测定数据（精选8篇）
测定数据 篇1
矿井通风阻力测定是煤矿通风技术管理工作中的重要内容之一。了解矿井通风系统中通风阻力大小和分布情况,可为进一步改善矿井的通风状况、降低通风阻力提供依据;通过实测数据测算矿井各类巷道的井巷摩擦阻力系数和风阻值,可为矿井的通风设计、通风系统优化改造、风压调节、矿井火灾治理提供可靠的基础资料。为准确掌握崔庙煤矿井下通风网络中的通风阻力分布情况,对该矿矿井通风系统进行了通风阻力测定。
1 矿井概况
郑煤集团崔庙煤矿有限公司位于郑州矿区荥巩煤田中部,矿井始建于1996年,2005年4月被郑煤集团公司整合,现为郑煤集团直属的1对资源整合矿井。矿井井田东西走向长2.8 km,南北倾斜宽1.7 km,面积约2.1 km2,井田南部以二1煤层露头风化带为界,北部以马泉沟断层为界。矿井主采二1煤层,煤厚0.4～11.0 m,平均厚5.6 m,倾角10°～15°,平均14°。矿井原设计生产能力为15万 t/a,目前正在进行技术改造,技术改造工程竣工后矿井生产能力将达30万t/a。矿井开拓采用立井单水平上、下山开拓方式,全井共有3个井筒,即主井、副井和南风井,开采标高+160～-205 m。根据郑州煤矿设计研究院1996年6月提交的《荥阳市崔庙煤矿储量报告》(河南省矿产储量委员会于1996年7月以豫储字[1996]17号文件批准),现开采的二1煤层共有地质储量2 028万t,可采储量1 180万t,后备储量1.3亿t(计河井田)。
矿井通风为中央边界(中央分列)抽出式通风方式,即主、副井进风,南风井回风。其中南风井装备有FBCDZ-8-№24型对旋轴流式主要通风机装置2台,其各自适配电机(异步)额定功率185 kW×2,额定电压6 000 V,额定电流25.1 A×2,额定转速741 r/min。当前风机运行工况为(2010年3月):1#机单级运行,风硐负压约450 Pa,风机风量约3 100 m3/min。作为矿井通风的主要动力,南风井2台风机其中1台运转、1台备用。根据矿井瓦斯鉴定等级,崔庙煤矿属于典型的煤与瓦斯突出矿井,为全国“先抽后采”示范矿井之一(根据1990年8月河南省煤田地质局三队提交的《荥巩煤田及计河井田勘探(精查)地质报告》、《荥阳市崔庙煤矿储量说明》、荥巩煤田二1煤层瓦斯地质图等资料显示:二1煤层瓦斯含量为5.58～35.25 m3/t,瓦斯含量每百米增加7.67 m3/t,相对瓦斯涌出量为17.79 m3/t,煤层瓦斯压力为0.55～3.00 MPa,煤的瓦斯放散初速度(Δp)为11.0～46.0,平均29.5,煤的坚固性系数为0.15～0.46,平均0.25,突出危险性综合指标K=118等)。
2 测定路线的选择与测点布置
2.1 阻力测定相关要求
(1)结合崔庙矿的生产实际,对矿井现有通风系统中的主要通风路线进行细测。
(2)对所有测点进行全面测定,掌握矿井通风系统中主要通风井巷、采掘工作面的通风阻力、典型巷道摩擦阻力系数、实际风量、风速和有效通风断面等参数。
(3)对测定的原始资料及数据进行详细计算和分析,了解矿井现有通风系统状况,分析当前矿井通风系统中存在的技术问题,并对其进行总体评价。
2.2 测定路线及测点的选择原则
(1)必须选择通风系统中的最大阻力路线,如果路线上有难以通过的巷道,可选择其并联分支进行测量。
(2)测点布置密度应能控制井巷主要通风路线的阻力分布及风量变化情况,并尽可能布置在巷道内顶板或底板标高已知的导线上或其附近位置。
(3)测点应在分风点或合风点处选定。选在前方,测点间距不得小于巷道宽度的3倍;选在后方,测点间距不得小于巷道宽度的8倍。
(4)需要在巷道转弯处、断面变化大的地方选点时,选在前方,测点间距不得小于巷道宽度的3倍;选在后方,测点间距不得小于巷道宽度的8倍。
(5)测点前后3 m内巷道支护良好,无堆积物。
2.3 测点路线的确定
按照通风系统阻力测定的要求,结合矿井巷道的具体条件测点布置按照分风点和汇合点选择,但对于风量变化不大、距离相近的巷道,对阻力测定影响不大的节点进行了适当的合并和简化。
测定路线的一般选择原则为:能够反映矿井通风系统特征的最长通风路线作为主要测定路线,如其中有采、掘工作面等,其他通风路线则列为辅测路线。其主测路线具体列举以下几例。
(1)按13轨道大巷等二掘面通风系统测定路线的测点编号,测定路线为:
1→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→12。
(2)按11011首采面通风系统测定路线的测点编号,测定路线为:
1→2→3→13→14→15→18→9→10→11→12。
(3)按钻爆面Ⅲ通风系统测定路线的测点编号,测定路线为:
1→2→3→13→21→19→20→10→11→12。
2.4 通风系统阻力测定网络
根据所选择的通风路线绘制通风系统网络图,通风系统阻力测定网络如图1所示。
3 测定结果分析
3.1 测定误差检验
在阻力测定过程中,由于受到自然条件、井下环境、仪器可靠性及精度、测定方法以及人为因素的综合影响,难免存在一定的测量误差。因此,为了保证测定结果真实可靠,使之满足一定的精度要求,必须对其进行误差检验,即全井通风系统阻力分析误差(理论风压值)或并联路线阻力分析误差(自闭合检验)应在5%以内。否则,应通过分析,找出原因并重新制订方案,并再次进行全面重测或局部补测。崔庙煤矿井巷通风阻力分布见表1—3。
现结合表1—3中的数据,以综合风压实测值H(H=hs-hv+hn)为检验标准,对此次通风系统阻力测定误差检验与分析如下。
按照表1—3中列出的南风井通风系统测定路线的最终数据处理结果,选择2条风路累计计算的矿井通风总阻力,分别为最小阻力hmin和最大阻力hmax。按照精度检验公式,分别求出各自的相对误差值为:
ε1=|H-hmin|/H×100%=0.96%
ε2=|H-hmax|/H×100%=0.09%
因为南风井通风系统的max(ε1,ε2)≤ε=5%,所以由非最小且非最大阻力路线计算所得的其他相对误差值ε′一定在ε1、ε2之间,即:ε1<ε′<ε2或ε2<ε′<ε1。
可见,测定误差符合不大于5%的要求。
经过精度评价、检验,可知此次通风阻力测定误差在允许范围内,故测定结果是可信有效的。
hn=65.2 Pa;h=447.8 Pa。
hn=-14.8 Pa;h=443.1 Pa。
hn=-14.6 Pa;h=444.1 Pa。
3.2 矿井通风阻力及自然风压测定结果
按11011首采面通风系统测定路线:1→2→3→13→14→15→18→9→10→11→12计算的南风井通风系统,其通风总阻力h为443.1 Pa,矿井自然风压hn为-14.8 Pa。
目前,崔庙煤矿全井有1个11011首采面、2个掘进面和钻爆面Ⅲ的中巷,东、西辅助巷以及硐室等主要用风地点。矿井总进风量约2 827 m3/min、矿井总回风量约2 890 m3/min,矿井通风系统总阻力为443.1 Pa(按11采区11011首采面通风系统测定路线:1→2→3→13→14→15→18→9→10→11→12计算),矿井井巷总风阻为0.190 963 N·s2/m8,相应的矿井自然风压为-14.8 Pa等。
3.3 矿井等积孔
按照崔庙煤矿南风井通风系统的矿井总回风量Q总回=2 890.2 m3/min计算的等积孔A为:
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由矿井通风等积孔与矿井风量的相关函数式:
Amin=0.05Q0.834;Amax=0.07Q0.791
计算得到:Amin=1.266 m2,Amax=1.500 m2,比较当前矿井等积孔A(2.723 m2)可见,崔庙煤矿目前属于通风容易矿井,供风量能够满足井下需风要求。
4 结论
(1)适当的进、用和回风段阻力比是保证矿井通风系统可靠性的重要条件,应始终做到进、回风段阻力不能过高。否则,会造成矿井通风不畅、无谓地增加通风功耗,同时,尤其对于灾变时期的风流控制(例如因“阻塞”效应而导致的风流逆转)也极为不利等。
(2)必须指出,在矿井通风系统运行状态的实际工作中(包括通风系统方式与环境、安全技术与管理、井巷空气成分与风速、通风设备与设施(主要、局部通风机,通风构筑物)安全性等),应以《煤矿安全规程》有关条款为依据,并且严格执行、遵守。尤其对于属于煤与瓦斯突出矿井的崔庙煤矿来讲,应深刻牢记“一通”是“三防”的基础,通风是矿井安全生产的命脉,也是防灾减灾的重要手段。
测定数据 篇2
关键词：土地勘侧定界;二次土地调查;数据库
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2015）02-0180-02
土地勘测定界是根据土地征收、征用、划拨、出让、农用地转用、土地利用规划及土地开发、整理、复垦等工作的需要，实地界定土地使用范围、测定界址位置、调绘土地利用现状、计算用地面积，为国土资源行政主管部门用地审批和地籍管理等提供科学、准确的基础资料而进行的技术服务性工作。以前的勘测定界工作不管是外业还是内业都比较烦琐，土地利用现状资料采用一调成果，由于一调成果管理采用手工模式，应用效率低，图件更新不及时，土地利用资料现势性差，使得勘測定界成果质量不高，可利用性不强，对执法部门的土地管理和土地执法监察工作作用不是很大。现在运用二次土地调查数据库成果进一步规范了土地勘测定界成果资料，确保了成果质量，真正做到了图、表与实地一致，有利于加强土地管理和土地执法部门的监察工作。使实施项目用地审批工作更加科学化、制度化、规范化，有利于切实保护耕地。
勘测定界工作，在各级国土资源行政主管部门组织下，由有资格的勘测单位承担。提交的勘测定界成果资料是勘测定界技术报告书，其中包含了土地勘测定界技术说明、土地勘测定界表、土地分类面积表、界址点坐标成果表、勘测定界图、勘测定界用地范围图、界址点点之记等，利用CASS和北京超图桌面平台及中天农村建库软件相互配合，利用二次土地利用现状调查成果—最新电子版数据库成果作为工作底图，从图形绘制、面积计算与汇总，到最后的成果报告，形成完整的工作流程，为土地勘测定界提供完整的解决方案。
南方CASS软件是我们常用的数字化制图软件，在制图方面操作简便，灵活快捷，易于编辑，数据交换便利，具有很强的科学性、实用性和通用性;SuperMap Deskpro是一款专业的桌面型G1S软件，提供了地图矢量化、数据管理、布局输出、分析与决策辅助处理、数据格式转换、信息查询等多种功能;中天农村土地调查数据库建库软件，完全遵照第二次全国土地调查的相关标准、技术规程和规范开发而成，是一个采用计算机、G1S、空间数据库和网络等技术构建起来的完全满足第二次全国土地调查使用需要的土地基础数据库系统。将三者有机结合，做到图、表与实地一致。笔者利用三者进行县级勘测定界内业工作，在工作中总结出下列方法，与大家共同探讨。
1、勘测定界一般工作程序
（1）接受委托
具备勘测定界资格的单位，接受用地单位或有权批准该项目用地的政府国土资源行政主管部门的勘测定界委托书。
（2）查阅有关文件
查阅由用地单位提供的各种与用地范围有关的文件资料。
（3）搜集图件及勘测资料
用地单位搜集辖区内与用地范围有关的各种图件和控制点成果及相关参考资料。
（4）现场踏勘、制定技术方案
根据收集的控制点成果资料，了解项目用地范围附近各级控制点的标石完好情况和现场通视条件，制定合理的勘测技术方案。对于大型项目用地还应调查了解交通和地理条件。
（5）实地调绘
实地调查核实用地范围内的行政界线、各种界线范围线。将其测绘或转绘于工作底图上，同时对现状土地利用类型进行调查核实。
（6）勘测定界
界标的埋设与测定，测绘界址点的解析坐标;内业计算、编绘勘测定界图、面积量算;编制土地勘测定界技术报告书。
（7）提交勘测定界成果资料
包括勘测定界技术报告书;勘测定界图;勘测定界用地范围图等。
（8）成果资料的检查验收
2、二调成果使用前的内外业工作方法
外业需要带上搜集的资料，如一调现状图，选择相应控制点测定参考点才能确定宗地界址点坐标;内业扫描纸质现状图，在CASs软件中通过参考点纠正影像，然后进行影像矢量化;图斑面积计算没有经过拓扑构面。由于一调成果现势性差，图纸变形严重，从外业测坐标到内业扫描影像、纠正影像、图形矢量化及面积汇总都存在一系列的误差，影响最后的成果，致使图、数与实地不一致。
3、二调成果使用后内外业工作方法
获取二次调查成果后，外业勘测定界变得简单化，不用带纸图，直接用仪器全站仪或RTK，运用布设的控制成果，采用1980西安坐标系统，选择距离各宗地最近的控制点设立基准站，分别测定各界址点、行政界线或明显道路的坐标，现场绘制工作草图。内业使用CASS一体化成图软件，直接展点，编绘成勘测定界图。
内业成图，一是利用CASS强大的图形编辑功能，制作宗地图形;二是利用二调成果最现势性的电子版数据，通过SuperMap桌面平台强大的数据交换功能，得到土地利用现状数据，以此作为宗地的土地利用现状底图;三是利用建库软件的数据处理功能，进行面积计算和汇总。
4、内业成图及数据处理过程
（1）在CASS软件中绘出宗地界线，改变图形比例尺以适合A4纸张大小的范围，作出图框，并生成界址点成果表。存为“宗地.dwg”图。
（2）在SuperMap桌面平台中导出县二次土地调查成果，主要是地类界层，以“DXE”格式导出，存为“地类界线.dwg”图。
（3）在CASS软件中把“宗地.dwg”图插入到“县地类界线”中，删除图框外的地类界线。
（4）另存图框线为DXE，导入二次土地调查数据库中，查看其在数据库中的具体位置，并以“当前窗口“的形式输出包括图框线范围的二调成果图，作为宗地的土地利用现状底图，以“jpg”格式存储。二调成果图上需要显示图斑编号、地类编码、地类界线、村界、村名、线状地物等详细信息。
（5）在CASS中插入“JPG图像”并利用图框线配准，进行图形矢量化，全部绘出图像显示的信息，但斑界线以导出的二调成果为准，不允许做任何改变。
（6）面积的计算与汇总。将“宗地”界线导入超图平台，在窗口“数据处理一类型转换”中将“线数据集一面数据集A"，在“分析”中进行“叠加分析一裁剪运算”，是用一个叠
加数据集A从一个源数据集中抽取部分特征（点、线、面）集合的运算。即用叠加数据A抽取源数据二调数据库中的零星地物LX、线状地物XG、地类图斑DL，结果数据集来自于被剪取数据集，其类型与源数据集是相同的。
（7）在建库软件中“新建工程”，将抽取的结果数据LX、XG、DL追加到地类图斑、线状地物、零星地物中，进行剪取零星、线状、地类图斑面积的计算，求得椭球面积，并以Excel形式导出数据。
（8）按土地勘测定界规程编写技术报告书。土地分类面积表中的面积以导出数据为准，从库中查出宗地所占图幅号、乡镇等信息。
（9）在建库软件中直接调入宗地规划现状图。通过二调电子数据，在建库软件中将报批地块层（勘测定界图层）、土地利用现状层和土地利用规划层同时打开，该报批地块所处位置、是否占用耕地、是否符合规划将一目了然，审核过程简化明了。同时，通过调查勘测，对基础地理数据库进行更新维护，确保了数据的现势性。
5、结束语
测定数据 篇3
1 矿井概况
郑煤集团大平煤矿1986年建成投产, 原矿井设计生产能力60万t/a, 2000年、2001年分别进行了矿井通风系统、提升系统改造, 2007年核定通风能力为90万t。2007年瓦斯等级鉴定结果:矿井瓦斯绝对涌出量25.43 m3/min, 矿井瓦斯相对涌出量13.46 m3/t, 为煤与瓦斯突出矿井。
矿井采用立井单水平上下山开拓, 通风方式为混合抽出式, 在矿井井田范围内布置了东、西2个风井。东风井装备2台 (1备1用) 4-7-11№22B型高效离心式风机, 服务于14、16采区;西风井装备有2台 (1备1用) G4-73-11№25D型主要通风机, 服务于11、21、13、15采区。阻力测定期间, 矿井东翼总进风量为2 402 m3/min, 总出风量为2 609 m3/min;矿井西翼总进风量7 167 m3/min, 总出风量7 337 m3/min;东风井和西风井主要通风机房水柱压力计读数分别为1 050, 2 300 Pa。
2 测定路线的选择与测点布置
2.1 阻力测定相关要求
(1) 结合大平矿的生产实际, 对矿井现有的通风系统中的主要通风路线进行细测。
(2) 对所有测点进行全面测定, 掌握矿井通风系统中主要通风井巷、采掘工作面的通风阻力、典型巷道摩擦阻力系数、实际风量、风速和有效通风断面等参数。
(3) 对测定的原始资料及数据进行详细计算和分析, 了解矿井现有通风系统状况, 分析当前矿井通风系统中存在的技术问题, 并对其进行总体评价。
2.2 测定路线及测点的选择原则
(1) 必须选择通风系统的最大阻力路线, 如果路线上有难以通过的巷道, 可选择其并联分支进行测量。
(2) 测点布置密度应能控制井巷主要通风路线的阻力分布及风量变化情况, 并尽可能布置在巷道内顶板或底板标高已知的导线上或其附近位置。
(3) 测点应在分风点或合风点处选定。选在前方, 测点间距不得小于巷道宽度的3倍;选在后方, 测点间距不得小于巷道宽度的8倍。
(4) 需要在巷道转弯处、断面变化大的地方选点时, 选在前方, 测点间距不得小于巷道宽度的3倍;选在后方, 测点间距不得小于巷道宽度的8倍。
(5) 测点前后3 m内巷道支护良好, 无堆积物。
(6) 两点之间的压差不小于20 Pa。
2.3 测定路线的确定
按照通风系统阻力测定的要求, 结合矿井巷道的具体条件, 本次测定选择了2条主测路线和1条辅测路线, 主测路线风流路线长、风量大、包含较多测点及内容, 并经过2个主要的生产工作面, 这2条测定路线分别选择了东西风井主要通风机服务的通风路线。
(1) 东风井通风机服务的通风路线:
地面井口→副井井底车场→东大巷→16轨道巷→16胶带巷→16胶带下山→16121工作面进风巷→16121工作面→16121工作面回风巷→16回风上山→16回风巷→14专用回风巷→东风井井底→东风井地面。
(2) 西风井通风机服务的通风路线:
轨道上山→弋湾石门→13091进风巷→13091工作面→13091回风巷→13回风下山→13回风巷→回风联巷→回风上山→西风井地面。
(3) 辅测路线:
西机轨合一大巷→轨道巷→15轨道下山→13轨道运输平巷→15回风下山。
2.4 通风系统阻力测定网络
根据所选择的通风路线绘制通风系统网络图, 通风系统阻力测定网络如图1所示。
3 测定结果
各系统自然风压计算以测定路线上标高最低点的水平作为基准, 测算其两侧风流空气的密度差, 进而计算矿井各系统的自然风压, 东西两个通风系统自然风压计算结果见表1。测试计算结果表明:由于大平煤矿矿井较深, 尽管自然压力大小一定程度上受地表温度影响, 但由于围岩与风流的热交换使得自然风压恒为正, 其作用方向与矿井主要通风机的作用方向一致, 即该自然风压帮助机械通风, 有利于矿井通风。
4 通风阻力测定精度评价
4.1 误差计算方法
测定路线实测矿井通风总阻力:
h阻测=∑h阻AB
式中, h阻测为实测矿井的通风阻力, Pa;h阻AB为实测巷道AB段的通风阻力, Pa。
测定路线实测阻力的相对误差:
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该矿为抽出式通风矿井, 根据矿井通风阻力与风机装置压力关系, 由风机房水柱计读数推算的矿井通风阻力h阻j为:
h阻j=hS+hN=hS2-hV2+hN
式中, hS为风机装置静压, Pa;hN为矿井自然风压, Pa;hS2为风机房静压仪 (U型水柱计) 读数, Pa;hV2为风硐中传压管处断面上的速压, Pa。
4.2 分析结果可靠性检验
全矿井通风系统中进行误差分析的路线可分为2条:西风井进风至西风井回风, 副井至东风井回风。由矿井通风阻力测定汇总表得, 东风井通风系统测试线路1→2→4→5→6→7→8→10→13→16→17→18→19→20→21→22→23→24→25:
h阻测=∑h东=1 082.44 Pa;hV2=42.34 Pa;hN=76.99 Pa;h阻j=1 134.65 Pa;Δh=4.60%。
西风井通风系统测试线路201→203→204→206→208→209→210→211→215→216→217→218→219→220→221→222→223→224:
h阻测=∑h西=2 229.8 Pa;hV2=53.14 Pa;hN=79.64 Pa;h阻j=2 326.5 Pa;Δh=4.19%。
大平煤矿2条通风路线实际阻力及测定误差计算结果见表2。由计算结果可以看出, 2条通风路线测定相对误差小于5%, 故本次测定结果满足矿井通风阻力测定的精度要求。
5 目前矿井通风系统分析
5.1 矿井通风阻力分布状况
矿井通风系统沿程阻力分布和3段 (进风段、用风段、回风段) 通风阻力所占百分比情况见表3。
5.2 矿井等积孔及风阻计算分析
矿井等积孔计算公式:
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其中, A为矿井等积孔, m2;Q为矿井总回风量, m3/s;h为矿井通风阻力, Pa。
东风井通风系统总回风量Q=2 404.38 m3/min=40.07 m3/s, 其通风阻力h=1 082.44 Pa, 则
实测路线的等积孔A=1.449 4 m2,
实测路线的风阻R=0.674 1 Ns2/m8。
从矿井等积孔和风阻值来看, 东风井通风系统通风难易程度为中等。东风井通风系统主要服务14、16采区, 用风地点不多, 通风系统简单, 风量充足, 实际通风较为容易。
西风井通风系统总回风量为Q=7 300 m3/min=121.67 m3/s, 其通风阻力h=2 229 Pa, 则
实测路线的等积孔A=3.066 7 m2,
实测路线的风阻R=0.150 6 Ns2/m8。
从矿井等积孔和风阻值来看, 西风井通风系统通风难易程度为容易。另外, 根据东西风井井筒的通风阻力特性曲线 (图2) , 西风井井筒风阻比东风井井筒风阻明显要小。但由于矿井瓦斯等级不断升高, 为缓解采掘接替的紧张局面, 矿井西翼所开掘进工作面较多, 用风地点多, 生产地点分散, 回风阻力较大, 一些地点供风不足, 实际西翼通风并不容易。
6 结语
目前, 大平煤矿通风系统通风难易程度总体上处于中等状态, 除个别用风地点外, 风量基本能够满足现有矿井生产的需要。从阻力分布看:东风井通风系统阻力分布较合理, 通风较为容易;西风井通风系统回风段阻力分布较大, 需采取可靠措施降低西翼通风系统的阻力。建议加强矿井通风系统的优化工作, 以改善通风状况。
摘要：通过对大平矿井下通风系统各测点的实际测定数据的综合分析, 得出矿井通风系统通风阻力实际分布情况, 为矿井的通风设计、通风系统优化改造、风压调节和矿井火灾治理提供可靠的基础资料。针对西风井通风系统回风段阻力分布较大的特点, 提出加强矿井通风系统优化工作, 改善矿井通风状况的建议。
测定数据 篇4
1 溶解热测定的实验原理及原始数据
物质溶解于溶剂过程的热效应称为溶解热,分为积分溶解热和微分溶解热两种。把溶剂加到溶液中稀释的热效应称为冲淡热,包括积分冲淡热和微分冲淡热。它们之间的关系[5]
可以表示为:
Qd=(Qs)·n01-(Qs)·n02 (3)
式中:n1——溶剂的物质的量
n2——溶质的物质的量
Q——溶解热
Qs——积分溶解热
Qd——积分冲淡热
溶解热测定实验采用电热补偿法来测定硝酸钾在水中的积分溶解热,另外其它三种热效应则可通过Qs～n0曲线求得。在Qs～n0图中,某点切线的斜率即为该浓度溶液的微分冲淡热,截距即为该浓度溶液的微分溶解热。如图1所示:对A点处的溶液,其积分溶解热Qs=AF, AD/CD即是微分冲淡热,截距OC对应于微分溶解热,从n01到n02的积分冲淡热Qd=BG-AF=BE。
整个实验过程中,需要记录水和八份硝酸钾样品的质量m,时间t/s,以及加热的功率,仪器软件自动求出n0和积分溶解热Qs,利用Origin 8.0对其进行处理,即可得到Qs～n0图,并从图中求出n0=80,100,200,300和400处的积分溶解热和微分冲淡热,以及n0从80→100,100→200,200→300,300→400的积分冲淡热。下面以一组学生实验数据(表1)为例,详细介绍Origin软件在溶解热数据处理的应用。
注:m水=216.1 g, P=2.265 w。
2 用Origin 8.0软件处理实验数据的步骤
2.1 绘制散点图
打开Origin 8.0,点击项目“Book1”中的A(X)列,从行“1”开始依次输入n0值,同样在B(Y)列输入Qs值。选中所有数据,右击选择“Plot/Symbol/Scatter”或者直接点击工具条上的Scatter按钮,得到散点图,如图2所示。
2.2 非线性拟合
左键单击“Graph1”窗口中任意一个散点,依次选择菜单栏中“Analysis/Fitting/Fit Exponential”,在弹出的对话框中的“Function”下拉菜单中选择“ExpDec1”(Exponential Decay1,即一次指数衰减)进行拟合,并在“Settings”选项卡中选择“Advanced”,找到“Find Specific X/Y”,勾选“Find Y from X”项,以便寻找拟合曲线上任意X坐标所对应的Y值,这一步操作较为关键。如图3所示,点击“Fit”完成拟合。
与此同时,在“Book1”中会自动生成三个工作表:“fitexp1”用来记录拟合情况,“fitexpCurves1”则记录拟合曲线中数据点的坐标值,“fitexpFindYfrom X”用来输入任意的X值,程序自动计算出其对应的Y值。同时,在“Graph1”中生成了包含方程详细信息的表格,如图4可知,本实验数据所得到的拟合曲线方程为Qs=-10.515×exp(-n0/46.848)+37.372,R2=0.99157(R2即Adj. R-Square的值)。
点击工具栏中的“Text Tool”按钮,可在“Graph1”的文本框中插入曲线方程和R2的值,选中文本框,单击右键选择“properties”可进行美化,如字体、字号和颜色的设置等。用同样的方法将坐标轴文本框中写入其分别代表的化学量并标注其单位。左键双击任一坐标轴,在弹出的对话框中选择“Title & Format”项,找到“Selection”中的“Top”项,勾选“Show Axis & Tick”,将“Major”和“Minor”均改为“None”;将“Selection”中的“Right”进行相同操作;将“Selection”中的“Bottom”和“Left”的“Major”和“Minor”均改为“In”,点击应用和确定,编辑完成(见图5)。
2.3 其它三种溶解热的求算
选择“Book1”的“fitexpFindYfromX”工作表,从A(X)列的行1开始,依次输入80、100、200、300和400,程序会在每次输入完后自动将计算结果记录在对应行的B(Y)列中,如图6A所示。然后切换到“fitexpCurves”工作表,在列A(X1)中找到首个比80大的数值,击右键选“Insert”,在B(Y1)列中进行相同操作。将图6A中所记录的“80和35.46629”复制到A(X1) 和B(Y1)中。将其它四组数据进行相同操作。此时,在“Graph1”中的拟合曲线上就插入了横坐标分别为80、100、200、300和400的五组数据。
回到Origin 8界面,按Alt+3,呼出脚本输入界面,输入以下脚本程序,如图6B所示(换行按Ctrl+Enter,注意所有标点符号必须在英文输入法和半角的状态下输入)。
输入完成后按Enter键执行脚本,点击工具栏中的“Data Reader”按钮,在拟合曲线任一点处单击鼠标左键,用方向键选择Data Reader中所标记的坐标位置,找到横坐标为80的点后,按Enter键,图像中即出现了过点(80,35.46629)的切线。将脚本中所有的的ftang80全部规换为ftang100,按照相同的方法即可做出过点(100,36.12875)的切线。依次类推,做出其余三组数据的切线,见图6C。
双击任意一条切线,在弹出对话框的“Function”项中显示该切线方程的详细信息,如图6D中,过点(80,35.46629)的切线方程为Y=0.04072X+32.20907。同理得到其余四组数据的切线方程,分别为Y=0.02598X+33.53093、Y=0.00316X+36.59293、Y=3.6749E-4X+37.24513、Y=4.47546E-5X+37.35283。由切线方程即可求算出微分溶解热、微分冲淡热和积分冲淡热,见表2、表3。
3 结 语
本文创新性地探索了Origin 8.0在溶解热实验数据处理的新方法。采用该软件的一次单减指数函数拟合出的溶液热Qs～n0曲线方程,很好地反映了Qs和n0的关系,得到的R2值说明拟合函数的选取是合理可靠的[6]。另外,本文还首次介绍了在拟合曲线上添加指定数据点,通过编辑程序在一图中绘制多条指定点切线方程的方法。
使用Origin软件处理溶解热的实验数据,不仅所得图形美观,并且大大减少了数据处理的主观误差。学生通过学习掌握Origin软件在物理化学实验数据的应用后,参与物理化学实验的积极性有很大程度的提高。将计算机处理技术与化学实验相融合,不仅有利于培养学生独立分析问题和解决问题的能力,还锻炼了学生认真、严谨、求实的实验态度,提高了学生的综合实践和科研能力,为今后从事毕业论文和科研工作奠定了良好的基础[7]。
摘要：文章采用Origin 8.0软件对经典物理化学实验“溶解热的测定”的实验数据进行处理,利用一次单减指数函数y=A1exp(-x1/t1)+y0拟合出溶液热Qs～n0曲线方程,并通过在拟合曲线上添加指定数据点、编写简单脚本语言的方法绘制出指定点的切线方程。该方法获得的实验结果误差小,图形美观,极大的提高了学生自行处理实验数据的能力。
关键词：Origin软件,溶解热,数据处理
参考文献
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[7]肖池池,方婷,张业中,等.Origin软件在物理化学实验中的应用探讨[J].长江大学学报:自然科学版,2011,8(3):94-96.
测定数据 篇5
国内测量煤的瓦斯吸附常数实验装置应用较多的是早年从国外引进的容量法吸附装置, 其存在结构不稳定、设备老化、易碎、自动化程度低、汞害严重等缺点。人工读数、人工记录和计算, 也存在较大误差, 同时步骤繁杂。煤炭科学研究总院重庆研究院在原设备基础上经研究改进, 利用饱和食盐水替代汞, 去除汞害威胁, 研制出新型煤的瓦斯吸附常数测定设备装置, 并为实现瓦斯吸附常数实验数据的自动精确测定, 开发了专用的数据采集仪。该数据采集仪通过配接现代新型电子压力传感器, 实现了实验过程中瓦斯解吸数据的自动采集、数据预处理等功能。同时数据采集仪、传感器和配合研制的计算机综合分析软件, 构成了整套实验测定设备的数据采集部分, 实现了实验数据的自动测试, 数据处理、分析、打印、结果输出等功能。告别了实验人员手工操作实验测试和计算的过程, 提高了实验设备的自动化程度和准确性, 降低了使用人员操作难度。
1 数据采集仪主要技术指标
电源:输入电压220 V AC;
测量范围:0~8 MPa;
测量精度:0.5级;
存储容量:256 kB;
工作电流:<200 mA;
通信方式:RS232串行;
路数:4路。
2 主要性能指标
1) 测量功能:
数据采集分析仪器, 通过相关连接气路, 实现对每组相对压力传感器信号的采集, 并传输给台式计算机主控软件, 由专家系统软件对采集数据进行分析、存储、计算和显示;
2) 采集仪显示:
汉字液晶显示;
3) 键盘:
触摸式按键;
4) 串行接口:
外扩展与IBMPC兼容串行接口;
5) 数据处理精度:
采集仪数据处理精度小于等于1%。
3 硬件设计[1,3]
根据设计要求, 数据采集仪作为实现煤的瓦斯吸附常数实验测定过程中数据采集的重要设备, 与配套工作的主控计算机专家系统软件和传感器共同组成了煤的瓦斯吸附常数测定设备装置的数据采集部分, 如图1所示。
数据采集仪作为数据采集部分的核心, 通过程序控制传感器对煤样解吸压力变化过程进行实时采集, 将A/D转换、滤波及分析处理后的数字信号传送给主控计算机, 主控计算机通过内嵌专家系统软件再对采集的数据进行分析、处理, 得出煤的瓦斯吸附常数等实验室输出结果值。同时可对采集的实时和历史数据进行存储、显示, 并可通过打印输出设备输出。
数据采集仪由89系列单片机作为控制CPU, 主要由CPU、A/D转换电路、滤波电路、存储设备、液晶显示器、通讯电路、电源等部分组成。液晶显示器采用内置HD61202U控制芯片的128×64的液晶模块, 该显示模块采用与CPU的并行接口连接的间接控制方式。计算机通过对这些接口的操作, 达到对液晶显示模块的控制。这种方式的特点是电路简单, 控制时序由软件实现, 可以实现高速计算机与液晶显示模块的接口。
汉字显示提示可以使数据采集仪操作直观方便。汉字显示选用16×16点阵字体, 每个汉字字模数据为32个字节, 点阵位置为每行2个字节, 单个字节每位代表1个点, 共16行。但由于HD61202U显示存储器的特性不同于计算机内的汉字点阵直接显示, 需要将其点阵数据旋转90°后再写入, 因此其生成字库的格式是前16个字节为上半部16×8点阵字模数据, 后16个字节为下半部16×8点阵字模数据。根据字模数据, 通过单片机CPU依次向液晶128×64阵列的相应点区 (16×16) 写入一个汉字的32字节数据, 即显示相应的汉字。
滤波电路将传感器输入的模拟信号滤波处理后送A/D转换电路, 经CPU控制采集, 计算存储, 然后瓦斯解吸实时数据通过通讯电路传送到主控计算机, 由专家系统解算出煤的瓦斯吸附常数等实验数据值。
数据采集仪电原理框图见图2。
4 软件设计[2]
4.1 数据采集仪软件
数据采集仪主要功能是实现煤样瓦斯解吸压力数据的采集、预处理、显示、传送, 传感器信号的连接通过硬件滤波电路实现。传感器信号的采集通过采集仪CPU程序控制实现, 其中涉及液晶显示模块液晶点阵汉字的显示, 由采集仪主程序通过调用汉字显示子程序实现。采集仪程序用C语言编程。数据采集仪主程序和汉字显示子程序流程见图3—4。
4.2 计算机专家系统软件
为配合数据采集仪的自动运行和实验过程实时监测, 配套研制了主控计算机软件, 该软件主要由数据处理专家系统软件、显示、输出、控制等部分组成, 基于Windows XP操作系统, 由VB程序开发平台编程实现, 软件具有功能:使用人员和报表管理, 吸附罐信息管理, 传感器数据监测, 吸附平衡报警提示, 监测结果记录, 试验结果输出, 吸附等温曲线绘制, 过程恢复, 历史数据查询, 报表设计输出等。主控程序流程见图5。
5 结语
煤样瓦斯吸附常数测定设备用数据采集仪经研究、试验, 作为煤的瓦斯吸附常数测定设备数据采集部分的重要部件, 对实现实验数据的自动、精确采集计算等功能的实现起到重要作用, 通过性能考察, 证明其硬件、软件设计合理、工作可靠、性能稳定。各
项性能指标均达到设计指标及产品技术条件的要求, 同时其操作简单, 便于学习和使用。新式电子压力传感器和相关计算机设备的配合应用, 改变了传统指针式压力设备人工读数、手工计算等落后的实验方式。专家系统软件的应用提高了实验数据分析的准确性。采集设备人性化的汉字界面显示也使仪器的档次得以提升, 智能化程度更高。设备的研制和推广应用对测定煤的瓦斯含量等煤矿基础资料将起到重要作用。
参考文献
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测定数据 篇6
随着消费市场对食品品质要求的不断提高, 对大米品质的快速检测已成为国内外学者研究的一个重要方向[1,2], 快速获取大米信息符合消费者对大米品质了解的实际需求。以往的大米成分检测分析即耗时、费工、有害又对周边环境产生污染, 很难在田间分析测定[3]。采用光谱技术结合计算机数据处理法因其简洁、高效、低成本等优点已经受到学者们的重视, 此方法还可以对多组待测试大米进行同时测定。随着近红外光谱技术的不断推广和应用, 采用近红外光谱技术获取大米成分信息, 再通过计算机数据处理技术对原始的光谱信息做进一步的处理, 可以快速得到大米品质高低的鉴定结果, 对保护消费者权益, 防止以次充好, 规范消费市场都有积极的作用。在现有大米成分品质研究时大多需要一些烘干、筛选等预处理, 所有研究也都是在室内进行, 同时对大米测试样品的要求高 (粒径小而均匀) 。而对没有进行预处理的大米进行测试时, 其预测效果就很差。这说明传统的测试方法只能对满足条件的室内测试有效, 不具备实用性和推广价值, 如何找到一种实用有效的针对田间实际环境中检测大米的成分含量的方法很有必要。针对上述的问题, 本文采用计算机数据处理技术中偏最小二乘回归分析方法定量分析大米淀粉和蛋白含量, 并以此建立了一阶微分光谱数据与淀粉含量和蛋白质含量之间的定量分析模型。既满足了室外检测需求, 又保证了研究的通用性, 值得推广。
2 材料与方法 (Materials and methods)
2.1 大米样本的获取
从市场上采购东北大米作为大米品质测量的样品。为保证测量的准确性和代表性特选取了同一个厂家在不同日期加工生产的大米, 共得到100个大米样品。将大米样品分成三份, 先后用于室内光谱分析、室外光谱分析和室内化学分析。对于光谱分析的大米样品, 不需要进行任何预处理, 而化学分析的大米样品则需要进行颗粒直径大小的统一筛选, 费时费力。通过化学测量法得到大米样本的淀粉含量分布范围为65%-85%;蛋白质含量的分布范围为3.29%-3.96%。
2.2 测量仪器及方法
实验使用美国尼高力 (Nicolet) 仪器公司的傅立叶变换光谱仪, 波数范围为:4000cm-1—12500cm-1, 分辨率为:0.1—16cm-1。具体测试方法是:根据实验仪器对环境温度、湿度的要求, 实验室温度应保持在22℃左右, 湿度保持在45%左右, 以保证实验数据的可靠性。先取出光谱仪中的光纤, 将光纤固定在一个支架上, 再把大米样品倒入直径为15cm的圆形玻璃器皿中后放置在同一支架上。测试时, 通过旋转圆形玻璃器皿从0°、90°、180°、270°四个不同角度对大米样品进行光谱数据的获取, 再通过运行光谱仪自带的OMNIC6.1软件进行光谱数据处理并将处理后的数据保存起来, 以便后期对比验证。实际测试时每个角度扫描三次, 取其平均值作为该大米样品的光谱数据值, 这样做的好处是可以减少圆形玻璃器皿对光谱测量的干扰。
2.3 定量分析方法
将100个大米样品分成两部分, 70个样品作为校正样品用于测试数据并以此建立分析模型。30个样品作为预测样品用于检验模型的正确性和测试效率。大米样品的选取没有任何限制, 只要保证其温度湿度满足测试要求即可。
采用光谱技术结合数据分析技术测定大米成分的关键所在是建立定量分析模型。早前的大米品质分析中运用的多元线性回归法[4] (MLR) 、主成分回归法[5] (PCR) 等方法。虽然方法简单, 物理意义明确, 但这些方法多受使用变量数的限制, 在建立校正模型时分析过程中会丢失许多光谱数据信息。或是在建立模型过程中并不能保证大米样品的主成分一定与被测组分或性质相关。人工神经网络 (ANN) 功能强大, 但由于计算量大, 而且输入神经元数不能过多等因素, 使得ANN的使用通常需要结合主成分分析 (PCA) 等方法进行, 这样做的结果就是计算量更大。本文采用偏最小二乘 (PLS) 方法, 经过对光谱测试数据进行处理就可以对简单处理过的大米样品做大米淀粉含量和蛋白质含量的分析并建立与其光谱吸光度之间的定量分析模型。确定最佳主成分数可以通过计算交互验证法 (Cross-Validation) 结合预测残差平方和 (PRESS) 的方法来实现。评定分析模型效果好坏的标准为:好的模型需要有较低的建模和预测均方根误差 (RMSEC和RMSEP) , 以及较高的相关系数 (r) 。而为了避免建立分析模型时过于拟合, 则要求预测标准偏差 (SEP) 和建模标准偏差 (SEC) 尽量接近。
3 试验结果与分析
依据上述测试方式得到的大米样品光谱图如图1所示。图1中显示, 随着光谱波数的不断增加, 大米样品吸光度数值逐渐增大, 而且在5000cm-1和7000cm-1左右处出现明显的由于大米成分不同引起的光波吸收峰现象。
3.1 大米淀粉含量的预测
大米淀粉含量是大米的重要组成部分, 是衡量大米品质质量的一个重要指标[6]。由于人为因素造成的误差, 使得在化学法测量淀粉含量时出现三个大米样品无效, 在淀粉含量的预测过程中, 大米样品的数量仍为30个, 但参与校正的样品总数则只有67个。先确定在4050cm-1—10000cm-1对测量到的原始光谱进行一阶微分处理和基线校正, 然后建立大米淀粉含量和光谱吸光度之间的PLS模型。当主成分数为3时, PRESS值达到最小 (0.642) 。建模效果为:R为0.899;RMSEC为0.086, SEC为0.053。再用此模型对其余30个大米样品进行预测。预测结果为:R为0.912;RMSEC为0.084, SEC为0.058。可见, 大米样品的淀粉含量定量分析模型有较高的预测和校正系数, 比较低的预测和校正偏差, 而校正和预测之间的差距也小, 实践证明, 通过此模型预测大米样品的淀粉含量是准确的。由于本文研究的大米样品未经过任何筛选等预处理, 所建立的大米成分分析模型能够在实际应用中使用, 本研究也更接近实际。图2是大米淀粉含量测试校正样品与预测样品比较关系图。
2.2大米蛋白质含量的预测
大米蛋白作为大米主要成分之一, 在近红外光谱照射下可以直接对应分子的振动吸收光谱的一定频带, 所以近红外光谱能够定量分析大米蛋白的含量[7], 并对不同大米样品的蛋白含量进行准确预测。在运用PLS建立分析模型前, 必须对异常的大米样品进行剔除, 以保证分析模型的可靠性。当主成分数为3时, PRESS值达到最低, 此时建立的大米蛋白含量与光谱吸光度之间的PLS模型及大米蛋白的定量校正模型最合适。图3是对大米样品蛋白质含量分析时, 校正样品的预测残差图。图中显示大米样品的预测残差基本上都是以零水平线为中心轴, 且分布均匀, 另有3个大米样品的预测残差值明显偏离中心轴线, 所以在定量分析时, 将这3个大米样品按异常样品剔除。此后, 对正常样品进行光谱基线校正、Savitzky-Golay卷积平移、一阶导数处理等处理, 在光谱波数为4050cm-1—10000cm-1, 蛋白质测量值与预测值之间的R达到0.899, SEC为0.098, RMSEC为0.099。并对校正样品中大米的蛋白含量与大米吸光度之间的关系进行了分析。同时, 采用PLS模型对预测样品进行预测, 预测结果的R达到0.898, SEP为0.095, RMSEP为0.121。二者的SEC和SEP值都比较低而且相关系数都比较高, 因此可以认为利用PLS模型对大米蛋白含量的预测也是比较成功的。从图4可见, 本研究结果数值相对较低, 其主要原因大米中含水量较少, 且蛋白质含量范围的方差较小, 这些都对蛋白含量预测产生影响。
4 结论 (Conclusion)
(1) 在4000cm-1—12500cm-1的光谱波数范围内对未经任何筛选处理的大米进行了测试, 通过对测试得到的原始光谱数据的处理, 得到了大米样品的光谱特性。结果表明, 随着光谱波数的增加, 吸光度数值也逐渐增大, 并且在5000cm-1和7000cm-1附近产生明显的吸收峰, 这主要由大米水分引起的。
(2) 在4050cm-1—10000cm-1的波数范围内, 对测试的大米样品光谱数据进行一阶微分处理和基线校正处理后, 应用PLS建立了大米淀粉含量和吸光度之间的定量校正模型。校正模型的R、RMSEC和SEC分别为0.899、0.086和0.053。采用此模型对其余30个样本进行预测, 其预测样本的R、SEP和RMSEP分别为0.912、0.084和0.058。这表明应用光谱技术结合数据处理技术预测大米样品中的淀粉含量是可行的。由于本文测试的大米样品未经过任何预先处理, 所以结果更接近实际情况。
(3) 在4050cm-1—10000cm-1的波数范围内, 对测试的大米样品光谱数据经基线校正、一阶导数处理和Savitzky-Golay卷积平移后, 应用PLS建立了大米样品的蛋白含量与吸光度之间的定量校正模型。校正模型的R、SEC和RMSEC分别为0.899、0.098和0.099。采用此模型对预测大米样品的蛋白含量进行预测, 预测的R、SEP和RMSEP为0.898、0.095和0.121。这表明应用光谱技术结合数据处理技术可准确地预测未经过预先筛选处理的大米蛋白含量。
(4) 本文介绍的光谱技术结合数据处理技术分析研究大米淀粉和蛋白含量, 通过分析模型的建立可以准确的预测出未经任何筛选处理的大米样品淀粉和蛋白含量, 这在农副产品的成分品质鉴别中有其十分重要的实际作用和推广价值。
摘要：为了满足消费市场对大米品质快速实时检测的需要, 对未经过粉碎、过筛等处理的大米, 采集了4000cm-1—12500cm-1范围的近红外光谱。通过计算机数据处理, 研究了大米的光谱数据, 建立了一阶微分光谱数据与淀粉含量和蛋白质含量之间的偏最小二乘回归法定量分析模型。试验分析表明:淀粉的预测相关系数为0.912, 预测标准偏差SEP为0.084, 预测均方根误差为RMSEP为0.058;蛋白质的预测相关系数为0.898, SEP为0.095, RMSEP为0.121。表明采用一阶微分光谱数据分析法可以较好地预测经简单处理后的大米中淀粉含量和蛋白质含量, 该结论为日后大米品质的快速特性光谱测量奠定了基础。
关键词：近红外光谱,数据处理,偏最小二乘,淀粉,蛋白质
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测定数据 篇7
在化学实验教学中, 需要对实验数据进行评价, 从原始数据到最终处理结果, 中间要经过数次计算处理、绘图、求解, 只根据学生实验数据及处理结果, 老师们往往不能作出直接的判断。然而使用计算机, 只要输入实验数据, 经过计算机程序处理, 实验数据就可以直接转化为可评价用数据[1], 为正确评价数据提供了快速、有效的方法, 物理化学实验也具有以上特点。“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”实验是物理化学实验教学的重要内容, 为解决计算复杂性、作图误差和实验结果的准确性等问题, 本文使用Visual Basic 6.0[2,3]为开发工具, 利用最小二乘法直线拟合开发了“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”实验的数据处理程序。
1 实验原理和处理方法
1.1 原理
乙酸乙酯皂化反应是一个二级反应其反应式为:
在反应过程中, 各物质的浓度随时间而改变。某一时刻碱的浓度可用标准酸进行滴定求得, 也可以通过测量溶液的某些物理性质而得到。用电导率仪测定溶液的电导值K随时间的变化关系, 可以监测反应进程, 进而可求算反应速率常数。二级反应的速率与反应物的初始浓度有关, 反应物的初始浓度存在两种情况:碱和酯浓度相等和不相等。
(1) 如果反应物的初始浓度相同, 并令它们均为c, 推导出公式:
式中:K0和Kt———溶液起始和t时的电导值
K∞———反应终了时的电导值
k———反应速率常数值
从上面的直线方程式可知, 只要K∞、K0测出以及一组Kt值, 利用 (K0-Kt) / (Kt-K∞) 对t作图, 应得一直线, 由斜率即可求得反应速率常数k值, k的单位为min-1·mol-1·L。
(2) 如果反应物的初始浓度不相同, 并且规定碱或酯中浓度大者为a, 碱或酯中浓度小者为b, 也可以推导出类似上面的公式, 并且只要测出K∞、K0以及一组Kt值, 套用公式并作图, 也应该得一直线, 斜率是关于a、b和k的函数, 知道了斜率, a和b值也已知的情况下, 即可求得反应速率常数k值, k的单位也为min-1·mol-1·L。
1.2 计算Ea
测定出反应温度下的反应速率常数, 又已知298.15K时的反应速率常数, 按照Arrhenius公式便可计算反应活化能Ea:
式中:k1, k2———T1, T2温度时测得的反应速率常数
R———摩尔气体常数
Ea———反应的活化能[4]
2“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”实验的数据处理程序的设计理念
在“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”实验的实验原理基础上, 利用Visual Basic 6.0所提供的丰富控件, 将大量复杂的计算公式编入程序代码中, 用户只需输入实验数据, 计算机就会根据程序代码对其进行处理, 精确的数据处理结果显示于界面。由于本实验的图形为直线图, 故将最小二乘法的计算公式编写到程序中, 确保所得直线图的准确度和精密度, 并且直线的斜率、截距及相关系数均可输出并用于后续计算, 本实验数据处理程序的流程如图1所示。
“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”实验的数据处理程序具有人机交互性好、数据输入界面直观、作图精确等特点, 用户能轻松使用本程序。
3“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”实验的数据处理程序使用说明
下面以实验中碱和酯浓度相等的情况来说明“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”实验的数据处理程序的使用方法[5]。
双击“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”程序, 进入输入数据界面窗口, 按顺序依次输入实验数据 (如图2所示) , 单击“计算”按钮, 得到数据计算结果 (如图3所示) , 按“打印”按钮便可以打印出数据处理结果, 单击“数据”按钮返回数据输入界面窗口, 按“图形”按钮显示相应坐标图 (如图4所示) , 按“打印”按钮便可以打印出图形。
4“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”实验的数据处理程序的部分程序源代码
5 结论
利用Visual Basic 6.0编程软件结合最小二乘法直线拟合对“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”实验的数据进行处理, 能有效地避免人工作图过程中产生的误差, 能够得到科学的实验结果, 为学生自我评价和教师批改实验报告提供了可靠的依据;同时提供了程序的源代码, 为研究此方面的人们提供帮助。
摘要：以Visual Basic 6.0为开发工具, 结合最小二乘法直线拟合, 对“电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数”实验进行数据处理, 得到更科学准确的实验结果, 能够打印出计算结果和图形。此实验方法具有实验精密、操作简单、方便、测量结果准确等优点。经编译此实验数据处理程序的可执行文件能在脱离Visual Basic的环境下独立运行, 程序的实用性和便利性较强。
关键词：乙酸乙酯皂化反应,Visual Basic 6.0,最小二乘法,物理化学实验
参考文献
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测定数据 篇8
1 燃烧热的测定
1.1 基本原理
氧弹量热计大体可分为两类:一类是环境恒温式,另一类是绝热式,本实验采用的是环境恒温式。该仪器是将可燃烧性物质在隔离体系中燃烧,从体系的温度升高值及体系的热容来计算燃烧热。被测物质在氧弹中完全燃烧所释放的燃量使氧弹本身及周围的介质和热量计有关的附件的温度升高。根据能量守恒定律,测量体系在燃烧前后温度的变化就可以求算该物质恒容燃烧热QV。其方程式如下:
式中QV为样品的恒容燃烧热;3000为量取水的体积;ρ是水的密度;C水是水的比热容;C计为量热计的水当量;ΔT为样品燃烧前后水温的变化;l丝和Q丝是引然用的燃烧丝的长度和单位长度的燃烧值;m棉和Q棉是引燃用的棉线的质量和燃烧值;m样和M是被测样品的质量和摩尔质量。则:
由于实验中不可避免地存在热交换,使得ΔT不能很准确地测定。实验通过雷诺温度校正曲线得到所需的ΔT。雷诺温度校正曲线是把燃烧前后所测得时间(t)温度(T)作图得到的曲线。
图1所示的曲线由于热量计向环境的热漏造成了温度的降低。图2所示的曲线由于试验装置的绝热性能良好,热漏很小,而搅拌器功率较大,不断引进的能量使得曲线不出现极高温度点;可把A、B间的距离作为校正后的ΔT。将ΔT代入式(2)算出C计,再由C计求出QV,最后再根据QP=QV+∑vB(g)RT式计算出萘的恒压燃烧热值QP。
1.2 实验方法的改进
针对该实验存在着成功率低,实验时间长的缺点,我们提出来了以下2点改进:(1)增大引火丝与可燃物的接触面。为了使引火丝与可燃物接触面大为增加,我们将其绕成小圈状并贴在可燃物上方,提高点火成功率。(2)避免引火丝松动。由于引火丝很轻,有可能在装样过程因摇晃而造成引火丝松动,而与样品脱落,或与坩埚接触,为此我们将缠绕一根棉纱于引火丝上。
2 Origin处理数据
与Microsoft word、Excel等一样,Origin软件是一个多文档界面(Multiple Document Interface)的应用程序[5]。用Origin软件处理化学实验数据,不用编程,只要输入测量数据,然后再选择相应的菜单命令,点击相应的工具按钮,即可方便地进行有关计算、统计、作图、曲线拟合等处理,操作简便快速。它将用户所有的工作都保存在后缀为OPJ的工程文件(Project)中,一个工程文件可以包括多个子窗口,可以是工作表窗口(Worksheet)、绘图窗口(Graph)、函数图窗口(Function Graph)、矩阵窗口(Matrix)、版面设计窗口(Layout Page)等。Origin软件的基本功能和一般用法简介Origin具有2大主要功能:数据绘图和数据分析。下面先以本实验数据为例主要介绍Origin其数据绘图功能。以下引用一组实验数据为例,见表1所示。
2.1 Origin绘图
启动Origin,在工作表中输入实验数据,添加新一列并右击其顶部,在文本框中输入相应的数据。先作苯甲酸雷诺温度校正曲线图,我们选取第一列和第二列数据,绘制直线+符号图。所得结果如图3(a)所示。选取点火前实验数据,即30~600 s段数据进行线性拟合,点击Origin工具栏里的Data selector,点击光标,按住Ctrl键移动到所需位置点,然后在分析栏选择线性拟合。出现图3(b)内容然后再选择数据菜单中选中linear Fit5,再在分析菜单选中内推与外推工具,弹出窗口,改变最大值与最小值就得图3(c);同理处理得上半段数据得到如图3(d)结果,再点击Origin工具栏里选取的Line Tool,按住shift画一水平和铅直直线,再选取Pointer移动工具,水平为虚线,中点位置,交于S曲线一点,见图3(e);铅直直线就过这一点,会与外推线与内推线交于一点,见图3(f);最后用Screen Reader读出坐标点,标于图中,最后再进行简单地处理得到最终图见图4所示。
2.2 计算ΔT
计算苯甲酸ΔT=291.3831-289.9251=1.4580k;同理萘ΔT′=1.7266k。与坐标纸处理值的结果差别见表2。
2.3 计算QP
已知:气压102.49k Pa,温度18℃,QV=-26414J·g-1;Q丝=-2.9J·cm-1;Q棉=-16736J·g-1,ρ水=1.0g·m L-1;C水=4.2J·g-1,实验中各物质消耗的量见表3。
根据式(2),计算出QV最后转化成QP,即燃烧热△c Hm。对Origin处理及坐标纸处理获取的结果及文献数据对照,结果列于表4。
3 结论
一方面通过实验方法改进,克服了成功率低,实验时间长的缺点,大大提高点火成功率,缩短了实验所需时间。另一方面使用Origin软件处理实验数据,一般仅需10min即可完成,同时能够符合实验的要求,从结果来看,绝对误差非常小,相对误仅为0.022%,较手工绘图误差缩小近4.5倍。因此,运用该软件处理实验数据方便快捷,科学精确。对于物理化学的其它实验具有指导作用,如纯液体饱和蒸气压的测定;电导法测定乙酸乙酯在碱性条件下的水解反应;二组分气一液平衡相图;测定表面张力实验中都有应用[6~9]。
摘要：针对燃烧热测定实验中存在的实验成功率低,实验时间长的缺点进行了技术改进。实践证明,整个实验过程时间大大缩短、操作简化,实验一次性燃烧成功率达到99%。将实验所得到的数据用Origin软件进行处理,所得结果与文献值相吻合,相对误差仅为0.022%,大大减少数据处理过程中产生的误差,而且该方便快捷。
关键词：燃烧热测定,改进,Origin软件,数据处理
参考文献
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