29.位移及负载效应实验

化学反应的平衡位移实验设计一、实验目的本次实验的主要目的是通过直观的实验现象，观察和研究化学反应平衡的位移情况，从而加深对化学平衡原理的理解，并探究影响化学反应平衡移动的因素。

二、实验原理化学反应平衡是指在一定条件下，可逆反应中正反应和逆反应的速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化的状态。

当外界条件（如温度、浓度、压强等）发生改变时，化学平衡会发生移动，以重新达到新的平衡状态。

以一个常见的可逆反应为例：N₂(g) ＋ 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) （正反应为放热反应）当增大反应物的浓度（如增加 N₂或 H₂的浓度）时，平衡会向正反应方向移动，生成更多的 NH₃；当减小生成物的浓度（如移走NH₃）时，平衡也会向正反应方向移动。

升高温度，由于正反应是放热反应，平衡会向逆反应方向移动；降低温度则会向正反应方向移动。

增大压强，平衡会向着气体分子数减少的方向移动，即向正反应方向移动；减小压强则向逆反应方向移动。

1、仪器：具支试管注射器橡皮塞导管水槽温度计酒精灯铁架台石棉网2、药品：二氧化氮（NO₂）气体（红棕色）四氯化碳（CCl₄）浓硝酸（HNO₃）铜片稀硫酸（H₂SO₄）1、浓度对化学平衡的影响（1）在具支试管中充入一定量的二氧化氮气体，观察此时气体的颜色（红棕色）。

（2）用注射器通过橡皮塞向试管中缓慢注入适量的四氯化碳液体，振荡试管，观察气体颜色的变化。

（3）解释实验现象：四氯化碳不与二氧化氮反应，但它能溶解二氧化氮，使得二氧化氮的浓度降低。

根据化学平衡原理，降低反应物浓度，平衡会向逆反应方向移动，导致二氧化氮气体的颜色变浅。

2、温度对化学平衡的影响（1）取一支具支试管，装入少量的二氧化氮气体，塞上橡皮塞，将其放入盛有冷水的水槽中，观察气体颜色的变化。

（2）再将试管取出，放入盛有热水的水槽中，观察气体颜色的变化。

（3）解释实验现象：二氧化氮气体存在着以下平衡：2NO₂(g) ⇌N₂O₄(g) （正反应为放热反应）。

试题三一、填空题1同频的正弦信号和余弦信号，其互相关函数是（）。

2压电式传感器使用（）放大器，此方法使传输电压几乎不受电缆长度的影响。

3一阶系统的时间常数为T，被测信号的频率为1/T，则信号经过测试系统后，输出信号与输入信号的相机关事务管理局差为（）。

4变间距电容传感器的灵敏度与（）成反比，所以适合于微小位移的测量。

变面积式电容传感器的灵敏度与（）成正比，所以不适合微小位移的测量。

5从信号的周期性来看，有阻尼衰减的自由震动信号是有（）特性的信号。

６虽然信号可在时域或频域中描述，但是其（）是不变的。

７周期信号的频谱是离散的，同时周期信号具有（）和（）特性。

８正弦信号的自相关函数是一个同频的（）函数。

９压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时，其（）发生变化。

１０各态历经随机过程任一单个样本函数的（）平均统计特征等于该过程的（）平均统计特征。

１１一阶系统的动特性参数是（），为使动态响应快，该参数（）。

１２根据采样定理，被测信号的频率Ｗ１与测试系统的固有频率Ｗ２关系是（）。

１３信号在时域被压缩，则该信号在频域中的（）成份将增加。

二、选择题：１压电式传感器是属于（）型传感器。

Ａ参量型Ｂ发电型Ｃ电感型Ｄ电容型２低通滤波器的作用是（）。

Ａ滤除低频信号Ｂ滤除高频信号Ｃ直流变交流Ｄ交流变直流３调幅过程相当于频率的（）过程。

Ａ放大Ｂ缩小Ｃ转移Ｄ消失４信号在时域的时移，则信号在频域（）。

Ａ相移Ｂ不变Ｃ压缩Ｄ放大５窗函数在时域变窄，则其频域的频带（）。

Ａ缩小Ｂ加宽Ｃ不变Ｄ不确定６脉冲函数的频谱是（）。

Ａ均匀谱Ｂ非均匀谱Ｃ逐渐增高Ｄ逐渐降低７信号的时域与频域描述方法是依靠（）来确立彼此的关系。

Ａ拉氏变换Ｂ傅氏变换Ｃ卷积Ｄ相乘８当电阻应变片式传感器拉伸时，该传感器电阻（）。

Ａ变大Ｂ变小Ｃ不变Ｄ不定９自感型传感器的两线圈接于电桥的相邻桥臂时，其输出灵敏度（）。

A提高很多倍B提高一倍C降低一倍D降低许多倍10极距变化型电容式传感器，其灵敏度与极距（）。

名词解释1.测量：以确定被测物属性量值为目的的全部操作；测试则是具有实验性质的测量，或者可理解为测量和实验的结合。

2.测试：是具有试验性质的测量，或者可理解为测量和试验的结合。

3.测试技术：是指测试过程中所涉及的测试理论、测试方法、测试设备等。

4.测试方法：是指在实施测试中所涉及的理论运算方法和实际操作方法。

5.直接测量法：指被测量直接与测量单位进行比较，或者用预先标定好的测量仪器或测试设备进行测量，而不需要对所获取数值进行运算的测量方法。

6.间接测量法：指被测量的数值不能直接由测试设备来获取，而是通过所测量到的数值同被测量间的某种函数关系运算而获得的被测值的测量方法。

7.静态测量：被测值被认为恒定不随时间变化的测量称为静态测量。

8.测量系统的静态特性：是指被测量不随时间变化或随时间变化很缓慢是测量系统的输入、输出及其关系的特性或技术指标。

9.动态测量：被测量值随时间变化的这种测量称为动态测量。

10.测量系统的动态特性：是指测量系统的输出对于快速变化的输入信号的动态响应特性。

11.系统的动态测量误差：测量系统低于动态量的测量过程中，若测量系统的动态响应特性不够理想，则输出信号的波形与输入信号的波形相比就会产生畸变，这种畸变造成的测量误差称为测量系统的动态测量误差。

12.确定性信号：能够用明确的数学关系式描述的信号，或者可以用实验的方法以足够的精度重复产生的信号。

13.非确定性信号：又称随机信号。

如果描述随机信号的各种统计特征（如平均值、均方根值、概率密度函数等）不随时间推移而变化，这种信号成为平稳随机信号；反之，如果在不同采样时间内测得的统计参数不能看作常数，则这种信号就称为非平稳随机信号。

14.传感器：是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

15.参数式传感器：将输入的工程参数变化转变为电参数变化的传感器。

第1篇一、实验背景位移控制实验是研究机械运动过程中，如何精确控制物体位移的一种实验。

本实验旨在通过搭建位移控制系统，验证位移控制原理，并对实验结果进行分析，为实际工程应用提供理论依据。

二、实验目的1. 理解位移控制的基本原理和实现方法；2. 掌握位移控制系统的搭建和调试技巧；3. 分析实验数据，验证位移控制效果；4. 为实际工程应用提供参考。

三、实验原理位移控制实验主要基于以下原理：1. PID控制原理：PID控制（比例-积分-微分）是一种常用的控制算法，通过调整比例、积分和微分三个参数，实现对系统输出的精确控制。

2. 步进电机控制原理：步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移的执行器，通过控制脉冲信号的频率和数量，实现精确的角位移控制。

3. 传感器反馈原理：通过传感器实时检测位移，并将反馈信号送回控制系统，实现闭环控制。

四、实验方法1. 搭建位移控制系统：本实验采用步进电机作为执行器，搭建了一个简单的位移控制系统。

系统主要由控制器、步进电机、驱动器和传感器组成。

2. 编程实现PID控制：利用C语言编写程序，实现对步进电机的精确控制。

程序中包含PID控制算法，通过调整PID参数，实现对位移的精确控制。

3. 实验数据采集：通过传感器实时采集位移数据，并记录实验过程中的位移变化。

五、实验结果与分析1. 实验结果：通过实验，验证了位移控制系统的稳定性和可靠性。

在给定的控制参数下，系统能够实现对位移的精确控制。

2. 结果分析：- PID参数优化：通过调整PID参数，实验结果表明，在合适的参数设置下，系统能够实现较好的控制效果。

- 传感器反馈对控制效果的影响：实验结果表明，传感器反馈对控制效果有显著影响。

当传感器反馈信号准确时，系统能够更好地跟踪目标位移。

- 步进电机性能对控制效果的影响：步进电机的性能对控制效果也有一定影响。

高性能的步进电机具有更高的精度和稳定性，有利于提高控制效果。

六、实验结论1. 位移控制实验验证了PID控制原理在位移控制系统中的应用，为实际工程应用提供了理论依据。

一、实验目的1. 熟悉位移测量原理及方法。

2. 掌握常用位移传感器的性能特点及应用。

3. 培养实际操作能力，提高实验技能。

二、实验原理位移测量是指测量物体在空间位置的变化。

根据测量原理，位移测量方法主要分为直接测量法和间接测量法。

直接测量法：直接测量物体在空间位置的变化，如尺测法、光电法等。

间接测量法：通过测量与位移相关的物理量来间接计算位移，如电涡流传感器、霍尔传感器、差动变压器等。

三、实验仪器1. 电涡流传感器2. 霍尔传感器3. 差动变压器4. 数字示波器5. 螺旋测微器6. 计算机7. 数据采集卡四、实验内容1. 电涡流传感器位移特性实验（1）实验目的：了解电涡流传感器的原理与应用，掌握电涡流传感器位移特性的测量方法。

（2）实验步骤：①将电涡流传感器固定在实验平台上，调整传感器与被测物体之间的距离。

②使用数字示波器观察传感器输出信号的波形。

③通过调整传感器与被测物体之间的距离，记录不同距离下的输出信号波形。

④分析电涡流传感器位移特性曲线。

2. 霍尔传感器位移特性实验（1）实验目的：了解霍尔传感器的原理与应用，掌握霍尔传感器位移特性的测量方法。

（2）实验步骤：①将霍尔传感器固定在实验平台上，调整传感器与被测物体之间的距离。

②使用数字示波器观察传感器输出信号的波形。

③通过调整传感器与被测物体之间的距离，记录不同距离下的输出信号波形。

④分析霍尔传感器位移特性曲线。

3. 差动变压器位移特性实验（1）实验目的：了解差动变压器的原理与应用，掌握差动变压器位移特性的测量方法。

（2）实验步骤：①将差动变压器固定在实验平台上，调整传感器与被测物体之间的距离。

②使用数字示波器观察传感器输出信号的波形。

③通过调整传感器与被测物体之间的距离，记录不同距离下的输出信号波形。

④分析差动变压器位移特性曲线。

五、实验结果与分析1. 电涡流传感器位移特性曲线：随着传感器与被测物体之间距离的增加，输出信号逐渐减小，呈线性关系。

测量误差负载效应测量误差负载效应一、测量误差二、负载效应(一) 测量误差定义及其表示法相对真值：把用高一等级精度的标准器具所测得的量值作为相对真值。

一、测量误差真值：被测量客观存在的真实值。

一般来说，真值是未知的。

为了实际测量需要，用相对真值代替真值。

测量误差表示方法：绝对误差，相对误差测量误差：被测量的测量结果与其相应的真值之差，即∆x=x-x 0(二) 测量误差计算绝对误差=测量值-真值绝对误差可正可负，量纲与被测量的量纲相同。

例1：某一电阻两端的电压用电压表测为22.5v，该电压用高一等级的电压表测为22.4v.求绝对误差，相对误差。

例2：采用两种不同方法测量L1=100mm的尺寸，绝对误差e分别为e1=10um,e2=8um.采用第三种方法测量L2=80mm的尺寸，绝对误差e3=7um.请问哪种方法测量精度高？解：因两个被测量不同，绝对误差难以评定测量精度高低，所以选用相对误差评定。

方法一相对误差：e1/L1=10umx10-3/100mm=0.01%方法二相对误差: e2/L1=8umx10-3/100mm=0.008%方法三相对误差: e3/L2=7umx10-3/80mm=0.009%可见：方法一精度最低，方法二精度最高。

（三）仪器仪表引用误差引用误差=示值误差/仪器满量程仪器仪表指示数值的绝对误差仪器刻度的上限值与下限值之差例.经检定发现，量程为250v的2.5级电压表在126v处的示值误差最大，为5v。

问该电表是否合格？解：电工仪表的精度等级分为七级：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0级。

如某级仪表为0.5级，表示该仪表的最大相对误差不大于0.5%。

2.5级表的最大允许引用误差为2.5%。

该电压表的最大引用误差为：q=(5v/250v)x100%=2%<2.5%该电压表合格。

(四）误差的分类按误差的特性规律，误差可分为系统误差、随机误差和粗大误差三大类。

一、实验目的1. 了解位移测量的基本原理和方法；2. 掌握使用位移传感器进行位移测量的操作步骤；3. 分析位移传感器的性能，验证其测量精度；4. 培养实际操作能力和分析问题能力。

二、实验原理位移测量是利用传感器将物体的位移转化为电信号，通过测量电信号的变化来获取物体的位移量。

本实验采用霍尔传感器进行位移测量，霍尔传感器是一种磁敏元件，当磁通量发生变化时，霍尔元件两端会产生电势差，即霍尔电压。

通过测量霍尔电压的变化，可以得出物体的位移量。

三、实验仪器与设备1. 霍尔传感器；2. 位移平台；3. 信号调理电路；4. 数据采集系统；5. 计算机及相应软件。

四、实验步骤1. 将霍尔传感器安装在位移平台上，确保传感器与平台接触良好；2. 连接信号调理电路，将霍尔传感器的输出信号送入数据采集系统；3. 打开数据采集系统，设置采样频率和采样时间；4. 将位移平台在一定的范围内进行位移，观察数据采集系统采集到的霍尔电压变化；5. 记录实验数据，分析位移传感器性能。

五、实验结果与分析1. 实验数据记录位移量（mm） | 霍尔电压（mV）----------------|----------------0 | 01 | 102 | 203 | 304 | 405 | 502. 实验结果分析（1）霍尔电压与位移量的关系根据实验数据，可以看出霍尔电压与位移量呈线性关系。

当位移量为1mm时，霍尔电压为10mV，位移量为2mm时，霍尔电压为20mV，以此类推。

这符合霍尔电压与位移量成正比的原理。

（2）位移传感器的测量精度通过实验数据可以看出，霍尔传感器在0~5mm的位移范围内，其测量精度较高，误差较小。

但在超过5mm的位移范围内，误差逐渐增大。

这可能是因为霍尔传感器在较大位移量下的线性度较差。

（3）位移传感器的响应速度实验过程中，观察到霍尔传感器的响应速度较快，能够及时反映出位移量的变化。

这对于实际应用中实时监测位移具有重要意义。

微区负载效应
微区负载效应是指在微观尺度下，当一个载荷作用于材料表面时，材料的应变分布不仅仅局限在载荷接触点周围的局部区域，还会对整个材料产生影响。

微区负载效应已经成为了材料科学研究的热点之一。

在微区负载效应的研究中，主要采用了实验和计算模拟两种方法。

实验方法主要是通过显微镜观察材料的微观结构和载荷下的应变变
化来分析微区负载效应。

计算模拟方法则利用计算机模拟材料的微观结构和载荷下的应变变化，以便更加精确地分析微区负载效应的机制和特性。

微区负载效应的研究有着广泛的应用前景，比如在机械工程、航空航天、材料制备等领域。

通过对微区负载效应的研究，可以更好地了解材料在复杂应力环境下的力学响应，进而优化材料制备和加工工艺，提高材料的强度、韧性和耐久性。

此外，微区负载效应还可以用于设计新型材料和器件。

比如，利用微区负载效应的特性，可以设计出高灵敏度的传感器和探测器，用于检测微小的应变和变化。

同时，微区负载效应还可以用于设计新型的高强度材料和高效能器件，以满足现代科技和工业的发展需求。

总之，微区负载效应是材料科学研究中的重要问题，对于材料加工、制备和应用具有重要意义。

未来，随着科技的进步和人类对材料性能需求的不断提高，微区负载效应的研究将会更加深入，为材料科技的发展做出更大的贡献。

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极限负载实验报告实验目的：本实验旨在研究材料的极限负载情况，了解在承受大压力时材料的变形和破坏形态。

实验步骤：1. 准备实验材料：选取一种常见的金属材料作为实验对象，例如钢。

2. 准备实验设备：拉力试验机、测量仪器等。

3. 将试样固定在拉力试验机上。

4. 开始施加拉力：逐渐增大外力，记录下对应的位移和负载值。

5. 直到材料发生破坏，停止施加拉力。

6. 记录实验数据。

7. 对实验数据进行统计和分析，得出结论。

实验结果：通过实验，我们得到了以下数据：负载（N）位移（mm）100 0.5200 1.2300 2.0400 3.2500 5.0600 7.2700 10.0800 13.5900 18.01000 23.5通过绘制负载-位移曲线，我们可以观察到材料的负载随着位移的增大而逐渐增加，呈现线性增长的趋势。

当位移达到约23.5mm时，材料发生破坏，负载迅速下降至零。

实验讨论：根据实验结果和数据分析，可以得出结论：1. 材料的极限负载为1000N。

2. 当材料受到大负载时，会出现明显的位移和变形，最终导致材料破坏。

3. 负载-位移曲线可以提供关于材料性能和强度的重要信息。

实验结论：本实验通过拉力实验的方法研究了材料的极限负载情况。

实验结果显示，在施加较大的负载时，材料会发生显著的位移和变形，最终导致材料的破坏。

该实验为深入了解材料的力学性能和强度提供了有价值的数据和参考。

总结：通过本次实验，我们理解了材料在承受极限负载时的变形和破坏形态。

这对于设计和使用材料具有重要意义，可以帮助我们选择合适的材料，确保结构的安全可靠性。

在今后的研究工作中，我们可以通过更多的实验和研究来进一步探索材料的极限负载情况，为工程实践提供更多有价值的数据和指导。

实验目录一、实验的分类：1、测量性实验：如：测重力加速度2、测加速度 3 、测量 ，r 4、练习使用多用表，2、验证性实验：1、共点力的合成2、验证机械能守恒3、验证牛顿第二定律4、验证玻意耳定律。

3、研究性实验：1、研究平抛运动2、研究有固定转动轴物体的平衡3、研究电磁感应现象。

4、设计性实验:二、实验名称：实验一用DIS测定位移和速度实验二用DIS测定加速度实验三描绘平抛运动的轨迹实验四研究共点力的合成实验五固定转动轴实验六用DIS研究加速度与力、加速度与质量的关系实验七用单摆测定重力加速度实验八观察水波的干涉现象实验九用DIS研究机械能守恒定律实验十用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系实验十一用单分子油膜估测分子的大小实验十二用DIS描绘电场的等势线实验十三练习用多用表测电阻、电流和电压实验十四设计、组装简单的模块式电路实验十五用DIS测电源的电动势和内阻实验十六用DIS研究通电螺线管的磁感应强度实验十七测定在一定电压下工作的直流电动的效率实验十六研究感应电流产生的条件实验十九研究磁通量变化时感应电流的方向实验二十用DIS研究回路中的感应电动势的大小与此通量变化快慢的关系实验二十一观察光的干涉和衍射现象实验二 用DIS 测定加速度学生实验：[实验目的]测定沿轨道下滑物体的加速度[实验器材]小车、轨道DIS （位移传感器、数据采集器、计算机等）。

[实验结论]记录数据、处理实验数据、得出结论. DIS 实验[实验过程]1根据实验目的、器材,设计实验方案,并写出实验步骤。

2安装位移传感器和轨道等实验装置，使轨道倾角固定妥当，能多次重复实验。

3获得v-t 图后进行数据处理的参考建议：（1）由图1-43可知，小车在轨道上下滑的这段运动的v-t 图是一段倾斜直线，反映了速度随时间均匀变化的规律。

（2）移动光标键，在图上取相距较远的两点A （1t ，1v ）与B （2t ，2v ），求出它们所在的直线的斜率，即可求的加速度，即 多次测量得出a 的平均值，从而得出结论。