D现代实验技术-数字化信息系统(DIS)

D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）［学生分组实验］教室的体积是多少，请同学们动手测量一下？（需要哪些工具，应该如何测量？）D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）用传统测量工具测量物理量的体会是什么？你觉得在测量过程中有些哪些困难？（用刻度尺测量距离靠人眼观察、手工记录，操作耗时费力，测量精度较低，效率不高，实时测量有一定的困难。）D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）这种超声波测距仪实际是应用了数字化信息技术，它集探测、记录、运算、显示于一体。数字化信息系统强大的数据处理能力及实时显示功能给物理量的测量带来了重大变化。有没有更好的测量工具呢？超声波测距仪中学物理课程中引入了数字化信息系统（简称DIS），下面简单介绍如何用现代技术手段做物理实验。D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）什么是DIS呢？它的基本结构是什么？各器件的功能是什么？（1）DIS：是DigitalInformationSystem的缩写，意为数字化信息系统。利用现代信息技术进行实验研究，我们称做DIS实验。1、DIS的含义及DIS的结构D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）（2）DIS：是由“传感器＋数据采集器＋计算机（装有实验软件包）”构成的新型实验系统。（3）DIS的系统框图研究对象——传感器——数据采集器——计算机D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）应用示例：练习使用DIS实验目的：熟悉DIS的使用方法，了解位移传感器的性能实验器材：DIS（位移传感器、数据采集器、计算机等）；刻度尺。实验装置：如图2、怎样使用DIS？D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）实验步骤：（1）将位移传感器与数据采集器相连，数据采集器与计算机相连构成DIS实验系统。（2）开启数据采集器电源和位移传感器发射器部分的电源后，打开教材专用软件，点击实验条目上的“练习使用DIS位移传感器”。（3）将位移传感器的发射器与接收器相对放置，点击开始记录，观察计算机界面上的数据变化，并与刻度尺的测量结果进行比较。（4）改变接收器和发射器的相对位置，测量其可测的最大、最小距离，及测量范围并将实验结果填入表格中。D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）位移传感器的测量范围最大距离（cm）最小范围（cm）可测角度范围D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）你觉得使用刻度尺测量与用位移传感器测量过程中有哪些异同？相同处：任何测量都有三个组成部分。探测器记录，处理和显示被测对象不同处：传统实验仪器精度较低、误差较大、可重复性较差。DIS具备“实时实验”功能，数据采集、处理和分析都由计算机完成，测量时间省、精度高，误差小，传统实验和数字化实验的整合代表了新物理实验改革的方向。D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）请同学们阅读“点击”，谈谈位移传感器测距离的原理是什么？利用声速来计算发射器和接受器之间的距离（红外线的传播时间可以忽略）D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）探索研究（DIS实验）1、用DIS研究变速直线运动的s-t图实验目的：研究变速直线运动物体的s-t图，并从中求物体的位移和速度实验器材：1m长的轨道、DISD现代实验技术——数字化信息系统（DIS）探索研究（DIS实验）实验过程：1、按图连接装置2、开启电源，运行DIS应用软件3、点击开始记录，获得数据点；点击“数据点连线”获得位移随时间变化的曲线。D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）探索研究（DIS实验）2、用DIS测变速直线运动的平均速度在前面实验的基础上，点击“选择区域”，先后选定不同的区域，获得平均速度研究区域平均速度v/m·s-1ADACAB

两点间的水平距离是时间△t两点间的竖直距离就是位移△s，△s/△t就是平均速度，从得出的结果看出不同位移不同时间内的平均速度往往是不同的。D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）探索研究（DIS实验）3、用DIS实验测变速直线运动的瞬时速度我们是如何理解瞬时速度的？能否测出瞬时速度呢？某位置（或某时刻）的瞬时速度，就是无限逼近该位置或该时刻附近的位移（或时间）内的平均速度。D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）探索研究（DIS实验）实验原理

在实验探究中选取物体运动过程中的某一段运动轨迹，并测量该段轨迹的平均速度ν。不断减小轨迹的长度，就是求出越来越短的位移（或时间）内的平均速度，从而求出运动轨迹上某点（或某时刻）的瞬时速度。应用光电门传感器获得不同挡光片的挡光时间，从而得到挡光片宽度不断减小时的速度值，这个速度值越来越趋近小车通过光电门所在位置的速度。D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）探索研究（DIS实验）实验器材：小车、轨道、光电门传感器，不同宽度的挡光片实验过程：(阅读课本）实验小结：实验的过程体现了一种极限的思想。四、学生分组实验：用DIS测量加速度：目的:测沿轨道下滑的物体的加速度器材:小车、轨道、DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）实验过程：1、根据试验目的、器材设计实验方案和实验步骤。2、安装位移传感器和轨道等实验装置，使轨道倾斜适当角度后固定。3、分析、处理所获获得v—t图像（1）小车在轨道上下滑的v—t图像是一段倾斜的直线，表明小车速度随时间均匀变化（2）移动光标键，在图像上取相距较远的两点A（t1,v1）与B（t2,v2）直线的斜率即为小车的加速度（3）多测几次得出a的平均值D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）1、DIS的主要组成部分分别是_________、___________以及____________三部分。2、按照练习使用“DIS”的要求，把下图中的位移传感器、数据采集器和计算机用线相连。D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）3、用DIS研究物体的运动s-t图，得到如图所示的图象，从图中可知小车的运动方向是_______(选填“靠近”或“远离”)位移传感器的接受器。图上2.5秒到3.0秒间的一段水平直线表示_______________.从图中可以看出,1.0秒时小车离初始计时点距离为______米.D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）DIS在研究物理问题中的重要性，以及运用图象分析物理规律的基本方法。D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）根据s-t图，算出A-B区域的平均速度、画出C-D区域的v-t图。第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理上述五条原因使实际与理论循环不同。4）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响1）余隙容积Vc的影响2）进排气阀及流道阻力的影响3）吸气预热的影响2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3.排气量和输气系数理论排气量Vt----单位时间内活塞所扫过的气缸容积。实际排气量Q：Q=Vt

λ输气系数λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影响余隙容积Vc的影响进排气阀及流道阻力的影响吸气预热的影响二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理指示功率pi

：按示功图计算的功率理论功率Ps、PT：按理论循环计算的功率

Ps(PT)<pi轴功率P：压缩机轴的输入功率绝热指示效率等温指示效率机