动态物理过程描述

1、动态物理过程描述第1页，共17页，2022年，5月20日，15点13分，星期一【实验原理】 实验框图： 传感器数据采集 A/D转换计算机电量物理过程非电量结果分析在信号测量中，常用的方法是把被测物理量通过传感器转换成电信号再测量，在这些信号中有很多是随时间变化的，特别是有些物理量在小范围时间内急剧变化，对于这些物理过程的测量，目前实验中常用的手工记数方法此时无法跟上这种快速变化，而采用计算机进行快速、准确的数据采集就弥补了这方面的缺陷，用计算机进行实时检测是比较合适的。 动态物理过程的实时测量：第2页，共17页，2022年，5月20日，15点13分，星期一RC串联电路暂态过程 1.当开关K拨向

2、1时，电源通过电阻R对电容C进行充电，直到稳定状态。 2.把开关K拨向2，此时电容C通过R放电。这两个过程就是RC电路的暂态过程。 图2 RC充放电曲线图1 RC充放电电路第3页，共17页，2022年，5月20日，15点13分，星期一电容RC串联电路暂态过程的变化规律：充电放电半衰期T1/2：反映暂态过程快慢 在放电过程中，Uc(t)下降到初始值的一半时所需的时间 为RC电路的时间常数 第4页，共17页，2022年，5月20日，15点13分，星期一【实验仪器】 计算机，LabCorder数据采集分析仪，稳压源，电阻箱，电阻，电容（多种规格），线路板，导线7根。 LabCorder数据采集分析仪

3、：它由计算机、外置数据采集器和数据采集分析软件三部分构成，是一个集计算机、数据采集、记录、分析和结果显示为一体的的多功能智能仪器。LabCorder数据采集分析仪的外置数据采集器上设计有两路模拟量采集通道，两路数字量采集通道和+5V直流电压输出等功能。该仪器模拟信号的输入范围为5V；输入信号幅度可经模入接口卡中的高性能仪用放大器调到1、10、100、1000等合适的放大倍数，保证最佳转换精度。 第5页，共17页，2022年，5月20日，15点13分，星期一RC电路第6页，共17页，2022年，5月20日，15点13分，星期一Ch1倍率信号输入端本次实验不使用区域Ch2LabCoder的输入界面

4、第7页，共17页，2022年，5月20日，15点13分，星期一【实验内容】 1.自行设计不同参数的RC组成的串联电路,并用计算机采集其充放电曲线（至少5组），将数据保存为.txt格式文件。 2.描绘相应的充放电曲线，从曲线中读取T12，由此计算时间常数及电容值，并与RC测试仪测出的电容值进行比较。 3.研究RC串联电路充放电规律：将所测得的5组数据，用计算机作图软件进行拟合处理，得到经验式，并与理论推导的规律进行比较，得出相应参数，分析误差原因。 4.拓展内容：选择其它的动态物理过程进行研究（如热敏电阻的温度特性等）。 第8页，共17页，2022年，5月20日，15点13分，星期一【数据及数据

5、处理】 1.采集的实验数据保存在电脑上，并挑选需要的数据部分在Oringin软件上作图。 2.描绘不同电容的充放电曲线。 图1 R10k，C=1000F 图2 R10k，C=470F 结论：当固定电阻值而改变不同电容值时候，充放电时间常数RC明显不同。 第9页，共17页，2022年，5月20日，15点13分，星期一3.从曲线中读取T12，由此计算时间常数及电容值，并与RC测试仪测出的电容值进行比较。 第10页，共17页，2022年，5月20日，15点13分，星期一4.用计算机作图软件进行拟合处理，得到经验式，并与理论推导的规律进行比较，得出相应参数。 第11页，共17页，2022年，5月20日

6、，15点13分，星期一方法一：使用菜单命令拟合 首先激活绘图窗口，选择菜单命令Analysis，则可以看到Origin非线性拟合 拟合曲线的目的为要根据已知数据照出响应函数的系数。 Fit Exponential Decay 指数衰减拟合第12页，共17页，2022年，5月20日，15点13分，星期一方法二：非线性最小平方拟合NLSF 方法是AnalysisAnalysisNon-Linear Curve FitAdvanced Fitting Tools或者Fitting Wizad第13页，共17页，2022年，5月20日，15点13分，星期一选择所需的函数进行拟合第14页，共17页，2022年，5月20日，15点13分，星期一数据处理设计合理的实验方法，测量热敏电阻PTC的温度特性曲线(合理选择数据点进行记录) 第15页，共17页，2022年，5月20日，15点13分，星期一【注意事项】 1. 应用各种仪器前，仔细阅读有关说明和使用方法。2. 各电路元件在测量时，接地点应和仪器的接地点一致。3电路连接完成后，仔细检查，电源不可短路！电解电容的正负极不可接反！4. 计算机的最大采集电压为5V，超出者无法正确读数。 第16页，共17页，2022年，5月20日，15点13分，星期一【思考