在进行相分析时，只要和标准的PDF衍射图谱比较就可以确定所检测试样里面的所存在的相。 三、实验仪器，试样
液压传动与控制实验指导书 2018.9 实验一液压流体力学实验 实验二液压传动基础实验 实验三液压系统节流调速和差动回路实验 实验一液压流体力学实验 液压流体力学实验实验设备： 实验台参数： 潜水泵：型号HQB-2500；最大扬程：2.5m；最大流量：2000L/h； 额定功率：55W；电源：单相～220V。 恒压水箱：长×宽×高=280×420×400； 实验管A：管径Φ14，长约1.2 (m)，沿程损失计算长度L=0.85 (m)； 雷诺数实验水位：H＝250～280（可调）； 实验管B：小管内径Φ13.6，大管内径Φ20.2，轴线高度差140，总长约1.2 (m)； 伯努利方程实验水位：H＝370（可调）； 实验台总尺寸：长×宽×高=1730×540×1470。 实验管道中液流循环如下(见图1) ： ⑴．实验台由泵7供水到恒压水箱22，水箱内液体分别由实验管A（雷诺实验）和实验管B（伯努利方程实验)流入辅助水箱14，再返回到供水水箱8中循环使用。 ⑵．雷诺实验：颜色水容器1的颜色水径调节阀2调节，进入实验管A，随A管内的流动水一起运动，显示有色的流线；经节流阀9流出的微染色水，在辅助水箱14中与消色剂储器注入的消色剂混合，使有色水变清。 ⑶．实验中基准水平面的选取。 用本实验装置做以上各项实验时，其基准水平面一律选择为工作台面板的上平面。 ⑷．本实验指导书中各项实验所涉及的运算，均采用国际单位制。
1 雷诺实验 雷诺数是区别流体流动状态的无量纲数。对圆管流动，其下临界雷诺数 Re为2300 ～ c 2320。小于该临界雷诺数的流体为层流流动状态，大于该临界雷诺数则为紊流流动状态。工程上，在计算流体流动损失时，不同的Re范围，采用不同的计算公式。因此观察流体流动的流态，测定临界雷诺数，是《流体力学》课程实验的重要内容。 （一）、实验目的要求： ①．观察层流、紊流的流态及其转换特性； ②．测定临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则；
计算机体系结构课程设计 学院：信息科学与工程学院 专业班级： 指导老师： 学号： 姓名：
目录 实验1 对指令操作码进行霍夫曼编码 (3) 一、实验目的 (3) 二、实验内容 (3) 三、设计思路 (4) 四、关键代码 (4) 五、实验截图 (5) 六、源代码 (5) 实验2 使用LRU 方法更新Cache (8) 一、实验目的 (8) 二、实验内容 (8) 三、设计思路 (9) 四、程序截图 (9) 五、实验代码 (9) 实验总结 (16) 参考文献 (16)
实验1 对指令操作码进行霍夫曼编码一、实验目的 了解和掌握指令编码的基本要求和基本原理 二、实验内容 1. 使用编程工具编写一个程序，对一组指令进行霍夫曼编码，并输出最后的编码结果以及对指令码的长度进行评价。与扩展操作码和等长编码进行比较。 2. 问题描述以及问题分析 举例说明此问题，例如： 下表所示： 对此组指令进行 HUFFMAN 编码正如下图所示： 最后得到的HUFFMAN 编码如下表所示：
最短编码长度为： H=0.45*1+0.30*2+0.15*3+0.05*4+0.03*5+0.01*6+0.01*6=-1.95. 要对指令的操作码进行 HUFFMAN 编码，只要根据指令的各类操作码的出现概率构造HUFFMAN 树再进行 HUFFAM 编码。此过程的难点构造 HUFFMAN 树，进行 HUFFAM 编 码只要对你所生成的 HUFFMAN 树进行中序遍历即可完成编码工作。 三、设计思路 观察上图，不难看出构造 HUFFMAN 树所要做的工作：1、先对各指令操作码的出现概率进行排序，构造一个有序链表。2、再取出两个最小的概率节点相加，生成一个生的节点加入到链表中，同时从两表中删除此两个节点。3、在对链表进行排序，链表是否只有一个节点，是则 HUFFAN 树构造完毕，否则继续做 2 的操作。为此设计一个工作链表（链表的元素时类，此类的功能相当结构。）、HUFFMAN 树节点、HUFFMAN 编码表节点。 四、关键代码 哈夫曼树重点在于如何排列权值大小不同的结点的顺序 private int leafNum; //叶子结点个数 private HaffmanNode[] hnodes; //哈夫曼树的结点数组 public HaffManCode(double[] weight) //构造指定权值集合的哈夫曼树 { int n = weight.length; //n个叶子结点 this.leafNum = n; this.hnodes = new HaffmanNode[2*n-1]; //n个叶子结点的哈夫曼树共有2n-1个结点 for(int i=0; i 机械制造工艺学实验报告 班级机械1301 姓名黄佳清 学号 07 中南大学机电学院 《机械制造工艺学》课程实验报告 实验名称：加工误差的统计分析 姓名：黄佳清班级：机械1301 学号： 07 实验日期： 2015 年 10 月 18 日指导教师：成绩： 1. 实验目的 （1）掌握加工误差统计分析方法的基本原理和应用。 （2）掌握样本数据的采集与处理方法，要求：能正确地采集样本数据，并能通过对样本 数据的处理，正确绘制出加工误差的实验分布曲线和图。 （3）能对实验分布曲线和图进行正确地分析，对加工误差的性质、工序能力及工艺 稳定性做出准确的鉴别。 （4）培养对加工误差进行综合分析的能力。 2. 实验内容与实验步骤 1．按加工顺序测量工件的加工尺寸，记录测量结果。 2．绘制直方图和分布曲线 1）找出这批工件加工尺寸数据的最大值x max和最小值x min，按下式计算出极差R。 R＝x max一x min 2）确定分组数K（K一般根据样本容量来选择，建议可选在8~11之间）。 3）按下式计算组距 d。 4）确定组界（测量单位：微米）。 5）做频数分布表。 6）计算x和 。 7）画直方图 以样本数据值为横坐标，标出各组组界；以各组频率密度为纵坐标，画出直方图。 8）画分布曲线 若工艺过程稳定，则误差分布曲线接近正态分布曲线；若工艺过程不稳定，则应根据实际情况确定其分布曲线。画出分布曲线，注意使分布曲线与直方图协调一致。 9）画公差带 在横轴下方画出公差带，以便与分布曲线相比较。 3．绘制图 1）确定样组容量，对样本进行分组 样组容量m 通常取4或5件。按样组容量和加工时间顺序，将样本划分成若干个样组。 2）计算各样组的平均值和极差 对于第i 个样组，其平均值和极差计算公式为： ∑==m j ij i x m x 1 1 式中 ——第i 个样组的平均值； ——第i 个样组的标准差； ——第i 个样组第j 个零件的测量值； ——第i 个样组数据的最大值； ——第i 个样组数据的最小值 3）计算图控制限（计算公式见实验原理） 4）绘制 图 以样组序号为横坐标，分别以各样组的平均值和极差R 为纵坐标，画出图，并在图上标出中心线和上、下控制限。 4． 按下式计算工序能力系数Cp 5． 判别工艺过程稳定性 可按下表所列标准进行判别。注意，同时满足表中左列3个条件，工艺过程稳定；表中右列条件之一不满足，即表示工艺过程不稳定。 X射线衍射实验报告 摘要： 本实验通过了解到X射线的产生、特点和应用；理解X射线管产生连续X 射线谱和特征X射线谱的基本原理，了解D8xX射线衍射仪的基本原理和使用方法，通过分析软件对测量样品进行定性的物相分析。 关键字：布拉格公式晶体结构，X射线衍射仪，物相分析 引言： X射线最早由德国科学家W.C. Roentgen在1895年在研究阴极射线发现，具有很强的穿透性，又因x射线是不带电的粒子流，所以在电磁场中不偏转。1912年劳厄等人发现了X射线在晶体中的衍射现象，证实了X射线本质上是一种波长很短的电磁辐射，其波长约为10nm到10–2nm之间，与晶体中原子间的距离为同一数量级，是研究晶体结构的有力工具。物相分析中的衍射方法包括X射线衍射，电子衍射和中子衍射三种，其中X射线衍射方法使用最广，它包括德拜照相法，聚集照相法，和衍射仪法。 实验目的：1. 了解X射线衍射仪的结构及工作原理 2. 熟悉X射线衍射仪的操作 3. 掌握运用X射线衍射分析软件进行物相分析的方法 实验原理： （1）X射线的产生和X射线的光谱 实验中通常使用X光管来产生X射线。在抽成真空的X光管内，当由热阴极发出的电子经高压电场加速后，高速运动的电子轰击由金属做成的阳极靶时，靶就发射X射线。发射出的X射线分为两类：（1）如果被靶阻挡的电子的能量不越过一定限度时，发射的是连续光谱的辐射。这种辐射叫做轫致辐射；（2）当电子的能量超过一定的限度时，可以发射一种不连续的、只有几条特殊的谱线组成的线状光谱，这种发射线状光谱的辐射叫做特征辐射。 对于特征X光谱分为 （1）K系谱线:外层电子填K层空穴产生的特征X射线Kα、Kβ… 目录 1 实验目的 (1) 2 实验原理 (1) 2.1 晶体结构与晶体X射线衍射 (1) 2.2 物相鉴定原理 (2) 3 实验仪器 (3) 4 实验步骤 (4) 4.1 实验前的准备 (4) 4.2 试样制备 (4) 4.3 开机与测试过程 (5) 5 数据处理 (5) 5.1 图谱后期处理 (5) 5.2 自动寻峰 (7) 5.3 与标准PDF卡片对比 (8) 6 实验结论 (18) 7 实验存在的问题及可能原因 (18) 1 土质学课XRD实验报告 1实验目的 1)了解X射线衍射仪的结构和工作原理； 2)掌握X射线衍射物相定性分析的方法和步骤； 3)学会用Highscore软件进行图谱分析； 4)鉴定蒙脱石样品。 2实验原理 2.1晶体结构与晶体X射线衍射 x射线是一种很短的电磁波，具有反射、折射、干涉、衍射、偏振等特征，属于横波，波长范围约0.01~100nm，用于衍射分析的x射线波长约0.5~2.5nm。物质结构中，原子和分子的距离正好落在x射线的波长范围内，所以物质（特别是晶体）对x射线的散射和衍射能够传递极为丰富的微观结构信息。 图1原子面网对X射线的衍射 1 当一束单色X射线入射到晶体时，由于晶体是由原子有规则排列的晶胞所组成，而这些有规则排列的原子间距离与入射X射线波长具有相同数量级，迫使原子中的电子和原子核成了新的发射源，向各个方向散发X射线，这是散射。不同原子散射的X射线相互干涉叠加，可在某些特殊的方向上产生强的X射线，衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关。这就是X射线衍射的基本原理。 假定晶体中某一方向上的原子面网之间的距离为d，波长为λ的X射线以夹角θ射入晶体（如图1所示）。在同一原子面网上，入射线与散射线所经过的光程相等，在相邻的两个原子面网上散射出来的X射线有光程差，只有当光程差等于入射波长的整数倍时，才能产生被加强了的衍射线，即： 2d sinθ=nλ 这就是布拉格（Bragg）公式，式中d为晶面距离，n是整数（或称反射级数），θ为入射角，λ为X射线的波长，布拉格方程是X射线衍射分析的根本依据。 此方程不仅能测单晶体，而且也能测多晶体。由于样品采用晶体粉末，所以样品中包含着数目极多的细小单品，由于晶体无规则，存在各种可能的取向，相当于一个晶体在原点保持不动情况下绕各种可能的方位转动，从而形成无数个倒格子点阵。当入射的X射线与样品相遇时，对于每一组晶面族，总有许多小晶粒处在适合的反射位置上，从而形成衍射。 2.2物相鉴定原理 任何结晶物质均具有特定晶体结构（结构类型，晶胞大小及质点种类，数目，分布）和组成元素。一种物质有自己独特的衍射谱与之对应，多相物质的衍射谱为各个互不相干，独立存在物相衍射谱的简单叠加。 2 中南大学 X射线衍射实验报告 学院专业班级 姓名学号同组者 月日指导教师 实验 日期 评分分评阅人评阅日期 实验目的 1)掌握X射线衍射仪的工作原理、操作方法； 2)掌握X射线衍射实验的样品制备方法； 3)学会X射线衍射实验方法、实验参数设臵，独立完成一个衍射实验测试； 4)学会MDI Jade 6的基本操作方法； 5)学会物相定性分析的原理和利用Jade进行物相鉴定的方法； 6)学会物相定量分析的原理和利用Jade进行物相定量的方法。 本实验由衍射仪操作、物相定性分析、物相定量分析三个独立的实验组成，实验报告包含以上三个实验内容。 一、实验原理 1、X射线衍射仪 （1）X射线管 X射线管工作时阴极接负高压，阳极接地。灯丝附近装有控制栅，使灯丝发出的热电子在电场的作用下聚焦轰击到靶面上。阳极靶面上受电子束轰击的焦点便成为X射线源，向四周发射X射线。在阳极一端的金属管壁上一般开有四个射线出射窗口。转靶X射线管采用机械泵+分子泵二级真空泵系统保持管内真空度， 阳极以极快的速度转动，使电子轰击面不断改变，即不断改变发热点，从而达到提高功率的目的 （2）测角仪系统 测角仪圆中心是样品台，样品台可以绕中心轴转动，平板状粉末多晶样品安放在样品台上，样品台可围绕垂直于图面的中心轴旋转；测角仪圆周上安装有X 射线辐射探测器，探测器亦可以绕中心轴线转动；工作时，一般情况下试样台与探测器保持固定的转动关系（即θ-2θ连动），在特殊情况下也可分别转动；有的仪器中样品台不动，而X 射线发生器与探测器连动。 （3）衍射光路 ２、物相定性分析 1) 每一物相具有其特有的特征衍射谱，没有任何两种物相的衍射谱是完全相同 的 2) 记录已知物相的衍射谱，并保存为PDF 文件 3) 从PDF 文件中检索出与样品衍射谱完全相同的物相 4) 多相样品的衍射谱是其中各相的衍射谱的简单叠加，互不干扰，检索程序能 从PDF 文件中检索出全部物相 3、物相定量分析 物相定量分析——绝热法 在一个含有N 个物相的多相体系中，每一个相的RIR 值（参比强度）均为已知的情况下，测量出每一个相的衍射强度，可计算出其中所有相的质量分数： 其中某相X 的质量分数可表示为： ∑ == N A i i A i X A X X K I K I W 式中A 表示N 个相中被选定为内标相的物相名称 式中A O Al X O Al X A K K K 3 232= 右边是两个物相X 和A 的RIR 值，可以通过实测、计算或查找PDF 卡片获得。 样品中只含有两相A 和B ，并选定A 为内标物相，则有： XRD物相分析 一、实验目的 1.掌握X 射线衍射仪的使用及进行定性相分析的基本原理。 2.学会用PDF软件索引对多相物质进行相分析的方法和步骤。 二、实验原理 布拉格方程：2dsinθ=nλ X 射线衍射仪是按着晶体对 X 射线衍射的几何原理设计制造的衍射实验仪器。在测试过程，由X 射线管发射出来的 X 射线照射到试样上产生衍射效应，满足布拉格方程的2dsinθ=nλ，和不消光条件的衍射光用辐射探测器，经测量电路放大处理后，在显示或记录装置上给出精确的衍射峰位置、强度和线形等衍射信息，这些衍射信息可作为各种应用问题的原始数据。X 射线衍射仪的基本组成包括；X 射线发生器、衍射测角仪、辐射探测器、测量电路和控制操作、运行软件的电子计算机系统。在衍射测量时，试样绕测角仪中心轴转动，不断地改变入射线与试样表面的夹角θ，射测量时，试样绕测角仪中心轴转动，不断地改变入射线与试样表面的夹角θ，与此同时计数器沿测角仪圆运动，接收各衍射角2θ所对应的衍射强度。任何一种结晶物质都具有特定的晶体结构。 在一定波长的X 射线照射下，每种晶体物质都产生自己特有的衍射花样。每一种物质与它的衍射花样都是一一对应的，不可能有两种物质给出完全相同的衍射花样。如果试样中存在两种以上不同结构的物质时，每种物质所特有的衍射花样不变，多相试样的 衍射花样只是由它所含各物质的衍射花样机械叠加而成。在进行相分析时，只要和标准的PDF衍射图谱比较就可以确定所检测试样里面的所存在的相。 三、实验仪器，试样 XRD仪器为：Philip X’Pert diffractometer with Cu-Ka radiation source (λ=1.54056?) at 40Kv。 实验试样：Ti98Co2基的合金 四、实验条件 2θ=20-80o step size:0.05o/S 五、实验步骤 1.开总电源 2.开电脑，开循环水 3.安装试样，设置参数，并运行Xray衍射仪。 4.Xray衍射在电脑上生成数据，保存数据。 5.利用orgin软件生成Xray衍射图谱。并依次找出峰值的2θ，并 与PDF中的标准图谱相比较，比对三强线的2θ，确定试样中存在的相。 六、实验结果及分析 含Ti98Co2基试样在2θ=20-80o，step size:0.05o/S实验条件下的Xray衍射图的标定如下图： 中南大学化学化工学院化工专业实验 T11.离子交换实验（分离工程，指导教师：蒋崇文） 一、实验目的与要求 1. 学习采用离子交换树脂分离柠檬酸的基本原理。 2. 掌握离子交换法的基本操作技术。 3. 掌握离子交换法穿透曲线的测定方法 二、实验原理 待分离组分柠檬酸（HA表示）的溶液，在与强碱性树脂（HOR表示）进行离子交换时，3交换组分之间遵守如下化学计量关系： HA?3HOR?3AR?3HO233离子交换柱操作过程，可用流出曲线表征，称为穿透曲线，图11-1示。横坐标为流出液体的体积，纵坐标为流出液中离子浓度。流出曲线反映了恒定流速时，不同时刻流出液中离子浓度的变化规律。流出曲线中的a和b段，离子交换树脂未饱和，流出液中不含被交换离子，随着离子交换树脂开始饱和，流出液中开始出现被交换离子，流出液浓度为0.05C 时0称为穿透点c，流出曲线中的d段，离子交换树脂进一步被饱和，流出液中被交换离子继续增加，流出曲线到达e点时，树脂被完全饱和，流出液中离子浓度达到进料液中水平0.95C0成为饱和点。此时流出的体积为饱和体积。离子交换的实验装置图11-2示。 离子交换的穿透曲线11.1图 中南大学化学化工学院化工专业实验 原料热水出阴离子交换树热水进图4-2 离子交换实验装置图11.2 离子交换的装置图 三、试剂与材料 强碱型树脂，2mol/L盐酸溶液；2mol/L氢氧化钠溶液，0.1mol/L氢氧化钠溶液，1％酚酞指示剂。 四、器材 50cm×1cm交换柱，碱式滴定管，收集试管，烧杯，150ml锥形瓶。 五、实验步骤 1. 树脂的处理 将干的强碱型树脂用蒸馏水浸泡过夜，使之充分溶胀。用2倍体积的2mol/L的氢氧化钠浸泡1小时，倾去清液，洗至中性。再用2mol/L的盐酸处理，做法同上。如此重复2次，每次酸碱用量为树脂体积的2倍。最后一次处理用2mol/L的NaOH溶液进行，放尽碱液，用清水淋洗至中性待用。 2. 装柱 取直径1cm,长度50cm的交换柱，用脱脂棉塞住玻璃柱的下部。将柱垂直置于铁架上。自顶部注入上述经处理的树脂悬浮液，关闭层析柱出口，待树脂沉降后，放出过量溶液，再加入一些树脂，至树脂沉降至25cm的高度。 3．柠檬酸水溶液的滴定 用配置好的0.2mol/L的NaOH溶液滴定2ml配置好的柠檬酸水溶液中酸的浓度，以1%酚酞溶液作指示剂，共消耗NaOH溶液22.12ml。 4．柠檬酸的离子交换 用步骤3中的柠檬酸水溶液过柱，调节流速为0.5~1mL/min（1滴/秒），同时用试管开始滴定收集液中酸的NaOH标准0.1mol/L管。用15~20，共收集约5ml收集流出液，每管收集． 中南大学化学化工学院化工专业实验 浓度。用收集液酸浓度C对收集流出液体积V作图，得到柠檬酸离子交换的穿透曲线。 六、数据处理 C=0.2mol/L 柠檬酸的浓度约0.35mol/L NaOH 表11.1 柠檬酸水溶液的滴定数据：中南大学机械制造工艺学实验报告
X射线衍射实验报告
XRD实验报告(蒙脱石鉴别)
中南大学x射线实验报告参考
XRD物相分析实验报告
离子交换树脂实验报告
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