实验一 典型环节的电路模拟
一、实验目的
1．通过实验熟悉并掌握实验装置和上位机软件的使用方法。 2．学习典型环节的电模方法，以及参数测试方法。
3．通过实验熟悉各种典型环节的传递函数及其特性，掌握电路模拟研究方法。
二、实验设备
1．ACCT-Ⅲ型 自动控制理论实验箱 一台 2．方正电脑 一套 3．螺丝刀 一把
三、实验原理及线路
1．积分(I)环节 积分环节的传递函数为：
0()1
()i U s U s TS
=
模拟电路图
图1 积分环节模拟电路图
其方块图和阶跃响应，分别如图2和图3所示，于是0T
R C =，实验参数取R 0
＝100k ，C ＝1uF 。
2．惯性环节
惯性环节的传递函数为：01
i U K
U TS =
+ 模拟电路
图4 惯性环节模拟电路图
其方块图和阶跃响应，分别如图5和图6所示，其中1
R K R =，1T R C =，实验参数取R 0＝100k ，R 1＝100k ，C ＝1 uF 。
四、实验内容及步骤
1．熟悉实验设备，设计积分、惯性、比例积分环节的模拟电路。
2．选定一组参数，按图示的模拟电路在ACCT-Ⅰ型自动控制理论实验箱上接线。
3．观察环节的阶跃响应；描下响应曲线并记录有关数据。 4．另选一组参数，重复步骤2、3
5．在上位机界面上，填入各个环节的实际（非理想）传递函数参数，完成典型环节阶跃特性的软件仿真研究，并与电路模拟研究的结果作比较。
五、预习内容
1． 了解ACT-Ⅰ型自动控制理论实验箱的使用方法。
2． 求出各典型环节在给定参数下的阶跃响应曲线，做书面报告。 3． 拟定输出瞬时值的测量方法以及时间常数的测量方法。 4． 利用传递函数研究系统应满足什么条件？
5．实验时环节的输出与理想的情况会有什么差别？
六、实验报告要求
1．实验中存在问题及其讨论或建议。
2．拟定二阶系统参数（ξ、ωn）对瞬态性能影响的模拟研究方法。（包括拟定实验线路及方法、步骤等）
附：实验记录表格
实验二 二阶系统动态性能和稳定性分析
一、实验目的
1．学习和掌握时域性能指标的测试方法。
2．研究二阶系统参数（ξ、ωn ）对系统动态性能和稳定性的影响。
二、实验设备
1．ACCT-Ⅲ型自动控制理论实验箱 一台 2．方正电脑 一套 3．螺丝刀 一把
三、实验原理及线路
线性二阶系统的方块结构图如图1所示：
其开环传递函数为1()(1)K G S S T S =
+，10
K
K T =
其闭环传递函数标准型为2
2
2()2n n n
W s S S ωξωω=++,取如下二阶系统的模拟电路，图2中参数关系
图2 二阶系统模拟电路
图1 方块图
102,1
R R C R n ==
ξω，R0=100K 。改变图2系统元件参数R1和电容C 大小，即可改变系统的ξ、ωn ，
由此来研究不同参数特征下的时域响应。图3a 、图3b 、图3c 分别对应二阶系统在欠阻尼，临界阻尼，过阻尼三种情况下的阶跃响应曲线：
四、实验内容及步骤
1．按图2电路图接线
2．按下列表格分别进行参数选择及测量阶跃响应指标。
五、预习要求
1．求出各种参数下系统的阶跃响应曲线及其动态品质指标。
2．拟定测量系统动态品质指标的方法。
3．如何保证系统为负反馈系统？（注意各运算放大器均使用反相输入端）若将负反馈改为正反馈或开断反馈回路，将是什么结果？
4．如果运算放大器饱和，对实验结果会产生什么影响？如何保证和检查各运算放大器均工作在线性范围内？
5．深入研究二阶系统有何意义？
六、实验报告要求
1．测量数据及曲线整理并与理论值比较。举例说明。
2．定量分析参数ξ，ωn对阶跃响应性能指标的影响。
3．能否用其它线路来模拟？怎么模拟？
4．体会及建议。
5．回答预习要求中的问题。
实验三 控制系统根轨迹分析
一、实验目的
1．通过根轨迹的分析，加深对根轨迹法的理解，进一步熟悉根轨迹法的应用。 2．进一步认识零点，极点对控制系统性能的影响。 3．探讨高阶系统近似分析的可能性。
二、实验设备
1．ACT-Ⅰ型 自动控制理论实验箱 一台 2．方正电脑 一套 3．螺丝刀 一把
三、实验内容
1．给定系统开环传递函数)
2)(1(1
)(++=
s s s s G ,作出它的根轨迹图，并完成如下要求
（1）准确记录根轨迹的起点、终点与根轨迹的条数； （2）确定根轨迹的分离点与相应的根轨迹增益； （3）确定临界稳定时的根轨迹增益。 2．开环传递函数)
3)(2()
()(+++=
s s s a s s G
（1）在同一图中分别画出a=3,2,1时的根轨迹图，并确定根轨迹的分离点与相应的根轨迹增益； （2）当a=4时，求出分离点下的kg ˊ值，分析能否近似为二阶系统。 3．开环传递函数)
1)(11.0(1.0)(1
++=
Ts s s K s G
当T=0.1作出它的根轨迹图，确定临界稳定时的根轨迹增益及分离点和分离点所对应的根轨迹增益。 4．控制系统开环传递函数)
10)(5)(1()(+++=
s s s s K
s G ，画根轨迹图并求当K=50系统的主导极点，
验证判别主导极点条件，并分析能否近似为二阶系统。
四、实验预习要求
1． 预习附录内容，记牢本实验所要用到的命令； 2． 手画有关根轨迹图，并求出有关数值； 3． 详细列出实验步骤
4． 什么是闭环系统的主导极点？
五、实验报告要求
1． 记录给定系统的根轨迹图，并标出特殊点。
2.完成上述各题要求，分析闭环极点在s 平面上的位置与系统动态性能的关系。
实验四 控制系统的频率特性测量
一、实验目的
1．学习和掌握测量典型环节、系统频率特性曲线的方法和技能。 2．学习根据实验所得频率特性曲线求取传递函数的方法。
二、实验设备
1．ACT-III 型 自动控制理论实验箱 一台 2．方正电脑 一套 3．螺丝刀 一把
三、实验原理及线路
1．一阶惯性环节传递函数参数、电路设计及其幅相频率特性曲线： 对于()1
K
G S TS =+的一阶惯性环节，其幅相频率特性曲线是一个半圆，见图4.1。
取S j ω=代入，得()()()1
j K
G j r e j T ?ωωωω=
=+
在实验所得特性曲线上，从半圆的直径(0)r ，可得到环节的放大倍数K ，K ＝(0)r 。在特性曲线上取一点k ω，可以确定环节的时间常数T ，()
k k
tg T ?ωω=-
。
一阶惯性环节传递函数为1
()0.21
G S S =+，其中参数为R 0=200K Ω，R 1＝200K Ω，C ＝1uF ，其模
拟电路设计如图
6.2
图4.2
2．典型二阶系统开环传递函数参数、电路设计及其幅相频率特性曲线： 两个惯性环节组成的二阶系统，其开环传递函数为
22
12()(1)(1)21
K K
G s T s T s T s Ts ξ=
=++++ (1)ξ≥ 令上式中 s j ω=，可以得到对应的频率特性
()
22
()()21
j K G j r e T j T ?ωωωωξω=
=-++ 二阶系统开环传递函数的幅相频率特性曲线，如图6.3所示。
根据上述幅相频率特性表达式，有
(0)K r = （4—1）
()k r ω=
其中 22112k k T tg T ωφξω
-=
故有 22
1
2k k k
T
T tg ξωωφ=
-
（4—2）
2T ξ=
（4—3）
如已测得二阶环节的幅相频率特性，则(0)r 、k ω、k φ 和()k r ω均可从实验曲线得到，于是可按式（4—1）、（4—2）和（4—3）计算K 、T 、ξ，并可根据计算所得T 、ξ 求取T 1和T 2
1(T T ξ=+
2(T T ξ=
实验用典型二阶系统开环传递函数为:
2
()()11
(0.21)(0.11)0.020.31
G s H s s s s s =
=++++ 其电路设计参阅图6.4。
3．对数幅频特性和对数相频特性
上述幅相频率特性也可表达为对数幅频特性和对数相频特性，图6.5和图6.6分别给出上述一阶惯性环节和二阶环节的对数幅频特性和对数相频特性：
四、实验内容及步骤
1．设计一阶惯性环节1
()0.21
G S S =
+模拟电路，并绘出波特图和乃奎斯特图，任取三个频率点，
求出其所对应的幅频值、相频值。
2．用MATLAB 软件仿真一阶惯性环节1
()0.21
G S S =
+频率特性，取与硬件对应的三个频率点，所
任取三个频率点测的幅频值、相频值与硬件实验所得结果比较。
3．用MATLAB 软件仿真典型二阶系统2()()11
(0.21)(0.11)0.020.31
G s H s s s s s =
=++++
开环频率
特性曲线，在图上任取三个频率点，测其幅频值、相频值。 4．在MATLABL 软件中，绘制开环系统)
1(1)(+=
s s s G 和)10)(5)(1(50
)(+++=s s s s s G 的奈氏曲
线和Bode 图，求其ωc,ωg,γ,kg ；并任取其中一系统画出“0”型、“Ⅰ”型、“Ⅱ”型系统的奈氏曲线和Bode 图并比较说明。
实验五 控制系统串联校正
一、实验目的
1．熟悉串联校正装置对线性系统稳定性和动态特性的影响。 2．掌握串联校正装置的设计方法和参数调试技术。 3．比较不同校正装置对系统的动、静态性能的影响。
二、实验设备
1．ACCT-Ⅲ型 自动控制理论实验箱 一台 2．方正电脑 一套 3．万用表 一个
三、实验原理及线路
1．设有二阶系统开环传递函数为：
()525
0.2(0.51)(0.51)
G s S S s s =
=
++ 其闭环传递函数为：
2
22
2
()()50
1()2502n n n
W S G s G s s s s s ωξωω===+++++式中 7.07n ω，10.141n ξω==， 故未加校正时系统超调量为
0.6363%p M e -===，
调节时间为
4
4s n
t ξω=
=s
静态速度误差系数K V 等于该I 型系统的开环增益 25=v K 1/s ，
由以上可得，未加校正二阶闭环系统的方块图如图1和模拟电路如图2所示
2．串联校正的目标
要求加串联校正装置后系统满足以下性能指标： （1）超调量25%p M ≤
（2）调节时间（过渡过程时间）1s t ≤s
（3）校正后系统开环增益（静态速度误差系数）25Kv ≥ 1/s
3．串联校正装置的时域设计
从对超调量要求可以得到
25p M e
-=≤% ，于是有 0.4ξ> 。由 4
1s n
t ξω=
≤s 可
以得到 4
n ωξ
≥
。
因为要求25Kv ≥ 1/s ，故令校正后开环传递函数仍包含一个积分环节，且放大系数为25。
设串联校正装置的传递函数为D (s ),则加串联校正后系统的开环传递函数为
25
()()()
(0.51)
D s G s D s s s =+
采用相消法，令 0.51
()1
s D s Ts +=+ （其中T 为待确定参数），可以得到加串联校正后的开环传递函
数
0.512525
()()1(0.51)(1)
s D s G s Ts s s s Ts +=
=
+++ 这样，加校正后系统的闭环传递函数为 2()()25()1()()D s G s T
W s D s G s s s T T
=
=
+++ 对校正后二阶系统进行分析，可以得到 2
25n T ω= 21n T ξω=
综合考虑校正后的要求，取 T =0.05s ,此时 22.36n ω= 1/s,0.45ξ=，它们都能满足校正目标要求。最后得到校正环节的传递函数为 0.51
()0.051
s D s s +=
+
从串联校正装置的传递函数可以设计其模拟电路如图3，串联校正装置电路的参数可取R 1＝390K Ω，R 2＝R 3＝200K Ω，R 4＝10K Ω，C ＝4.7uF 。
4．串联校正装置的频域设计
根据对校正后系统的要求，可以得到期望的系统开环传递函数的对数频率特性，如图4
根据未加校正系统的开环传递函数，可画出其相应的对数频率特性，如图5所示。
从期望的系统开环传递函数的对数幅频特性，减去未加校正系统开环传递函数的对数幅频特性，可以得到串联校正装置的对数幅频特性，如图6所示。
从串联校正装置的对数幅频特性，可以得到它的传递函数：
0.51
()0.051
c S G S S +=
+
四、实验内容及步骤
1．利用实验设备，设计并连接一未加校正的二阶闭环系统的模拟电路，完成该系统的稳定性和动
态特性观测（响应曲线及其调整时间ts 和Mp%），填入附表中。 2．设计并连接一加串联校正后的二阶闭环的模拟电路，完成该系统的稳定性和动态特性观测。响
应曲线及其调整时间ts 和Mp%，填入附表中。 3．取105.015.0)(1++=
S S s G c ，11.61)(2++=s s s G c ，)
101.0)(164()
15.0)(128.1()(3++++=
s s s s s G c 分别画出它们的Bode 图，观察增益，相角随频率的变化情况。
4．用MATLAB 仿真二阶系统校正前和校正后后的Bode 图。
五、实验预习要求
1．作出校正前后系统的Bode 图，并求性能指标。
2．有无其它形式的校正方案？参数如何？怎样模拟？可以自己拟定校正方案，在实验中验证，所需元件请预先向实验室提供清单。
六、实验报告要求
1．画出所做实验的模拟电路图，系统结构图及测取的响应图。 2．给出校正前后的Mp%和ts 。
3．分析串联超前校正、滞后校正、串联滞后-超前校正对系统性能的影响。
附表
附录一 ACCT-Ⅲ自动控制原理实验箱简介
一．系统构成
实验系统由上位PC微机（含实验系统上位机软件）、ACCT-I实验箱、USB2.0通讯线等组成。ACCT-Ⅲ实验箱内装有以C8051F060芯片（含数据处理系统软件）为核心构成的数据处理卡，通过USB口与PC微机连接。
1．实验箱ACCT-I简介
ACCT-I控制理论实验箱主要由电源部分U1单元、信号源部分U2单元、与PC机进行通讯的数据处理U3单元、元器件单元U4、非线性单元U5～U7以及模拟电路单元U8～U16等共16个单元组成，详见附图。
(1)电源单元U1
包括电源开关、保险丝、＋5V、－5V、＋15V、－15V、0V以及1.3V～15V可调电压的输出，它们提供了实验箱所需的所有工作电源。
(2)信号源单元U2
可以产生频率与幅值可调的周期方波信号、周期斜坡信号、周期抛物线信号以及正弦信号，并提供与周期阶跃、斜坡、抛物线信号相配合的周期锁零信号。
该单元面板上配置的拨键S1和S2用于周期阶跃、斜坡、抛物线信号的频率段选择，可有以下4种状态：
①S1和S2均下拨——输出信号周期的调节范围为2～60ms；
②S1上拨、S2下拨——输出信号周期的调节范围为0.2～6s；
③S1下拨、S2上拨——输出信号周期的调节范围为20～600ms；
④S1和S2均上拨——输出信号周期的调节范围为0.16～7s；
另有电位器RP1用于以上频率微调。
电位器RP2、RP3和RP4依次分别用于周期阶跃、斜坡与抛物线信号的幅值调节。在上述S1和S2的4种状态下，阶跃信号的幅值调节范围均为0～14V；除第三种状态外，其余3种状态的斜坡信号和抛物线信号的幅值调节范围均为0～15V；在第三种状态时，斜坡信号的幅值调节范围为0～10V，抛物线信号的幅值调节范围为0～2.5V。
信号单元面板上的拨键S3用于正弦信号的频率段的选择：当S3上拨时输出频率范围为140Hz～14KHz；当S3下拨时输出频率范围为2～160Hz。电位器RP5和RP6分别用于正弦信号的频率微调和幅值调节，其幅值调节范围为0-14V。
(3)数据处理单元U3
内含以C8051F060为核心组成的数据处理卡（含软件），通过USB口与上位PC进行通讯。内部包含八路A/D采集输入通道和两路D/A输出通道。与上位机一起使用时，可同时使用其中两个输入和两个输出通道。结合上位机软件，用以实现虚拟示波器、测试信号发生器以及数字控制器功能。
(4)元器件单元U4
单元提供了实验所需的电容、电阻与电位器，另提供插接电路供放置自己选定大小的元器件。
(5) 非线性环节单元U5、U6和U7
U5，U6，U7分别用于构成不同的典型非线性环节。
单元U5可通过拨键S4选择具有死区特性或间隙特性的非线性环节模拟电路。 单元U6为具有继电特性的非线性环节模拟电路。 单元U7为具有饱和特性的非线性环节模拟电路。 (6) 模拟电路单元U8～U16
U8～U16为由运算放大器与电阻，电容等器件组成的模拟电路单元。其中U8为倒相电路，实验时通常用作反号器。U9～U16的每个单元内，都有用场效应管组成的锁零电路和运放调零电位器。
2．系统上位机软件的功能与使用方法，详见《ACT-I 自动控制理论实验上位机程序使用说明书》。
二．实验注意事项
1．实验前U9～U16单元内的运放需要调零。
2．运算放大器边上的锁零点G 接线要正确。不需要锁零时（运放构成环节中不含电容或输入信号为正弦波时），必须把G 与-15V 相连；在需要锁零时，必须与其输入信号同步的锁零信号相连。如在采用PC 产生的经D/A 通道输出的信号O1作为该环节或系统的输入时，运放的锁零信号G 应连U3单元的G1（对应O1）；类似地，如采用PC 产生的信号O2作输入，则锁零信号G 应连U3单元的G2（对应O2）。锁零主要用于对电容充电后需要放电的场合，一般不需要锁零。
3．在设计和连接被控对象或系统的模拟电路时，要特别注意，实验箱上的运放都是反相输入的，因此对于整个系统以及反馈的正负引出点是否正确都需要仔细考虑，必要时接入反号器。
4．作频率特性实验和采样控制实验时，必须注意只用到其中1路A/D 输入和1路D/A 输出,具体采用“I1～I8”中哪一个通道，决定于控制箱上的实际连线。
5．上位机软件提供线性系统软件仿真功能。在作软件仿真时，无论是一个环节、或是几个环节组成的被控对象、或是闭环系统，在利用上位机界面作实验时，都必须将开环或闭环的传递函数都转化成下面形式，以便填入参数a i , b j
1110
1110...()...m m m m n n n n b s b s b s b W s a s a s a s a ----++++=
++++
其中 10n ≤， m n ≤。
如出现 m n >的情况，软件仿真就会出错，必须设法避免。如实验一，在作理想比例微分（PD ）环节的软件仿真实验时就会遇到此问题，因为此时()(1)W s K Ts K KTs =+=+
可见该W (s )分子中s 的阶高于分母的，直接填入参数仿真，即出现“非法操作”的提示。具体避免方法请参阅该实验附录。
6．受数据处理单元U3的数据处理速率限制，作频率特性实验和采样控制实验时，在上位机界面上操作“实验参数设置”必须注意频率点和采样控制频率的选择。对于频率特性实验，应满足ω<200/sec ，以免引起过大误差。类似地，对于采样控制实验，采样控制周期应不小于5 ms 。
7．本采集设备的上位机软件，A/D和D/A输出部分，需要注意的一些事项。本数据采集系统有8路A/D输入，2路D/A输出，对于8路A/D输入将其分为四组，因为一般我们用到两路同时输出或同时输入。I1、I2为一组A/D输入，I3、I4为一组A/D输入，I5、I6为一组A/D输入，I7、I8为一组A/D 输入。在这四组A/D输入中，I1、I3、I5、I7为每组A/D输入中的第一路，I2、I4、I6、I8为每组A/D 输入中的第二路。这个在实验三中，做频率特性实验要求比较严格，在每个实验当中，我们可以随意选择任一组A/D输入，和任一路D/A输出。
附录二软件界面及实验参考设置
一、设备的模块信息：
U9~U16 是8个运放模块，其中U8为反相模块，U5是死区特性和间隙特性模块，两者靠S4拨键切换；U6是继电特性模块；U7是饱和特性模块。
本采集设备的上位机软件，A/D和D/A输出部分，需要注意的一些事项。本数据采集系统有8路A/D 输入，2路D/A输出，对于8路A/D输入将其分为四组，因为一般我们用到两路同时输出或同时输入。I1、I2为一组A/D输入，I3、I4为一组A/D输入，I5、I6为一组A/D输入，I7、I8为一组A/D输入。在这四组A/D输入中，I1、I3、I5、I7为每组A/D输入中的第一路，I2、I4、I6、I8为每组A/D输入中的第二路。这个在实验三中，做频率特性实验要求比较严格，在每个实验当中，我们可以随意选择任一组A/D输入，和任一路D/A输出。
二、软件界面的操作说明
1、打开已经准备好的实验项目后，点击，使系统进入运行装态。
2、按下“启动暂停”按键程序开始运行,再次按下该按键程序暂停。按“退出”键使系统退出子VI运行状态。
3、测试信号设置选项框中可以设置发出的波形的种类、幅值、频率、占空比、采样开关T、采样时间。
4、按下“退出”按键或图标，程序退出运行。
5、按下“”图标，程序关闭。
三、计算机控制实验软件操作注意事项
1．软件“系统测试信号设置”参数默认值：
类型：周期阶跃信号；幅值：5V；零位偏移：0；频率：1s；占空比:90。
2．时域
以比例环节为例，将Ui连到实验箱 U3单元的O1（D/A通道的输出端），将Uo连到实验箱 U3单元
的I1（A/D通道的输入端），将运放的锁零G连到实验箱 U3单元的G1（与O1同步），并连好U3单元至上位机的USB2.0通信线。接线完成，经检查无误，再给实验箱上电后，启动时域LabVIEW软件上位机
程序，进入主界面。界面上的操作步骤如下：
①按通道接线情况:通过上位机界面中“通道选择”选择任一组任一路A/D输入作为环节的输出,
选择任一路D/A作为环节的输入.不同的通道,图形显示控件中波形的颜色将不同；将另一输出通道直接
送倒输入通道(显示示波器信号源发出的输入波形)。
②进入实验模式后，先对显示模式进行设置：选择“X-t模式”；选择“T/DIV”为1s/1HZ。
③④完成上述实验设置，然后设置实验参数，在界面的右边可以设置系统测试信号参数，选择“测试信号”为“周期阶跃信号”，选择“占空比”为50%，选择“T/DIV”为“1s”，选择“幅值”为“3V”，可以根据实验需要调整幅值，以得到较好的实验曲线，将“偏移”设为“0”。以上除必须选择“周期阶跃信号”外，其余的选择都不是唯一的。要特别注意，除单个比例环节外，对其它环节和系统都必须考虑环节或系统的时间常数，如仍选择“输入波形占空比”为50%，那么“T/DIV”至少是环节或系统中
最大时间常数的6～8倍。这样，实验中才能观测到阶跃响应的整个过程。
⑤以上设置完成后，按LabVIEW上位机软件中的“RUN”运行图标来运行实验程序，然后点击右边的“启动/暂停”按钮来启动实验，动态波形得到显示，直至周期响应过程结束，如上述参数设置合理就可以在主界面图形显示控件中间得到环节的“阶跃响应”。
3．频域
以一阶惯性环节为例，将Ui连到实验箱 U3单元的O1或O2（D/A通道的输出端,这个是通过上位机选择其中的一路输出），将Uo连到实验箱 U3单元的I1（A/D通道的输入端），然后再将你选择的D/A 输出通道测试信号O1(如果选择的是O1)连接到这组A/D输入的另一采集输入端I2，然后连接设备与上位机的USB通信线。接线完成，经检查无误，再给实验箱上电后，启动频域LabVIEW软件上位机程序，进入主界面。界面上的操作步骤如下：
①选择任一D/A输出通道，如“O1”，将其作为环节输入，接到环节输入Ui端,再将其作为原始测试信号接到A/D输入的I2（便于观看虚拟示波器发出的原始信号），将环节的输出端Uo接到A/D输入通道I1。
②进入实验界面后，先对频率特性的测试信号进行设置：“幅值”为5（可以根据实验结果波形来调整），“测试信号”为正弦波。
③完成实验设置，先点击LabVIEW运行按钮“RUN”运行界面程序，然后点击实验界面右下角的“启动/暂停”按钮来启动频率特性测试。测试程序将会从低频率计算到高频，界面右下角有个测试进度条，它将显示测试的进度。最后测试出来频率特性的Bode Plot、Nyquist Plot将在相应的图形控件中显示出来,在同一界面中我们可以同时看到频率特性的两种显示模式:一种是伯德图“Bode Plot”，它包括
大学物理学实验指导书 大学物理实验 力学部分 实验一长度与体积的测量 实验类型：验证 实验类别：专业主干课 实验学时：2 所属课程：大学物理
所涉及的课程和知识点：误差原理有效数字 一、实验目的 通过本实验的学习，使学生掌握测长度的几种常用仪器的使用，并会正确读数。练习作好记录和误差计算。 二、实验要求 （1）分别用游标卡尺、螺旋测微计测金属圆筒、小钢球的内外径及高度，并求体积。（2）练习多次等精度测量误差的处理方法。 三、实验仪器设备及材料 游标卡尺，螺旋测微计，金属圆柱体，小钢球，铜丝 四、实验方案 1、用游标卡尺测量并计算所给样品的体积。 2、分别用千分尺和读数显微镜测量所给金属丝的直径。 数据处理 注意：有效数字的读取和运用，自拟表格，按有关规则进行数据处理。 描述实验过程（步骤）以及安全注意事项等,设计性实验由学生自行设计实验方案。 五、考核形式 实际操作过程实验报告 六、实验报告 实验原理，实验步骤，实验数据处理，误差分析和处理。 对实验中的特殊现象、实验操作的成败、实验的关键点等内容进行整理、解释、分析总结，回答思考题，提出实验结论或提出自己的看法等。 七、思考题 1、游标卡尺测量长度时如何读数 游标本身有没有估读数 2、千分尺以毫米为单位可估读到哪一位初读数的正负如何判断 待测长度如何确定 实验二单摆 实验类型：设计 实验类别：专业主干课 实验学时：2 所属课程：大学物理 所涉及的课程和知识点：力学单摆周期公式 一、实验目的 通过本实验的学习，使学生掌握使用停表和米尺，测准单摆的周期和摆长。利用单摆周期公式求当地的重力加速度
二、实验要求 （1）测摆长为1m时的周期求g值。 （2）改变摆长，每次减少10cm，测相应周期T，作T—L图，验证单摆周期公式。 三、实验仪器设备及材料 单摆、米尺、游标卡尺、停表。 四、实验方案 利用试验台上所给的设备及材料，自己制作一个单摆，然后设计实验步骤测出单摆的周期，再根据单摆的周期公式计算当地的重力加速速。 改变摆长，讨论对实验结果的影响并分析误差产生的原因 五、考核形式 实际操作过程实验报告 六、实验报告 实验原理，实验步骤，实验数据处理，误差分析和处理。 对实验中的特殊现象、实验操作的成败、实验的关键点等内容进行整理、解释、分析总结，回答思考题，提出实验结论或提出自己的看法等。 七、思考题 1、为什么测量周期不宜直接测量摆球往返一次摆动的周期试从误差分析来说明。 2、在室内天棚上挂一单摆，摆长很长，你设法用简单的工具测出摆长不许直接测量摆长。 实验三牛顿第二定律的验证 实验类型：验证 实验类别：专业主干课 实验学时：2 所属课程：大学物理 所涉及的课程和知识点：力学牛顿第二定律摩擦 一、实验目的 通过本实验的学习，使学生掌握气垫导轨的使用，使学生通过在气垫导轨上验证牛顿第二定律，更深刻的理解牛顿第二定律的物理本质。 二、实验要求 验证当m一定时，a∝F,当F一定时，a∝1／m。 三、实验仪器设备及材料 气垫导轨，数字毫秒计，光电门，气源 四、实验方案 1、调整气垫导轨水平。 在导轨的端部小心安装好滑轮，使其转动自如，细心调整好导轨的水平。
计算机程序设计基础（VB）实验指导书主编：刘华伟 单位：信息工程学院
实验报告要求：每次实验要求写实验报告（word电子版），包括实验名称，实验目的，实验内容，所有主要界面（需把界面图贴上,用截图工具）和所有源程序（将代码复制粘贴到word报告里），每次上机课后的周五理论课对上机题目进行讲解，每次上机实验报告要求在上机内结束前提交，如果没做完最迟当天内提交给教师信箱458007844@https://www.doczj.com/doc/c412962686.html, 只能用自己的邮箱在这个时间段提交。 提交格式：邮件名和word文件名均为： 公141班张三000000第1次作业 第一次上机课要做实验指导书中前两次实验的内容，将两次上机的实验报告都写在同一个word文档里提交。以后每次上机均做一次实验的内容。
实验一VB6.0环境和程序设计初步 一、实验目的 1．学会使用VB开发环境。 2．学会建立、编辑、运行一个简单的VB应用程序的全过程。 3．掌握变量的概念及使用。 4．通过程序实践结合课堂例子，理解类、对象的概念，掌握属性、事件、方法的应用。 二、实验内容： 1．熟悉VB开发环境的标题栏、菜单栏、工具栏、窗体窗口、属性窗口、工程资源管理器窗口、代码窗口、立即窗口、窗体布局窗口、工具箱窗口的位置以及用法。（此题不需要写实验报告） 2．编写一个四则运算的功能，在界面上输入两个数，并设置加减乘除四个按钮，点击不同的按钮，显示不同的运算结果。 步骤： （1）建立用户界面的对象。 （2）对象属性的设置。 （3）对象事件过程及编程。 （4）保存和运行程序
实验二选择结构程序设计 一、实验目的 1．掌握逻辑表达式的正确书写形式。 2．掌握单分支与双分支语句的使用。 3．掌握多分支条件语句的使用。 4．掌握情况语句的使用与多分支条件语句的区别。 二、实验内容 1．P272实验C的1，2题，界面按自己思路设计。其中第1题要求用两种方法实现。 2．在界面上输入4个数，求最大值和最小值并显示，要求用两种方法实现。提示：先编写求最大值的程序，然后再编写求最小值的程序。 3．输入三门功课的成绩，评定某个学生是否得奖学金。 评奖学金标准如下： 平均分大于95分或两门100分第三门不低于80分。
实验一求不规则物体的重心 一、实验目的：用悬吊法和称重法求出不规则物体的重心的位置。 二、实验设备仪器：ZME-1型理论力学多功能实验台，直尺、积木、磅秤、胶带、白纸等。 三、实验原理方法简述 （一）悬吊法求不规则物体的重心 适用于薄板形状的物体，先将纸贴于板上，再在纸上描出物体轮廓，把物体悬挂于任意一点A，如图1-1（a）所示，根据二力平衡公理，重心必然在过悬吊点的铅直线上，于是可在与板贴在一起的纸上画出此线。然后将板悬挂于另外一点B，同样可以画出另外一条直线。两直线的交点C就是重心，如图1-1（b）所示。 A (a) 图1-1 （二）称重法求轴对称物体的重心 对于由纵向对称面且纵向对称面内有对称轴的均质物体，其重心必在对称轴上。
图1-2 首先将物体支于纵向对称面内的两点，测出两个支点间的距离l ，其中一点置于磅秤上，由此可测得B 处的支反力N1F 的大小，再将连杆旋转180O ，仍然保持中轴线水平，可测得N2F 的大小。重心距离连杆大头端支点的距离C x 。根据平面平行力系，可以得到下面的两个方程： C 1N N21N =?-?=+x W l F W F F 根据上面的方程，可以求出重心的位置： N2 N11N F F l F x C +?= 四、实验数据及处理 （一）悬吊法求不规则物体的重心 （二）称重法求对称连杆的重心。 a.将磅秤和支架放置于多功能台面上。将连杆的一断放于支架上，另一端放于支架上，使连杆的曲轴中心对准磅秤的中心位置。并利用积木块调节连杆的中心位置使它成水平。记录此时磅秤的读数 F N1=1375g b.取下连杆，记录磅秤上积木的重量F J1=385g c.将连杆转?180，重复a 步骤，测出此时磅秤读数F N2=1560g d.取下连杆，记录磅秤上积木的重量F J1=0g
《单片机原理与应用》 实验指导书 注意： 1、做实验前必须预习 2、带教材和实验指导书 理工大学 自动化学院自动化系
实验仪的使用 本实例是仿真INTEL的8031单片机，来循环点亮P1口的发光二极管（低电平有效）。程序是用汇编语言来编写。下面介绍相应的操作步骤： 1、运行桌面“星研集成软件”，画面如下： 2、建立源文件 执行 [主菜单?文件?新建]，（或者点击图标）打开窗口。 选择存放源文件的目录，输入文件名，注意：一定要输入文件名后缀。对源文件编译、连接、生成代码文件时，系统会根据不同的扩展名启动相应的编译软件。比如：.ASM文件，使用A51来对它编译。本实 例文件名为xunhuan.asm 。窗口如下： 按“确定”即可。然后即出现文件编辑窗口： 输入源程序，参照实验一源程序。 .专业DOC.
这样一个源文件就建立好了。 3.编译、连接文件 首先选择一个源文件，然后可以编译、连接文件了。对文件编译，如果没有错误，再与库文件连接，生成代码文件（DOB、HEX文件）。编译、连接文件的方法有如下二种：（1）使用[ 主菜单?项目?编译、连接 ]或[主菜单?项目?重新编译、连接]”。（2）点击图标或来“编译、连接”或“重新编译连接”。编译、连接过程中产生的信息显示在信息窗的“建立”视中。编译没有错误的信息如下： 若有错误则出现如下信息框： 有错误、警告信息，用鼠标左键双击错误、警告信息或将光标移到错误、警告信息上，回车，系统自动打开对应的出错文件，并定位于出错行上。 这时用户可以作相应的修改，直到编译、连接文件通过。 4．调试 编译、连接正确后，可以开始调试程序。进入调试状态方法有： a)执行[ 主菜单?运行?进入调试状态] b)点击工具条的进入后的窗口如下：
实验一霍尔效应及其应用 【预习思考题】 1．列出计算霍尔系数、载流子浓度n、电导率σ及迁移率μ的计算公式，并注明单位。 霍尔系数，载流子浓度，电导率，迁移率。 2．如已知霍尔样品的工作电流及磁感应强度B的方向，如何判断样品的导电类型？ 以根据右手螺旋定则，从工作电流旋到磁感应强度B确定的方向为正向，若测得的霍尔电压为正，则样品为P型，反之则为N型。 3．本实验为什么要用3个换向开关？ 为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响，需要在测量时改变工作电 流及磁感应强度B的方向，因此就需要2个换向开关；除了测量霍尔电压，还要测量A、C间的电位差，这是两个不同的测量位置，又需要1个换向开关。总之，一共需要3个换向开关。 【分析讨论题】 1．若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，按式（5.2-5）测出的霍尔系数比实际值大还是小？要准确测定值应怎样进行？ 若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，则测出的霍尔系数比实际值偏小。要想准确测定，就需要保证磁感应强度B和霍尔器件平面完全正交，或者设法测量出磁感应强度B和霍尔器件平面的夹角。 2．若已知霍尔器件的性能参数，采用霍尔效应法测量一个未知磁场时，测量误差有哪些来源？ 误差来源有：测量工作电流的电流表的测量误差，测量霍尔器件厚度d的长度测量仪器的测量误差，测量霍尔电压的电压表的测量误差，磁场方向与霍尔器件平面的夹角影响等。 实验二声速的测量 【预习思考题】 1. 如何调节和判断测量系统是否处于共振状态？为什么要在系统处于共振的条件下进行声速测定？ 答：缓慢调节声速测试仪信号源面板上的“信号频率”旋钮，使交流毫伏表指针指示达到最大（或晶体管电压表的示值达到最大），此时系统处于共振状态，显示共振发生的信号指示灯亮，信号源面板上频率显示窗口显示共振频率。在进行声速测定时需要测定驻波波节的位置，当发射换能器S1处于共振状态时，发射的超声波能量最大。若在这样一个最佳状态移动S1至每一个波节处，媒质压缩形变最大，则产生的声压最大，接收换能器S2接收到的声压为最大，转变成电信号，晶体管电压表会显示出最大值。由数显表头读出每一个电压最大值时的位置，即对应的波节位置。因此在系统处于共振的条件下进行声速测定，可以容易和准确地测定波节的位置，提高测量的准确度。 2. 压电陶瓷超声换能器是怎样实现机械信号和电信号之间的相互转换的？ 答：压电陶瓷超声换能器的重要组成部分是压电陶瓷环。压电陶瓷环由多晶结构的压电材料制成。这种材料在受到机械应力，发生机械形变时，会发生极化，同时在极化方向产生电场，这种特性称为压电效应。反之，如果在压电材料上加交
湖北汽车工业学院实验报告 班级学号姓名 课程名称完成日期 实验一熟悉Visual C++绘图应用程序的开发过程 一、实验目的 1、熟悉VC6.0开发环境； 2、掌握MFC编程； 3、掌握CDC图形程序库； 4、掌握VC6.0下的简单图形程序的开发过程。 二、实验性质 验证性 三、实验要求 1、认真阅读本次实验的目的，了解本次实验要求掌握的内容； 2、能够根据实验指导书的要求，完成相关的内容； 3、务必掌握绘图程序的开发流程，为今后复杂的图形程序开发做好准备。 四、实验内容 （一）生成绘图应用程序的框架 开发绘图应用程序的第一步是使用AppWizard（程序生成向导）来建立程序的基本框架。AppWizard为框架的建立提供了一系列对话框及多种选项，用户可以根据不同的选项生成自己所需要的应用程序框架。具体步骤如下： 1、从“文件”菜单选择“新建”菜单项，在“新建”对话框中选择“工程”选项卡，从项目类型中选择MFC AppWizard（.exe）。在“位置”文本框中，可直接输入目录名称，或者单击“…”按钮选择已有的目录。在“工程名称”文本框中输入项目的名称，如Draw，其他采用默认值，这时确定按钮变亮，如下图所示：
2、单击确定按钮，弹出“MFC应用程序向导步骤1”对话框，如图所示，选择单文档单选按钮和“中文[中国]”选项，表示要生成以中文为用户界面的单文档（SDI绘图程序）。 3、点击下一步，在随后出现的几个对话框中，都点击下一步，表示采用各项的默认设置，直到出现“MFC应用程序向导步骤6”对话框，如图所示。
4、“MFC应用程序向导步骤6”对话框中默认设置确定了类得名称及其所在文件的名称。用户可以改CdrawApp、CmainFrame和CdrawDoc的文件名称，但不可以改变它们的基类。 单击完成按钮，应用程序向导显示将要创建的文件清单，再单击确定，MFC应用程序向导就自动生成绘图程序的各项源文件了。 MFC应用程序向导设置完后，点击组建按钮，然后再点击执行按钮，就会出现MFC 应用程序向导生成的完整应用程序的基本框架。
实验一KEIL 51软件实验 实验目的： 1、掌握KEIL集成开发环境的使用 2、掌握算术运算程序 实验设备：计算机、KEIL51软件 实验内容： 编程实现把片人RAM30H单元和40H单元两个16字节数相加，结果放于30H单元开始的位置处。在KEIL51编译、连接、仿真调试。 实验步骤： 一、运行KEIL51软件，出现图1所示KEIL 51主界面。 图1 KEIL 51主界面 首先用Project菜单下的New Project命令建立项目文件，过程如下。 (1) 选择Project菜单下的New Project命令，弹出如图2所示的Create new Project对话框。 图2 Create New Project对话框 (2) 在Create New Project对话框中选择新建项目文件的位置（最好一个项目建立一个文件夹如E：\project）， 输入新建项目文件的名称，例如，项目文件名为example，单击【保存】按钮将弹出如图3所示的Select Device for Target ‘Target 1’对话框，用户可以根据使用情况选择单片机型号。Keil uVision2 IDE几乎支
持所有的51核心的单片机，并以列表的形式给出。选中芯片后，在右边的描述框中将同时显示选中的芯片的相关信息以供用户参考。 图3 Select Device for Target ‘Target 1’对话框 (3) 这里选择atmel公司的AT89c51。单击【确定】按钮，这时弹出如图4所示的Copy Standard 8051 Startup Code to Project Folder and Add File to Project确认框，C语言开发选择【是】，汇编语言开发选择【否】。 单击后，项目文件就创建好了。项目文件创建后，在主界面的左侧的项目窗口可以看到项目文件的内容。 这时只有一个框架，紧接着需向项目文件中添加程序文件内容。 图4 Copy Standard 8051 Startup Code to Project Folder and Add File to Project确认框 二、给项目添加程序文件 当项目文件建立好后，就可以给项目文件加入程序文件了，Keil uVision2支持C语言程序，也支持汇编语言程序。这些程序文件可以是已经建立好了的程序文件，也可以是新建的程序文件，这里我们新建的汇编程序文件后再添加。 (1) 选择文件菜单上的new命令，出现新建文本窗口，如图5所示。
1.1 静电场 实验内容 图示静电场的基本性质: 同心球壳电场及电势分布图。 实验设置 有两个均匀带电的金属同心球壳配置如图。内球壳（厚度不计）半径为R 1=5.0 cm ，带电荷 q 1 = 0.6?10-8 C ；外球壳半径R 2 = 7.5 cm ，外半径R 3 = 9.0 cm ，所带总电荷q 2 = - 2.0?10-8 C 。 实验任务 画出该同心球壳的电场及电势分布。 实验步骤及方法 基本原理：根据高斯定理推导出电场及电势的 分布公式；利用数据分析软件，如Microsoft Excel 绘制电场及电势的分布图。 在如图所示的带电体中，因内球壳带电q 1，由于静电感应，外球壳的内表面上将均匀地分布电荷-q 1；根据电荷平衡原理，外球壳的外表面上所带电荷除了原来的q2外，还因为内表面感应了-q 1而生成+q 1,所以外球壳的外表面上将均匀分布电荷q 1+q 2。 在推导电场和电势分布公式时，须根据r 的变化范围分别讨论r < R 1、R 1 < r < R 2、R 2 < r < R 3、r > R 3几种情况。 场强分布： 当r < R 1时， 001=?=???E dS E S 当R 1 < r < R 2时， ?= ???0 1 εq dS E S 2 1 0241 r q E επ= 当R 2 < r < R 3时， 00 3=?=???E dS E S 当r > R 3时， 1
2 210 40 2 141r q q E q q dS E S += ? += ??? επε 电势分布： 根据电势的定义，可以求得电势的分布。 当r < R 1时， 3 2 10210110143211414141 3 3 2 21 1R q q R q R q U dr E dr E dr E dr E dr E U R R R R R R r r ++ -=?+?+?+?=?=?????∞ ∞ επεπεπ 当R 1 < r < R 2时， 3 2 102101014321414141 3 3 2 2R q q R q r q U dr E dr E dr E dr E U R R R R r r ++ -=?+?+?=?=????∞ ∞ επεπεπ 当R 2 < r < R 3时， 3 2 10143141 3 3 R q q U dr E dr E dr E U R R r r += ?+?=?=???∞ ∞ επ 当r > R 3时， r q q U dr E dr E U r r 2 1014141 += ?=?=??∞ ∞επ 至此，可以用MS Excel 来绘制电场及电势分布图。方法如下： 打开Excel 后会有一个默认的表格出现（如下图） 在A1、A2、A3单元格内分别输入“R1=”、“R2=”、“R3=”；在B1、B2、B3单元格内分别输入R1、R2、R3的数值。
实验一：PLC认知及PLC编程软件的使用（两学时） 一、实验目的： 1.熟悉典型继电器电路的工作原理及电路接线。 2.熟悉西门子PLC 的组成，模块及电路接线。 3.熟悉西门子STEP 7 编程软件的使用方法。 4.熟悉利用STEP 7 建立项目、硬件组态、编程、编译、下载和运行等设 计步骤。 5.学会用基本逻辑指令实现顺控系统的编程，完成三相异步电机单向运行控 制程序的编制及调试。 二、实验设备： 1.个人PC 机 1 台 2.西门子1214C AC/DC/RLY PLC 1 台 3.西门子CM1241 RS485通信模块 1 台 4.实验操作板 1 块 5.线缆若干 三、实验步骤： 1.参照黑板上的电路接线图，电路连接好后经指导教师检查无误，可以上电 试验。 2.了解西门子PLC 的组成，熟悉PLC的电源、输入信号端I 和公共端 COM、输出信号端Q 和公共端COM；PLC 的编程口及PC 机的串行通讯口、编程电缆的连接；PLC 上扩展单元插口以及EEPROM 插口的连接方法；RUN/STOP开关及各类指示灯的作用等。 2.参照黑板上的电路接线图，电路连接好后经指导教师检查无误，并将 RUN/STOP 开关置于STOP 后，方可接入220V交流电源。 3.在PC 机启动西门子STEP 7编程软件，新建工程，进入编程环境。 4.根据实验内容，在西门子STEP 7编程环境下输入梯形图程序，转换后， 下载到PLC中。
5.程序运行调试并修改。 6.写实验报告。 四、实验内容： 实验1、三相笼型异步电动机全压起动单向运行控制 图1 三相笼型异步电动机全压起动单向运行控制接线图实验2、三相笼型异步电动机全压起动单向运行PLC控制 图2 三相笼型异步电动机全压起动单向运行PLC控制梯形图 五、实验总结与思考： 1.简述S7-1200 PLC的硬件由哪几部分组成。 2.请简要叙述从硬件组态开始到程序下载到PLC进行调试的整个过程。 3.做完本次实验的心得体会；
理论力学组合实验报告 使用设备名称与型号 同组人员 实验时间 一、实验目的 理论力学是一门理论性较强的技术基础课，是现代工程技术基础理论之一，在日常生活、工程技术各领域都有着广泛的应用。这门学科的理论比较抽象，真正掌握也较困难。本实验指导书介绍理论力学的六个小实验，让学生在做实验过程中既动手又动脑，培养学生的创新思维和科学实验能力。 二、实验设备与仪器 理论力学多功能实验台ZME-1型 三、实验原理 四、实验操作步骤 实验（1）：求弹簧质量系统的固有频率 在高压输电线模型的砝码盘上，分四次挂上不同重量的砝码，观察并记录弹簧的变形。 实验（2）：求重心的实验方法 （A）悬吊法 将求重心的型钢片状试件，用细绳将其挂吊在上顶板前端的螺钉上，再换一个位置挂吊，通过两次挂吊便可求出重心位置。 （B）称量法 使用连杆、积木、台称，利用已学力学知识，用称量法求连杆的重量及重心位置。实验（3）：验证均质圆盘转动惯量的理论公式
转动实验台右边手轮，使圆盘三线摆摆长下降为60cm，左手给三线摆一初始角（一般小于60），释放圆盘后，三线摆发生扭转振动。右手拿秒表，记录扭转十次或以上的时间，并算出周期，比较实验与理论计算两种方法求得的转动惯量，确定误差，还可以求摆长（四种长度）对误差的影响。 由弹簧的变形计算该系统的等效刚度和固有频率。 实验（4）：用等效方法求非均质物体转动惯量 分别转动左边两个三线摆的手轮，让有非均质摇臂的圆盘三线摆下降至摆长约60cm，也使配重相同的带有强磁铁的两个圆柱铁三线摆下降到相同的高度进行转动惯量等效实验，测出扭转振动的周期，再与两个圆柱的三线摆计算周期进行等效，从而求出非均质摇臂的转动惯量。 五、实验结果及分析计算 1、弹簧质量系统的固有频率 2、连杆的重心
单片机实验指导书 适用专业：计算机控制、网络、物联网等 学时：12 编写人：孔庆臣 2016-5-12
实验一 IO口输入输出实验 1. 实验内容 (1) P2口做输出口，接八只发光二极管，编写程序，使发光二极管循环点亮。 (2) P1口做输入口，接八个扭子开关，P2口接八只发光二极管，编写程序读取开关状态，将此状态在发光二极管上显示出来。 2. 实验目的 学习keil仿真软件的使用方法 学习IO口的使用方法。 学习延时子程序的编写和使用。 stc-isp软件的使用 3.有关说明 P1口为准双向口，P1的每一位都能独立地定义为输入或输出线，作为输入的口线，必须向锁存器相应位写入“1”，该位才能作为输入。单片机IO口在复位时均置为“1”，如果后来在口锁存器写入过“0”，在需要时应写入一个“1”使它再成为一个输入。 可以用第二个实验做一下实验。先按要求做好程序并调试成功后，可将P1口锁存器中置“0”，此时将P1作输入口，会有什么结果。 再来看一下延时程序的实现。通常用的有两种方法，一是用定时器中断来实现，一是用指令循环来实现。在系统时间允许的情况下可以采用后一种方法。 本实验系统晶振为11.0592MHZ，则一个时钟周期为0.0904us。现要写一个延时0.1s的程序，可大致写出如下： void Delay100ms() //@11.0592MHz { unsigned char i, j, k; i = 5; j = 52; k = 195; do { do { while (--k); } while (--j); } while (--i); } 5．实验电路设计 （1）分析附录1 单片机实验系统部分原理图，选择合适的电路模块，并根据实验要求的功能进行合理的电路模块间的电路连接。 （2）画出本次实验独立的原理图 5、实验要求 （1）完成实验电路设计 （2）完成实验程序设计 （3）实现要求的实验结果
磁性物理实验 讲义 磁性物理课程组编写 电子科技大学微电子与固体电子学院 二O一二年九月
目录 一、起始磁导率温度特性测量和居里温度测试计算分析 (1) 二、电阻率测试及磁损耗响应特性分析 (3) 三、磁致伸缩系数测量与分析 (6) 四、磁化强度测量与分析 (9) 五、磁滞回线和饱和磁感应强度测量 (11) 六、磁畴结构分析表征 (12)
一、起始磁导率温度特性测量和居里温度测试计算分析 (一) 、实验目的： 了解磁性材料的起始磁导率的测量原理，学会测量材料的起始磁导率，并能够从自发磁化起源机制来分析温度和离子占位对材料起始磁导率和磁化强度的影响。 (二）、实验原理及方法： 一个被磁化的环型试样，当径向宽度比较大时，磁通将集中在内半径附近的区域分布较密，而在外半径附近处，磁通密度较小，因此，实际磁路的有效截面积要小于环型试样的实际截面。为了使环型试样的磁路计算更符合实际情况，引入有效尺寸参数。有效尺寸参数为：有效平均半径r e ，有效磁路长度l e ，有效横截面积A e ，有效体积V e 。矩形截面的环型试样及其有效尺寸参数计算公式如下。 ???? ??-=21 1 211ln r r r r r e （1） ???? ??-=21 12 11ln 2r r r r l e π （2） ???? ??-=2112 211ln r r r r h A e （3） e e e l A V = （4） 其中：r 1为环型磁芯的内半径，r 2为环型磁芯的外半径，h 为磁芯高度。 利用磁芯的有效尺寸可以提高测量的精确性，尤其是试样尺寸不能满足均匀磁化条件时，应用等效尺寸参数计算磁性参数更合乎实际结果。材料的起始磁导率（i μ）可通过对环型磁心施加线圈后测量其电感量（L ）而计算得到。计算公式如式（5）所示。 2 0i e e A N L l μμ= （5）
《理论力学》实验报告 班级： 姓名： 学号： 成绩：
实验一 实验方法测定物体的重心 一、实验目的： 1、通过实验加深对合力概念的理解； 2、用悬挂法测取不规则物体的重心位置； 3、用称重法测物体的重心位置并用力学方法计算重量。 二、实验设备和仪器 1、理论力学多功能实验装置； 2、不规则物体（各种型钢组合体）； 3、连杆模型； 4、台秤。 三、实验原理 物体的重心的位置是固定不变的。再利用柔软细绳的受力特点和两力平衡原理，我们可以用悬挂的方法决定重心的位置；又利用平面一般力系的平衡条件，可以测取杆件的重心位置和物体的重量。 物体的重量：21F F W +=；重心位置：W l F x C 1= 四、实验方法和步骤 A 、悬挂法 1、从柜子里取出求重心用的组合型钢试件，用将把它描绘在一张白纸上； 2、用细索将其挂吊在上顶板前面的螺钉上（平面铅垂），使之保持静止状 态； 3、用先前描好的白纸置于该模型后面，使描在白纸上的图形与实物重叠。 再用笔在沿悬线在白纸上画两个点，两点成一线，便可以决定此状态的重力作用线； 4、变更悬挂点，重复上述步骤2-3，可画出另一条重力作用线； 5、两条垂线相交点即为重心。
B、称重法 1、取出实验用连杆。将连杆一端放在台秤上，一端放在木架上，并使连杆保 持水平。 2、读取台秤的读数，并记录； 3、将连杆两端调换，并使摆杆保持水平； 4、重复步骤2； 五、数据记录与处理 A、悬挂法（请同学另附图） B、称重法 六、注意事项 1、实验时应保持重力摆水平； 2、台称在使用前应调零。
实验二、四种不同类型载荷的比较实验 一、实验目的 1、了解四种常见的不同载荷； 2、比较四种不同类型载荷对承载体的作用力特性。 二、实验仪器和设备 1、理论力学多功能实验装置； 2、2kg台秤1台； 3、0.5kg重石英沙1袋； 4、偏心振动装置1个。 三、实验原理 渐加载荷、突加载荷、冲击载荷和振动载荷是常见的四种载荷。不同类型的载荷对承载体的作用力是不同的。将不同类型的载荷作用在同一台秤上，可以方便地观察到各自的作用力与时间的关系曲线，并进行相互比较。 四、实验方法和步骤 1、将台秤置于实验装置合适的位置并放平稳； 2、渐加载荷：取出装有石英沙的袋子，将沙子缓慢、渐渐地倒入台秤上的 托盘中，仔细观察台秤指针的变化，并描绘出作用力的时程曲线示意图； 3、突加载荷：将托盘中的石英沙装回原袋子，用手将沙袋拎起至刚好与托 盘分离时突然松手，仔细观察台秤指针的变化，并描绘出作用力的时程 曲线示意图； 4、冲击载荷：再将沙袋拎起至某一高度（如5cm）后自由释放，沙袋对台秤 造成一定的冲击，仔细观察台秤指针的变化，并描绘出作用力的时程曲 线示意图； 5、振动载荷：用偏心振动装置代替沙袋。先打开偏心振动装置上的电源开 关让其上的电机旋转，然后轻轻置于台秤的托盘上。仔细观察台秤指针 的变化，并描绘出作用力的时程曲线示意图。 五、实验结果与数据处理
实验一8051简单编程与调试实验目的 通过简单小程序的输入和调试，熟悉并掌握Keil 的使用。学会Proteus与Keil的整合调试。 实验基本要求 建立三个项目，分别输入存储块清零、二进制BCD码及二进制ASCII码转换的汇编源程序，并进行仿真调试。画出实验程序的流程框图。 实验步骤 采用Keil Cx51 开发8051单片机应用程序一般需要经过下面几个步骤： 1、在 Vision2集成开发环境中创建一个新项目（Project），并为该项目选定合适的单片机CPU器件。 在菜单栏中选择“Project”→“New Project”，弹出“Create New Project”对话框，选择目标路径，在“文件名”栏中输入项目名后，单击“保存（S）”按钮，弹出“Selecte Device for Target”对话窗口。在此对话窗口的“Data base”栏中，单击“Atmel”前面的“+”号，或者直接双击“Atmel”，在其子类中选择“AT89C51”，确定CPU类型。如图所示。 点击“确定”按钮后，弹出如下的对话框
如果是进行汇编语言编程选择“否”。 2、利用μVision2的文件编辑器编写C语言（或汇编语言）源程序文件，并将文件添加到项目中去。一个项目可以包含多个文件，除源程序文件外还可以有库文件或文本说明文件。 在μVision2的菜单栏中选择“File”→“New”命令，新建文档，然后在菜单栏中选择“File”→“Save”命令，保存此文档，这时会弹出“Save As”对话窗口，在“文件名（N）”一栏中，为此文本命名，注意要填写扩展名“.asm”。单击“保存（S）”按钮，这样在编写汇编代码时，Keil会自动识别汇编语言的关键字，并以不同的颜色显示，以减少输入代码时出现的语法错误。程序编写完后，再次保存。 在Keil中“Project Workspace”子窗口中，单击“Target 1”前面的“+”号，展开此目录。在“Source Group 1”文件夹上单击鼠标右键，在右键菜单中选择“Add File to ‘Group Source 1’”，弹出“Add File to Group”对话窗口，在此对话窗口的“文件类型”栏中，选择“Asm Source File”，并找到刚才编写的.asm文件，双击此文件，将其添加到Source Group 中，此时“Project Workspace”子窗口如图所示。
学习指南 1、物理实验课的教学目的 大学物理实验教学目的与中学阶段的物理实验教学有着本质的不同。“大学物理实验”是一门独立的基础课程，它不是“大学物理学”的分支或组成部分。虽然物理实验必须以物理学的理论为基础，运用物理学的原理进行实验或研究，但是“大学物理实验”又独立于“大学物理学”，它不是以验证物理定律、加强理解物理规律为主要目的的，分散的力、热、电、磁、光实验的堆切，而是以物理实验的基本技术或基本物理量的测量方法为主线，再贯穿以现代误差理论，现代物理实验仪器设备、器件的原理、使用方法，构建成一个完整的，但又不断发展的课程体系框架。其教学目的如下： （１）掌握基本物理量的各种测量方法，学会分析测量的误差，学会基本的实验数据处理方法，能正确的表达测量结果，并对测量结果进行正确的评价（测量不确定度）。 （２）掌握物理实验的基本知识、基本技能，常用实验仪器设备、器件的原理及使用方法，并能正确运用物理学理论指导实验。 （３）培养、提高基本实验能力，并进一步培养创新能力。基本实验能力是指能顺利完成某种实验活动（科研实验或教学实验）的各种相关能力的总和，主要包括： 观察思维能力──在实验中通过观察分析实验现象，并得出正确规
律的能力。 使用仪器能力──能借助教材或仪器使用说明书掌握仪器的调整和使用方法的能力。 故障分析能力──对实验中出现的异常现象能正确找出原因并排除故障的能力。 数据处理能力──能正确记录、处理实验数据，正确分析实验误差的能力。 报告写作能力──能撰写规范、合格的实验报告的能力。 初步实验设计能力──能根据课题要求，确定实验方案和条件，合理选择实验仪器的能力。 （４）培养从事科学实验的素质。包括理论联系实际和实事求是的科学作风；严肃认真的工作态度；吃苦耐劳、勇于创新的精神；遵守操作规程，爱护公共财物的优良品德；以及团结协作、共同探索的精神。 2、大学物理实验课的基本程序 实验课与理论课不同，它的特点是同学们在教师的指导下自己动手，独立完成实验任务，通常每个实验的学习都要经历三个阶段。 （１）实验的准备 实验前必须认真阅读讲义，做好必要的预习，才能按质按量按时完成实验。同时，预习也是培养阅读能力的学习环节。预习时要写预习报告，预习报告包括以下内容：
理论力学实验报告指导答案 实验一 振动测试系统组成及基本仪器使用方法 1—底座； 2—支座； 3—二（三）自由度系统； 4—薄壁圆板支承螺杆； 5—固定铰；6—非接触式激振器； 7—薄壁圆板；8—电动式激振器； 9—电机压板； 10—偏心电机；11—加速度传感器； 12—简支梁；13—活动铰；14—悬臂梁；15—圆支柱；16—质量；17—调压器； 18—电动式激振器支座； 19—ZK-4JCZ型激振测振仪； 20—信号源； 21—计算机及虚拟仪器库； 22—打印机 图1 实验装置与结构框图 传感器1输入
传感器2输入 一道振动幅值 二道振动幅值 频率/功率显示值 频率，周期，灵敏度调节 及步进，锁定旋钮 一道，二道增益及测试方式状态 设置选择及参数选择旋钮 扫频 选择 方式 选择 灵敏度选择 显示选择 功率输出选择 功率幅度调节 信号源调节 功率输出B道 功率输出A道 信号源 波形输出 ZK—4JCZ型激振测振仪功能分布图
ZK-4JCZ型激振测振仪是一种多功能测量仪器。它包括信号源、功率放大器及两个配接加速度计的测量通道，可对振动的加速度、加速度或位移进行测量。 16 实验二 简谐振动幅值测量 一、实验目的 1. 了解振动信号位移、速度、加速度的关系。 2. 学会用压电式加速度传感器测量简谐振动的位移、速度、加速度幅度。 二、实验装置与仪器框图 实验装置与仪器框图见图（1） 图（1） 实验装置与仪器框图 四、实验方法 1. 激振信号源输出端接电动式激振器，用电动式激振器对简支梁激振。 2. 用加速度传感器拾振，加速度传感器的输出接测振仪。
开启激振信号源的电源开关，对系统施加交变正弦激振力，使系统产生振动，调整信号源的输出调节开关便可改变振幅大小。调整信号源的输出调节开关时注意不要过载。 4. 分别用测振仪的位移X、速度V、加速度A各档进行测量和读数。 五、实验报告 1. 实验数据表1 频率f 位移X(um) 速度V(cm/s) 加速度A(cm/s2) 30 47 50 56 60 68 2. 根据位移X，按公式（2）计算速度V、加速度A。
单片机实验 实 验 指 导 书 2017年2月
单片机实验报告 （自动化XX级） 实验名称 学生 联系方式 学号 院系工学院电气与信息工程系专业自动化 指导教师 填写日期
实验一数据传送 一、实验目的 1．进一步熟悉仿真器的使用方法。 2．练习设计简单的程序。 3．掌握8051片RAM和片外RAM的数据传送方法,从而了解这两部分存贮器的特点。 二、实验容 将8051部RAM 40H~4FH置初值00H~0FH,然后将40H~4FH容传送到外部RAM的4800H~480FH，再将4800H~480FH传回部RAM的50H~5FH。设置断点B1、B2、B3每运行到断点时检查相应的CPU现场和存贮单元的容。 三、实验准备 1、认真阅读本实验指导。 2、读懂下面的程序： #include
p4800=p4800+1; } } //B3 3、画出如下要测的数据表格： 四、实验步骤 1、向机器输入程序。 2、运行程序至第一个断点B1，检查40H~0FH单元容及指针p40的容。 3、运行程序至第二个断点B2，检查4800H~480FH单元容及指针p40,p4800的容。 4、运行程序至第三个断点B3，检查50H~5FH单元容及累加器及指针p50的容。 五、实验报告要求 1、写出C语言源程序和对应的汇编语言指令及注解的程序清单。 2、将测得的数据填入表格，并和理论分析的结果相比较。 3、说明8031CPU对部存贮器和外部扩展RAM存贮器各有哪些寻址方式？ 4、如果要读外部程序存储器0x4800中的容，该如何访问？ 5．实验心得。（必须）
大学物理实验复习题 一、基础知识部分（误差与不确定度、数据处理、基本测量与方法） （一）问答题 1、什么叫测量、直接测量、间接测量？（看教材） 2、什么叫随机误差？随机误差的特点是什么？（看教材） 3、什么叫系统误差？系统误差的特点是什么？（看教材） 4、下列情况哪些是属于随机误差，哪些是属于系统误差？(从定义角度 考虑) （1）经校准的秒表的读数误差。 （2）在20℃下标定的标准电阻，在30℃下使用引起的误差。 （3）分光计实验中的偏心误差。 （4）千分尺的“零点读数不为零”引起的误差。 （5）读仪表时的视差。 （6）因为温度的随机变化所引起的米尺的伸缩，而用该米尺测长所引起的误差。 （7）水银温度计毛细管不均匀。 （8）仪表的零点不准。 5、什么叫误差、绝对误差、相对误差、视差、引用误差、回程误差、 偏差、残差、示值误差、读数误差、估读误差、标准差？（查相关资料一般了解） 6、误差的绝对值与绝对误差是否相同？未定系统误差与系统不确定度 是否相同？（从定义出发） 7、什么叫不确定度、A类不确定度、B类不确定度？（从定义出发） 8、不确定度与不准确度是否相同？（看教材一般了解） 9、什么叫准确度、正确度、精密度？（从打靶角度分析） 10、对某量只测一次，标准误差是多少？（不变） 11、如何根据系统误差和随机误差相互转化的特点来减少实验结果的误 差？（如测金属丝的平均直径和直径的平均值） 12、测量同一玻璃厚度，用不同的测量工具测出的结果如下，分析各值 是使用哪些量具测量的？其最小分度值是多少？（自做答案） （1）2.4mm (2)2.42mm (3)2.425mm 13、有一角游标尺主尺分度值为1°，主尺上11个分度与游标上12个 分度等弧长，则这个游标尺的分度值是多少？（参考游标卡尺原理）
《C语言程序设计》实验指导书 每次实验（10分）一共100分，最后折合成50分计入最终成绩。 第一次实验（一星期完成） ●内容一：熟悉编译环境和工具 在VS中键入以下的这段程序 1）关键字变色，自动缩近，智能提醒 2）代码风格和注释 3）编译出错，连接出错。修改错误 4）调试，断点，监控变量，进入函数，跳出函数。监控内存，监控堆栈 在linux中键入以下这段程序 1）熟悉VIM程序，gcc编译程序(开两个终端窗口) 2）熟悉GDB调试程序的基本技巧。(list,backstrac; break, watch,delete; next, continue, run; print,set,help) 其中，help命令是一个非常的参考，如果忘记了某条具体的命令，可以随时去参考help命令来得到相关的细节。 3）介绍《鸟歌的私房菜》这本书 ●内容二：登陆https://www.doczj.com/doc/c412962686.html,网站，在线提交。 1）熟悉基本的提交方法和规则 2）现场演示反作弊程序的效果 ●程序： 输入：两个整数，用空格分隔， 输出：两个整数的和，计算两个整数的和的功能，要求用函数实现，同时如果输入有错误，例如（12 abc）程序能够给出“error input”的提示。 参考输入： 12 33 参考输出： 45 参考输入： 12 abc 参考输出：
error input ●思考和扩展（无标准答案） 如果用户输入12 12abc 如何判断并终止程序，输出“error input”的提示 第二次实验（一星期完成） ●内容一：登陆ACM，演示OJ系统 1）介绍这个网站，有兴趣的同学可以去尝试一下（） ●内容二：计算工资/小时程序 1）强制类型转换 2）一共有多少位的算法 3）整形数的溢出，以及针对特定问题，如何解决溢出问题 注意：linux编译下应该加上–lm 开关。 ●程序： 输入：工资数，小时数（整数，空格分隔）。 输出：工资/小时数（精确到小数点后2位），并根据四舍五入取整，然后将取整的数平方后计算一共有几位，后三位分别是什么？ 参考输入： 2345 2 ←input (separate by space) 参考输出： 1172.50 ←average salary 1173 ← round off to integer 7 ← number of digit 0 2 5 ← the last three digit (separate by space) 第三次实验（两星期完成） ●内容一：介绍linux 下的grep，并给出相应的实例。重点介绍下面要用到的四个符号。 ●内容二：正则表达式 ^ 代表字符串开始 . 代表任意字符 $ 代表字符串末尾