技术实验应用（精选12篇）
技术实验应用 篇1
1 引言
临盘采油厂所辖临盘、商河、临南三个油田均属复杂小断块油藏, 各断块油藏的岩性物性及压力系数差异大。随着各油田开发的不断深入, 老开发区块注水突进现象日趋严重, 整体含水上升, 加剧了层间层内矛盾, 使低渗次动层难以启动;另外一些探边低品味油藏投入开发, 在钻井、完井及修井作业过程中, 储集层极易受到伤害, 使产能下降。油井酸化以其施工简单, 成本低, 易于操作等特点, 已成为目前对高含水区块挖掘剩余油, 改善低渗次动层和对新开发区块提高地层认识的一项主要措施。为提高酸化有效率, 改善酸化效果, 我们推广应用了砂岩油藏缓速酸化技术, 恢复和提高地层渗透率, 对增产和稳产发挥了重要作用。自2008年以来, 共施工油井缓速酸化48井次, 有效38井次, 有效率79.2%, 酸化有效率从2008年的47.4%上升到2011年的72.7%。
2 开发中后期储层堵塞特征及对酸液的要求
针对油田开发中后期储层堵塞出现的新特征, 为达到解除油井深部污染, 改造深部地层, 以改善渗流效果的目的, 开展了砂岩油藏深部酸化, 优化酸液体系, 使酸液具备以下性能及要求:
(1) 具有较好的缓速能力和较高的溶蚀能力;
(2) 具有较强的缓蚀性能;
(3) 与地层流体配伍性好。
通过室内研究和现场实践, 优选了缓速酸液体系:有机复合酸和低伤害酸, 配套了适合的酸化工艺, 从而形成了适合我厂开发中后期储层堵塞特征的砂岩油藏缓速酸化技术。
3 缓速酸液室内评价
3.1 溶蚀实验
酸对岩心的溶蚀实验采用岩屑溶解法, 具体操作是将一定重量 (如0.5g) 的岩屑磨成过100目的粉末, 并置于一定量的酸液中, 在一定温度和时间下测定其溶蚀率。实验用岩样来自于高泥质含量储层 (临南油田X I32-10井) 和高灰质含量储层 (商二区商8-35井) 。
由实验得出, 常规土酸与岩屑反应1小时后即具有较高的溶蚀率, 而缓速酸与岩屑能长时间有效的作用, 有效时间长达12小时, 充分说明该酸液具有很好的缓速能力。在溶蚀能力方面, 缓速酸GWS-2, JF-3对高泥质岩屑, TH-99, JF-3对高灰质岩屑, 其最终溶蚀率能与相同条件下的常规土酸相比, 说明缓速酸液对砂岩地层具有较高的溶蚀能力。
3.2 缓蚀实验
实验方法采用石油天然气行业标准SY5405-91, 步骤如下:
3.2.1 试验前试片处理
将标准N-8 0石油专用管材钢试片 (50×25×2mm) 先用丙酮清洗, 除去油污, 放入无水乙醇中浸泡脱水1min, 用冷风吹干, 贮存在玻璃干燥器内备用。
3.2.2 酸液配制
配制不同种类的缓速酸液 (25%J F--3+3%HF、25%GWS-2、25%TH-99)
3.2.3 试验程序
(1) 取已准备好的二片试片, 记好编号。
(2) 用分析天平逐片称量, 并记录数据。
(3) 将配好的酸液按每平方厘米接触面积15ml的用酸量, 由量筒量取倒入反应杯中, 将试片挂好并立式放入酸液中。
(4) 将反应杯放入烘箱中, 加热至测试温度 (80℃) , 经一定时间 (4h) 恒温。
3.2.4 试片后处理
试验结束后, 取出试片, 观察外观和表面的变化情况。而后用毛刷和清水刷洗试片表面, 干净后用丙酮清洗, 放入无水乙醇中浸泡脱水1min, 取出用冷风吹干, 放在玻璃干燥器内干燥15min后称量。
3.3 配伍性实验
将25%J F-3+3%H F (低伤害酸) 、25%TH-99 (低伤害酸) 、25%GWS-2 (有机复合酸) , 分别各取50ml与50ml临南污水混合。在65℃条件下放置4h, 发现无沉淀, 分层现象, 取出后在室温下放置一天, 过滤、烘干、称量, 计算残渣, 实验结果见下表1所示:
结果表明, 三种缓速酸在65℃条件下与地层水混合后配伍性较好。
通过以上实验研究, 认为对于该泥质储层应使用低伤害酸JF-3和有机复合酸G W S-2, 对高灰质储层使用低伤害酸J F-3和TH-99, 来实现砂岩油藏的深部酸化。
4 现场配套工艺
针对临盘油田的地层特点, 开展分层酸化工艺。
针对临盘油田层间差异大, 油水层间互的地质特点, 开展了分层酸化工艺。分层酸化工艺分为机械分层和化学暂堵剂转向酸化两种方式, 机械分层可以实现人为地控制每个处理层段的酸液及用量, 化学暂堵剂转向酸化能根据各层渗透率的差异, 暂堵高渗透层或较高渗透层, 从而能有效地处理低渗次动层, 充分发挥各层的产油能力。
5 结论
(1) 通过室内实验, 优选出适合于高泥质储层和高灰质储层的缓速酸液体系, 提高酸液对地层的适应性;
(2) 室内研究表明, 有机复合酸和低伤害酸具有很好的缓速性, 较高的溶蚀能力和缓蚀能力, 与地层流体配伍性好等特点, 适合于我厂砂岩油藏的深部酸化;
(3) 大量现场应用证明, 有机复合酸和低伤害酸对砂岩油藏适应性强, 对处于中后期开采阶段的砂岩油藏实施酸化作业, 油井增油有效率高;
(4) 酸化机理清楚, 配方可靠, 针对性强, 施工工艺简单易行。
摘要：本文针对临盘油田在开发中后期储层发生深部堵塞, 酸化有效率偏低的现象, 通过室内研究, 优选出高性能的缓速酸液体系:有机复合酸和低伤害酸, 实验证明酸液体系具有与地层岩心反应速度慢、溶蚀率高, 缓蚀性能强、与地层流体配伍性好等特点。并根据临盘油田地质特征, 配套了适合的酸化工艺, 大量现场应用证明, 有机复合酸和低伤害酸对我厂砂岩油藏适应性强, 对处于中后期开采阶段的砂岩油藏实施酸化作业, 油井增油有效率高.
关键词：酸化,缓速酸,缓速能力,溶蚀能力,缓蚀性能,配伍性
参考文献
[1]杨士超, 屈人伟, 秦守栋, 杨昭菊, 董秀军, 汪正勇.砂岩缓速酸室内研究.海洋石油:2002.112 (2) :28-35
[2]马喜平.提高酸化效果的缓速酸[J].钻采工艺;1996.19 (1) :35-62
技术实验应用 篇2
实验一：超文本多媒体素材的获取
一、实验目的
1.掌握百度、Google、北大天网等工具搜索多媒体素材。2.了解多媒体技术应用的不同领域和各自成功实例。3.了解各类媒体的基本著作工具。
二、实验内容
1.使用百度、Google、北大天网搜索图片、音频、视频等素材。
2.查阅有关多媒体应用实例的资料或网站，列出几个常见的应用实例，并以个人自已的思路进行分析。3.了解各类媒体的基本著作工具。
三、操作步骤
1、（1）百度搜图片（如搜可爱的图片）
（2）百度搜音频（如搜雨声音效）
（3）百度搜视频（如搜新闻）
（4）Google搜图片（如搜可爱的图片）
（5）Google搜音频（如搜雨声音效）
（6）Google搜视频（如搜新闻）
（7）北大天网搜图片
（8）北大天网搜音频
（9）北大天网搜视频
2、列出几个常见的应用实例，并以个人自已的思路进行分析
将视听等多种媒体结合，将图形图像、音乐、文本和交互操作综合在一起，比如新浪，猫扑等网站。
比如在教育领域，除了多媒体辅助传达信息之外，多媒体的交互性也是经常强调的要点，特别是在CAI（计算机辅助教学）当中，非常强调学生和计算机的交互。随着CAI的研究越来越普遍的深入,多媒体辅助课堂教学已经成为课堂改革的主要发展方向。CAI设计采用超媒体结构,既方便了教师操作,又可以使教师根据实际教学情况自由选择和重新组织教学内容。
3、了解各类媒体的基本著作工具
多媒体著作工具是指能够集成处理和统一管理多媒体信息，使之能够根据用户的需要生成多媒体产品的工具软件。
一、基于卡片或页的多媒体著作工具。
PowerPoint：PowerPoint是Microsoft Office办公软件的重要组件之一。PowerPoint是一种多媒体演示文稿制作软件，而演示文稿是指按一定逻辑关系排列的一系列电子幻灯片的集合。PowerPoint非常适合向公众表达观点和演示成果等(单位介绍、学术讲座、产品展示)。
ToolBook：ToolBook是美国Asymetrix公司推出的一种面向对象的多媒体开发工具，同该软件名称一样，用ToolBook制作多媒体课件的过程就像写一本书：首先建立一本书的整体框架，然后把页加入书中，再把文字、顽祚、按钮等对象放入页中，然后使用系统提供的程序设计语言Openscnript编写脚本，确定各种对象在课件中的作用。
Hong Tool：Hong Tool多媒体创作工具具有强大的图、文、声、影集成功能和丰富多样的交互手段，完整的评测和反馈功能，易学易用。
几何画板：几何画板是由美国Key Curriculum Press公司制作并出版的几何软件。适用于几何（平面几何、解析几何、射影几何等）教学的软件平台。
二、基于图标的多媒体著作工具。
Authorware： Authorware采用面向对象的设计思想，是一种基于图标和流程线的多媒体著作工具。
Visual Basic：Visual Basic是一种基于程序语言的集成包，在多媒体CAI课件制作中提供对窗口及其内容的图形创作方式。
FrontPage：FrontPage是制作基于Web风格的多媒体CAI课件的软件，它可以设计页面的背景色/标题字体，快速建立超级链接，拔出顽祚及其他教学素材。
Action：Action是面向对象的多媒体CAI制作软件，具有较强的时间控制特性。
方正奥思多媒体创作工具：方正奥思是北大方正公司研制的一种可进行交互式多媒体编辑的创作工具，具有直观、简便、友好的全中文用户界面和很强的文字、图形编辑功能，支持丰富的媒体播放方式和动态效果，能实现灵活的交互操作和多媒体同步。
课件快车：课件快车是杭州学易科技有限公司为适应现代化远程教育教学的需要而设计的一款集视频、音频、课件制作、录制和上传于一体的多媒体网络课件快速制作工具。
三、基于时间的多媒体著作工具。
Director：Director 可以创建包含高品质图像、数字视频、音频、动画、三维模型、文本、超文本以及 Flash 文件的多媒体程序。
Flash：Flash强大的动画编辑功能帮助设计者可以随心所欲地设计出高品质的动画，通过Action和Fs Command可以实现交互性，使Flash具有更大的设计自由度，另外，它与当今最流行的网页设计工具Dreamweaver配合默契，可以直接嵌入网页的任一地位，非常方便。
四、实验收获和建议
技术实验应用 篇3
关键词：EDA技术；数字电子技术；实验中学；电子设计自动化；计算机；电路实验 文献标识码：A
中图分类号：G632 文章编号：1009-2374（2016）15-0047-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.15.022
1 概述
数控机床是当代加工精度最高的设备，在整个制造业中运用最广泛。采用宏程序编程能加工几何形状比较复杂的零件，尤其是具有列表曲线、非圆曲线和曲面的不规则零件，如此能更高效地利用数控系统的性能，提高数控机床的生产效益。宏程序编程是根据加工零件图形轮廓规律运用数学公式、参数方程、微积分方程等有关数学知识利用基本计算方法来编写加工程序，解决实际工程问题。抓住图形轮廓规律，巧妙运用数学公式，灵活地运用好变量，可使宏程序编写得更灵活简便。宏程序编程千变万化，但万变不离其宗，掌握零件轮廓规律及其数学公式，就掌握了宏程序编程的方法。
2 宏程序
宏程序在制造业中运用广泛、实用性大，在宏程序的编写过程中能将数学定理、公式、微积分方程等相关知识点很好地运用到程序中，宏程序也是利用最基本的数学运算方法去解决实际工程制造问题的方法。宏程序编程变化灵活，可以活学活用，掌握零件轮廓特征和规律是宏程序编程的关键。利用数学知识，灵活运用变量，可以实现多种编程方法解决实际问题。
2.1 宏程序定义
使用宏变量编写出来的程序叫宏程序。编写一般的程序时，程序地址符后为常量，一个程序只能加工一个固定形状的零件，适用范围狭小。宏变量就是宏程序地址符后的变量，宏变量的改变可以运用赋值语句改变赋值的方法实现，使宏程序具有一般程序不能实现的通用性。合理调用子程序语句、配合循环语句和分支语句，可以编写出各种复杂零件、不规则曲面的加工程序。
2.2 宏程序的特点
宏程序和一般数控程序的主要区别在于能支持变量、运算及程序的流程控制。
2.3 宏程序的使用过程
使用宏程序时，首先要对参数变量进行赋值，其次对各个参数变量关系进行运算，最后通过逻辑判断达到控制程序跳转，达到对程序的控制。
2.4 宏程序指令格式（以FANUC 0i系统为例）
变量：就是取值能变化的量。当指定一个变量时，要在符号（#）的后面指定变量号。不能像通用程序语言那样给变量起名字。[例如]#1。
表达式也可用来指定变量号，但此时必须要将表达式放在方括号里面。[例如]#[#1+#2-10]。
运算命令：变量之间可以进行下列运算。右边的表达式可通过常数、变量、函数和算符结合。表达式中的变量#j和#k可用常数替代，另外也可以将表达式使用于左边表达式的变量号中。
运算符：包括算术运算符、条件运算符和逻辑运算符等。每个算符由两个字母组成，用来比较两个值，决定它们是否相等或一个值比另一个值小或大。
注意：不能用不等号。
循环语句：由循环判断语句、循环体和结束语
组成。
IF[〈条件表达式〉]GOTOn：如果指定的条件表达式满足，则转移到序列号为n的语句；如果条件表达式不满足，程序执行下一程序块。
循环（WHILE语句）：在WHILE后指定条件表达式。如果当指定的条件表达式满足时，程序从DO执行到END。如果指定的条件表达式不满足，程序执行END后面的程序块。
备注：当指定的条件表达式满足时，执行WHILE后，程序从DO执行到END。如果指定的条件表达式不满足，程序执行与DO对应的END后面的程序块。条件表达式和算符与IF语句相同。DO和END后面的数值是指定执行范围的识别号，可用1、2、3作为识别号。
识别号（1～3）在DO～END循环中可多次使用，使用时注意程序中不能含有交叉循环。
3 椭球面方程及其参数方程
在空间直角坐标系下：
由式（1）所表示的曲面叫做椭球面或称椭圆面，其中a、b、c为任意正常数，通常假定a≥b≥c>0。该方程叫做椭球面的标准方程。
假设椭球面上任意一点P（x，y，z）如图1（a），设式（1）中a>b>c。如图1（b）所示，以O为球心，分别以a、b、c为半径作三个同心球，从O任引射线ON，设分别交三球面于A、B、C，则OA=a、OB=b、OC=C，将射线ON向XOY平面投影，设A、B、C的射影分别为A′、B′、C′，设∠ZON= ，∠XON=φ，过A′、B′分别作A′A1⊥XO、B′B1⊥XO，过A作平面⊥X轴，过B作平面β⊥Y轴，过C作平面γ⊥Z轴，设三平面交于一点P（x，y，z），则有：
4 应用实例
加工一个凸椭球，椭球的长半轴轴长为25mm，短半轴长为15mm，椭球高10mm，要求使用宏程序编写凸椭球加工的程序。
4.1 椭球加工思路
在椭球面高度范围内（0～10mm）垂直Z轴将椭球分为N份，所得所有截面与X0Y平面平行，截面与椭球相交曲线为椭圆，此椭圆轨迹可利用宏程序进行加工都与XY轴平行，N值越大加工效果越接近椭球形状的，加工精度越高。
4.2 选取宏变量
宏程序编制根据零件规律灵活选取宏变量是关键，选取宏变量不同，加工程序编写方法就不同。利用椭球面高度范围内（0～10mm）垂直Z轴将椭球分为N份加工凸椭球宏变量选取有两种：一种是等距法，将椭球面高度平均分为N等份，这种方法计算每份Z轴坐标较繁琐；另一种方法是等角度法，所分椭球截面曲线同一方向与椭球心夹角相等，都为 ，如图2所示。这种方法刚好套用得上椭球面的参数方程，计算Z轴坐标方便，所以加工凸椭球选用等角度法取宏变量，由上往下加工，采用了等角度增量，确保凸椭球各加工部位保持加工精度一致。根据凸椭球的参数方程可知，每增加一个转角 （0≤θ≤90°），就能计算出节点坐标P（x，y，z），P点的轨迹z=f（x）就是一个椭圆垂直Z轴的截面。增加的 越小，加工凸椭球的精度越高，表面粗糙度越好。
4.3 加工程序
5 结语
宏程序编程其关键在于宏变量的选取，选取不同的宏变量，编写的方法也不相同。编程时，要根据零件的结构特征，分析零件所需加工表面的几何关系，运用数学公式推导出所选参数宏变量间的关系。有效利用零件轮廓规律及其数学公式编写宏程序，大大提高了手工编写宏程序效率，解决了手工编写某些复杂零件、不规则曲面加工程序难题。
参考文献
[1] FANUC 0i-MC操作 B-64144CM/01[S].
[2] 赫英歧.巧用宏程序加工椭球面[J].科技经济市场，
2008，（10）.
[3] 安春香.椭球面参数方程的推导及其参数方程的几何
意义[J].洛阳师范学院学报，1998，（2）.
作者简介：何祥财（1981-），男，广西贺州人，上汽通用五菱汽车股份有限公司助理工程师，研究方向：汽车发动机制造设备维修。
3D投影技术的研究和实验应用 篇4
同时该款投影仪还可以在博物馆中使用, 代替一些不适宜展示的物品, 使一些较为容易损坏的文物能够以逼真的画面展示给大家观赏。
1功能简介
“3D投影仪”利用光的折射、反射和衍射的原理, 将处理好的视频用投影仪或者i Pad等视频播放设备投射到接受设备上。金字塔形状的接收设备利用光反射和折射的原理将视频汇聚到金字塔的中心, 从而形成一个立体的视频。可以将这种技术应用于实验教学、科研探究、文物展出、广告宣传等众多领域, 使人们的视野从平面化走向立体化。
2“3D投影仪”的主要结构
设备整体结构如图1所示。
A.视频播放设备;B.金字塔形视频投放设备;C.支架
3“3D投影仪”的物理原理
3D全息投影技术是利用折射、反射和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的技术, 运用相干平面波照射纯相位全息图, 投影的图像是纯相位全息图所产生的夫琅禾费衍射图像的强度分布。对于投放的视频而言 (见图2) , 要从拍摄对象的前后左右4个角度同步拍摄, 然后利用视频处理软件将视频重新组合成同时有前、后、左、右4个面的视频源文件。在接收设备上每个面都相应接受对应面的视频, 然后利用光的衍射、折射和反射, 将各个面的视频合成为一个立体的像。因不同面的光到达人眼的距离不同, 会造成人眼看到视频的一个时间差, 使立体的图像具有一定的深度感。简而言之, 3D技术就是将预先拍摄好的视频处理成前后左右4个面的视频源, 然后利用接受设备使4个互相重叠的图像组合成一个立体图案来增加观看者的深度感, 因而使本来只有平面感的图像具有了立体感。
4“3D投影仪”的制作方法
(1) 裁剪4块等大的顶角为70.5度的等腰三角形有机玻璃板。 (2) 将有机玻璃板以与地面成45度角无缝粘合成金字塔形。 (3) 在有机玻璃板的外表面贴上全息膜 (单片全息膜的尺寸如图3所示) 。 (4) 在金字塔模型4个角落设计制作一个支架, 用于放置投影设备。
5“3D投影仪”的使用说明
(1) 预先拍摄好需要播放的4个面的视频, 并通过软件将视频按照一定的结构分布合成好; (2) 将投影设备架设好, 投影金字塔的顶点和投影设备的视屏中心尽量重合; (3) 调整投影设备的高度, 使图像尽量清晰生动; (4) 播放预先处理好的视频; (5) 仔细观察所需要观察的视频。 (6) 几何图形在视频中的分布情况如图4所示。
6相关拓展
通过对中学大学课堂的调查研究, 我们发现教师在一些教学过程中为了向学生传授某一方面知识, 会选择通过现场给同学们做演示实验的方式来加深印象。但是有时候一些实验是相当繁琐复杂的, 在现场操作的过程中由于外界因素的干扰、突发事件等, 增长计划了实验展示时间, 大大干扰到正常上课的进度。还有些实验的实验成果不明显, 使学生对实验所要传授的知识始终是一个模糊的概念, 无法上升到具体的理解。
该投影仪可以将预先拍摄的实验过程从多个角度投放出来, 不但可以避免现场实验时的意外状况的发生使实验不能成功而造成的学生对知识的不理解, 而且可以让学生从多个角度对实验进行观察, 使学生对实验的了解更加深刻和全面。
此外, 本设计在广告宣传和产品展览领域同样具有广阔的应用前景。本设计在博物馆中应用时, 可以代替一些不适宜展示的物品, 使一些较为容易损坏的文物能够以逼真的画面展示给大家观赏;在房地产展销时应用, 可以代替传统的沙盘, 可以把原本静态的楼盘模型加上动态的光影效果, 使顾客有更加直观生动的体验。
参考文献
[1]张毅.伪3D会让社会进步更快一些[J].数字生活, 2010 (5) .
逆向工程技术及应用实验指导书 篇5
实验指导书
何照荣 铁永亮 著
广东石油化工学院 机电工程学院
2009 实验一 物体三维尺寸数据采集实验
一、实验目的
1、通过实验了解逆向工程中原始数据的采集方法和应注意的问题；
2、了解三维结构光扫描装置的基本操作和相关知识元；
3、了解Geomagic和TN-3Doms软件的基本操作。
二、实验设备
1、三维结构光扫描装置1台；
2、齿轮、烟灰缸、传动零件若干；
3、Geomagic 11.0软件1套；
4、TN-3DOMS软件1套。
三、相关知识 TN 3DOMS.S 采用非接触式光学扫描，除了覆盖接触式扫描的适用范围之外，还可以用于柔软的、易碎的，以及难于接触的物体的扫描场合。高速的扫描使得用户在很短时间内得到所需的数据，大大缩短了产品造型的开发周期。三维光学扫描仪与普通的扫描仪不同之处在于它记录的是被测物体的所有表面的三维坐标信息。TN 3DOMS.S 可以广泛地应用于模具设计、零配件设计加工、逆向工程、实体测量、质量检测和控制，广告动画设计、文物复制和修复、医学研究等多项领域。
技术特点（1）面扫描 采用独特的照相式原理，在瞬间获得整个物体表面的三维数据，每次扫描一个面，效率极高。（2）精度高 利用独特的测量技术，可获得非常高的测量精度。
（3）速度极快 单面扫描时间3s～20s。
（4）便携式设计 可灵活地移动扫描仪来进行测量，特别适合对大型或重型物体的测量，且硬件设备占地少，受环境因素制约少。（5）非接触扫描 用于柔软、易变形的物体的测量,适用范围非常广泛。
（6）对环境条件不敏感 环境光对该扫描仪的影响极小，相对其他光学式扫描系统而言，该系统不需要在暗室中操作，适用环境范围非广泛，可以在露天环境进行扫描。（7）测量输出数据接口广泛 三维光学扫描仪测量所得为点云数据，该数据可保存为ASC 格式以及WRL（可存储彩色信息）格式，可以直接与Geomagic、CATIA、UG 等软件交换数据。（8）操作软件界面友好 三维光学扫描仪高度集成和智能化的设计，使用户不需过多的培训就可以熟练操作，软件操作简单、快捷易学。
四、实验步骤
三维光学测量系统测量流程如下：
1、软件主界面
TN-3DOMS的软件界面如下图：
2、工程文件
2.1 单击“文件>新项目”菜单，执行“新项目”命令，可以创建一个新工程。2.2 打开项目 单击“文件>打开项目”菜单，执行打开工程命令，在本软件中，通过打开工程命令，可以将工程所在文件夹下不同编码的图片数据处理成三维的点云数据，并载入到工程中。2.3 保存当前项目 单击“文件>保存当前项目”菜单，执行保存命令，在本软件中，通过保存命令，您可以保存当前的测量项目，包括图片信息。2.4 载入数据 单击“文件>载入数据”菜单，可以载入“*.asc”点云格式的文件，进行查看。2.5 导入 单击“文件>导入”菜单，可导入的数据格式有“*.asc，wrl2.0，iges，stl”，以及标定数据等。2.6 导出 单击“文件>导出”菜单，可导出的数据格式有“*.asc，wrl2.0，iges，stl”以及标定数据等。2.7 退出 单击“文件>退出”菜单，执行退出命令，退出软件的运行。
3、测量 3.1 开始测量 单击“测量>开始测量”菜单，设备开始扫描或直接点击
或。
3.2 插入测量 单击“测量>插入测量”菜单，插入一个新的工程项目。
3.3 删除测量 单击“测量>删除测量”菜单，删除一个工程项目。
3.4 属性 单击“测量>属性”菜单，如图示：
“当前信息”显示出当前测量工程的相关信息； “方法”命令可以修改测量方法，采样等参数；
测量质量：
高速度：采用格雷码加相移方式测量，测量速度比较快，点云平滑； 高质量：采用多频外差方式测量，测量质量比较高，小特征细节明显。“类型”命令可以更改测量类型等参数，“系数”命令可以修正扫描误差，一般情况下不需改动。
4、点云数据 扫描部件如图。扫描部件前需对部件进行预处理，包括清洗表面锈迹、污渍等，然后使用DPT-5显像剂对其进行喷涂，保证表面漫反射。
扫描完成后，获得点云数据，将点云数据另存为asc格式文件，用Geomaic打开，如下图：
通过Geomagic软件对点云数据进行降噪、平滑、修补等处理后，获得较好的曲面质量，如下图，五、实验报告
1、简述三维扫描过程，和需要注意的问题；
2、对本实验系统的组成、基本工作原理等做简要叙述。实验二 快速成型技术原理实验
一、实验目的
1、了解快速成型的原理及其与传统加工工艺的区别；
2、了解不同快速成型方式的优点、缺陷和应用范围
二、实验设备
1、计算机2台；
2、Dimension BST-1200es快速成型机1台；
三、快速成型的原理
快速成形（Rapid Prototyping，简称RP）是80年代末期开始商品化的一种高新制造技术，是一种集计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机数字控制（CNC）、激光、精密伺服驱动、新材料等先进技术于一体的加工方法。
快速成形的加工原理是依据计算机设计的三维模型，设计软件可以是常用的CAD软件，例如SolidWorks、Pro/E、UG、CATIA、CAXA等。也可以是通过逆向工程获得的计算机3D模型。如图所示：
图 1 CAD模型
然后把CAD模型转化为快速成形的通用格式stl格式，这是一种三角形文件，它的原理是利用一系列的小三角形平面来逼近自由曲面，其中每个三角形用3个顶点坐标（X、Y、Z）和1个法向量（N）来描述。三角形的大小可以选择，从而得到不同的曲面拟合精度。如图 所示：
图 2 转化为stl三角形文件
然后把STL文件输入到快速成形的控制软件中，如图所示：
图 3 把stl模型输入快速成形处理软件
最后由快速成形相关软件对模型进行分层切片，得到了各层的二维截面轮廓，使用特殊的加工方式把这些截面按顺序一层一层成形，最终叠加成三维工件实物。通常每层的厚度是0.088～0.225mm。如图所示：
图 4 分层并加工相应的二维轮廓
快速成形采用了“层叠增长”的加工方式，和传统的“清除材料”的加工方式相反。它是一种理论上无废料的成形方法。快速成形具有如下的优点： 1.成形速度快
快速成形的层叠增长成形原理将复杂的三维加工分解为简单的二维加工组合，这个它不必采用传统加工工艺的需要的机床、模具等，加工时间快，只需传统加工方法的10％～30％的工时和20％～35％的成本。2.可以成形复杂的三维模型
传统加工工艺收到机床、工种的限制，能够加工出的工件的形状收到一定的限制，对于造型复杂的工件难以完整加工。快速成形采用层叠增长的方式，只要模型的尺寸不要过大、不要过于细小，就可以加工出来，无论多复杂的模型都可以。
根据快速成型的基本原理，现代快速成形机的发展很快，实现手段多种多样，下面介绍5种最主流的快速成型设备。
1）液态光敏聚合物选择性固化（SLA）成形机
这是一种最早出现的商品化快速成形机，它是使用光敏聚合物作为成形材料，加工时激光束照射在液槽的液态光敏聚合物的上表面，并沿着此面做X-Y方向的扫描运动。这一层收到紫外激光束的照射部位的液态光敏聚合物快速凝固，形成了相应的一层固态截面轮廓。
液态光敏聚合物常用的有：环氧树脂、丙烯酸树脂等。经过适当波长的紫外激光照射后，它们会发生聚合反映，迅速固化。
2）丝状材料选择性熔覆（FDM）成形机
FDM的加工原材料是丝状热塑性材料（如ABS、MABS、蜡丝、尼龙丝等），加工时加热喷头在计算机的控制下，可根据截面轮廓信息，做X-Y平面的运动和高度Z方向的运动。丝状热塑性材料由供丝机构送至喷头，并在碰头加热至熔融状态，然后杯选择性地涂覆在工作台上，快速冷却后形成了截面轮廓。一层成形完成后，喷头上升一个截面层高度，再进行第二层的涂覆，如此循环，最终形成三维产品。
3）粉末材料选择性烧结（SLS）成形机
SLS成形机采用CO2（或Nd：YAG激光器）和粉末状材料（如尼龙粉、聚碳酸酯粉等），成形时现在工作台用昆筒铺一层粉末材料，将其加热到略低于它的熔化温度，然后激光束在计算机的控制下按照截面轮廓的信息，对之间的实心部分所在的粉末进行扫描，使粉末温度升至熔点，于是粉末颗粒的交界处熔化，粉末相互粘结，逐步得到各层轮廓。一层完成后，工作台下降一个截面层的高度，再进行下一层的铺料和烧结，如此循环，最终得到三维工件实物。
4）薄形材料选择性切割（LOM）成形机
LOM成形机采用的原材料是地面有热溶胶和添加剂的纸，工作时纸张逐步传送到工作台上方，热粘机构将一层一层的材料粘结再一起。激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓现运动，逐一再工作台上方切割出轮廓线，并将无轮廓区域切割成小方格，这是为了方便成形后能清除废料。可升降工作台支撑正在成形的工件，每层成形之后工作台下降一个材料厚度的高度。
LOM快速成形机制作精度高，制件能承受200度，有比较高的硬度和较好的机械性能，可以进行切削加工。它无需设计和制作支撑结构，制件的尺寸打，原材料便宜。但是这种成形发发不能直接制作塑料工件，抗拉强度和弹性不够好，工件容易吸湿膨胀，工件表面有台阶纹。
5）立体打印机（3D Printer）
三维打印软件把三维CAD软件设计的模型转化为横截面切片，打印每层厚度可以是0.0762～0.2286mm。接着三维打印机把这些横截面切片按照从底到上的次序一层一层依次打印。
五、实验内容
（1）学习快速成型的基本原理。
多媒体技术在物理实验中的应用 篇6
【关键词】多媒体技术 物理实验 课程改革
进入21世纪以后，科技发展与人才培育模式的方式的改变，我们传统的大学物理实验课已经不适合社会发展的需要，因此物理实验教学的改革。我们改革的思路就是，社会需要我们怎样改，学生想怎样改我就怎样改，这样有利于学生的就业，也就是让学生与企业零距离接轨。因此我们在教学内容要准确反映我们科学技术的发展水平，这样能满足学生学习的需，也符合社会发展的需要，我们必须建立多级开放实验室，满足不同层次的学生独立进行学习和研究的需求，我们必须采用现代化教育手段，提高学生学习兴趣。我们现代大学生才能真正满足社会需要，培育出现代化需要的四有新人。
一、利用现代化技术，采用多媒体技术，创新教学模式
教育教学资源长期缺乏，尤其实验设备，这个问题在各个大学都有，可能在一些发展不好的大学，这种现象更明显一些，这些因素是制约教学改革深化的一种方式。新的理念，新的模式对教学提出了越来越高的要求，我们老师在思想上必须有所转变，不然就被社会淘汰，我们应当对学生创新思维和实践能力的培养需要一种趋向个性化的教学，也就是实现因材施教，现在的大学生情商应该比智商还重要，我们在物理实验中应用多媒体技术，现代化教学手段，不断提高学生学习的兴趣，培育团队合作意识，提高创新能力。大学物理教育也要进一步改革，提高教学质量和教学效益。我们要解决这些矛盾只能通过发展教育技术、不断改革、不断提高的过程，创新教育理念来解决。因此我们的教学模式必须改革，大学物理实验课程必须改革，以前的教学模式，已经不适合现代社会发展的需要。同时我们开拓以下新的教学模式：
（一）我们在学习理论课的时候，实验理论教学内容必须与实验教学内容相结合。我们做实验课时，必须明确实验目的、实验要求、实验的准备材料、学生课前必须预习。我们这样有利于学生物理学概念的深化，并把总结出的一些规律性知识应用到物理实验中，这样提高自己的动手能力。我们可以将仿真软件的虚拟实验环境用于教学中，通过实验的方法引入新的概念和规律，我们把理论知识与实践知识相结合，对我们的能力提高有一定的能力。我们对一些典型的知识点，我们可以通过现在多媒体技术手段实现，这样有助于学生的理解与消化，对今后的学习有一定的益处。
（二）多媒体技术的应用在物理实验课程起到很大的作用。可在学院校园网发布物理实验课程板块及开放式BBS，教师可在网站上实验目的、实验条件、实验步骤、实验主要事项等、我们还有组织学生的讨论，把意见及时反馈给老师，这些网络平台在提供丰富学习资源的同时，也为课后学生与老师网上学习交流创造了有利条件。培养学生的科学素质和沟通能力，提高学生的创新能力。并及时检查总结学生上机实验的完成情况。对于普遍存在的问题，教师在课堂上适当地做一些示范，进行集中提示、对个别同学做的比较好的，我们可以让其演示，鼓励其开放新的模式，这样我们培养了学生的实际动手能力和知识创新能力。
（三）我们对在提高公共物理实验教学水平与质量，我们运用一些教学手段，在培养学生实践能力上，我们注重创新能力培育，我们对一些难度高、操作复杂的实验，我们反复训练，分组与个人相结合的原则，争取大家都练习好。
二、以素质教育为目标，建立物理实验课程新体系
我们采用多媒体技术对以往的教学方法是采用传统教材教学，即从基本数据类型讲起，依次再讲各种命令、函数等。这对初学者来说确实容易产生困惑，不知所云，久而久之，学生就会对大学物理实验的学习失去兴趣。要让学生有兴趣，首先要让大家知道大学物理实验的强大功能，利用它我们能编写各种软件。通常，在上第一堂课的时候，我会引入一个用VFP开发的小的管理系统实例，让学生从宏观上对整个数据库系统有一个直观的感受，并且能马上体会到利用这个软件能实现什么样的功能，解决什么样的问题，这就会引起他们的好奇心，我相信这时有些学生已经跃跃欲试了，恨不得立刻学好大学物理实验。
三、注重物理实验的时代性与先进性，改革实验教学内容
改革大学物理实验是社会发展的需要，首先我们实验内容必须改革，把一些不必要的实验去掉，把一些重要的实验要加大学时数，把实验做好。我们必须从实验的各个方面做起，从培养学生态度，知识和能力方面培养，培养他们的综合实验能力，提高其创新能力。
四、大学物理实验采用多元化教学环境
（一）利用现代多媒体技术开设“大学物理实验远程教学”
我们利用现代计算机技术、网路技术、数据库技术，开设大学物理实验远程教学，使学生在家里就能学习大学物理实验，这样有助于学生课外学习，有助于培育学生的学习兴趣问题。
（二）开设开放服务实验室
根据学生的层次不同，我们有计划的开放实验室，学生利用业余时间可以去实验室完成相应的实验，也可以进行创新自主的学习，有利于培育学生的动手能力。这样我们的学生更能进一步适应社会发展的需要，为今后就业打下基础。
（三）建立仿真实验室
我们根据学生需要，社会的需要，我们利用虚拟软件等多媒体技术，我们建立仿真实验室，提高学生学习的能力。我们根据实验的特点和复杂性，我们实验室提供计算机和物理实验教学软件，与实际实验相配合，通过多种教学方式完成各种物理实验。这样就使我们的教学环境实现多元化教学模式，有助于我们创新能力的提高。
总之，我们大学物理实验课必须改革，只有这样我们才能提高学生学习的兴趣，也是社会发展的需要，我们利用多媒体技术，采用多元化教学的模式，我们因材施教，培育学社个性化的发展，有利于学生团队意识的需求，有助于提高其创新能力、科研能力的提高。希望在今后的教学中，针对不同层次的学生，探索出更好的教学模式，促进学生在专业素质和信息技术素质上的提高，增强学生动手的能力，提高其开拓创新精神。
基金项目：
技术实验应用 篇7
1 EDA技术的设计步骤
对于设计范畴而言, EDA技术的研发对数字电子设计的意义十分重大, 其将传统硬件、搭试、调试以及焊接改变为透过计算机运转的自动化形式。
1.1设计输入
所有项目在执行设计途中, 都具备了最少一项以上的多源文件, 其可以为VHDL文件、原理图文件以及混合输入文件等。
1.2综合
运用EDA软件系统的综合器将VHDL软件设计及硬件可执行性进行衔接则为综合, 也是软件改变成硬件电路十分主要的方法, 透过这一环节能够完成源文件的综合。在真正的应用过程里, EDA软件系统综合器大多为对于某类CPLD/FPGA供应商的产品进行调试, 因此, 综合的最终结论则为同硬件可实现性具有紧密的联系。EDA技术为我们完成逻辑综合及优化给予了良好的功能, 其能够将设计人员涉及的逻辑级的电路图向门级电路执行自动转换, 最终构成相应的时序分析文件、网表文件等不同报表。
1.3适配
此环节也称之为布线布局, 在综合之后则需使用CPLD/FPGA布线以及布局适配器将综合后的图标文件进行代表的逻辑映射操作, 而在这过程中又详细的涵盖了逻辑分割、底层器件配置、布局布线、逻辑优化等相关操控。而在适配结束后, 则会产生与时序仿真应用的网表文件与下载文件当中, 比如JAM或JEDEC等形式的文件, 最终适配对象和器件的构造细节对应尤为关键。
1.4仿真
仿真则为编程下载前, 一定要透过EDA工具进行适配所形成的结论进行模拟测验。在EDA设计中, 仿真十分关键, 仿真通常包含了功能仿真与时序仿真。功能仿真为仅针对设计描绘的逻辑功能采取测试模拟, 以此掌握是否符合原设计的标准, 并在仿真过程里不会对具体硬件特征有所涵盖。时序仿真是透过适配后的表格文件进行仿真, 将器件的硬件特征包含在内, 因此, 这一器件仿真最贴近真实, 且仿真结论的精准度较高。
1.5编程下载
在仿真之后, 将适配后生成的下载文件透过Byteblaster下载电缆线, 将其通过FPGA/CPLD器件进行维护, 便于检验与调试硬件。最终统一执行测试硬件系统, 包括FPGA及CPLD。保障设计项目在目标系统中的实际工作状况的终极验证相符, 从而避免在设计时产生错误, 实现设计的改革及优化。
2源于EDA技术的实验构架
2.1虚拟数字电子技术的实验构架
EDA研发工具有许多种, 其中常见的有Multisin、Quartus II、Protel以及Matlab, 进行创建虚拟数字电子技术实验平台。而此虚拟数字电子技术实验平台通过两方面组成, 其一, 源于EDA的学习平台, 而主要为实验仿真功能块;其二, 虚拟实验平台, 主要为实验平台信息的管理功能块与实验管理及评估功能块。这两方面功能块相互间需要进行信息交互, 以此创建起具备功能较为完善、虚拟的、源于EDA技术的数字电子技术实验平台。
2.2各模块框架
以EDA实验平台为基础, 其实验仿真功能块主要通过四个方面构成:首先, 获得项目信息;其次, 基础学习;再次, 完成虚拟实验;最后, 处理实验结论。参加实验的人员通过此虚拟实验平台获得相应的实验内容, 透过基础学习, 选择适当的EDA工具, 将需要执行的实验内容得以完成, 并将其实验数据、图标乃至源程序代码、实验图纸、仿真参数、仿真结论保存或通过纸质输出, 并将其上传到数据库, 有利于未来翻阅使用。
基础学习通过四个方面结合而成, 则为EDA工具学习、学习软件编程语言、熟悉实验器件、实验理论知识等。EDA工具是Multisin、Quartus II、Protel以及Matlab编程语言中使用最为广泛的汇编语言及VHDL两种语言。实验期间使用的是普遍数字芯片, 并且, 系统中还能够下载完善的数字实验设计案例, 案例中存在清晰的系统设计路线, 乃至系统内的重要技术介绍, 有利于实验人员深刻理解数字系统, 并提升设计能力。
实验管理及评估功能块包含了发布实验项目内容、获取实验项目完成信息、批阅实验项目、管理实验信息。管理人员首先需要将实验内容通过此平台传输给相应人员。在实验人员结束实验项目后, 需对其结论进行拷贝, 并将其输入至数据库内。
实验平台信息管理功能块包含了注册模块、登录模块、实验信息管理以及故障处理。而平台信息管理功能块的主要工作为管理日常实验信息, 如实验人员的登录与注册、实验平台材料的下载与故障维护等。
3结束语
综上所述, 虚拟数字电子技术实验身为相对前沿的实验方式, 虽然自身优势较多, 可并无法真正取代传统实验, 所以, 在加强数字电子技术实验的同时, 也不可忽略传统实验的存在。以EDA技术为基础设计的全新实验架构, 融合所有功能模块的执行路线, 对于不同设计功能要求, 选择有效的设计工具且规划出更为完善的实验体系。
摘要：随着科学技术的发展, 计算机技术以及信息技术获得普遍运用, 且逐步趋于成熟。数字电子技术实验也在时代的发展中引入了先进的EDA技术。
关键词：EDA技术,数字电子技术,实验
参考文献
[1]周建国.虚拟实验系统在“数字逻辑”实验教学中的应用[J].实验室研究与探索, 2011. (10) :78-81.
[2]董圣英.Matlab在数字电路设计中的应用[J].山东理工大学学报:自然科学版, 2010 (03) :86-88.
技术实验应用 篇8
EDA技术是先进的计算机应用技术之一, 在数字电子领域发挥着十分重要的作用, 并在实践的过程中不断的发展与完善。作为成熟的计算机应用技术, 有着十分广泛的用途。在数字电子技术实验教学当中, EDA技术能够有效解决实验当中存在的问题, 提升教学效率, 给学生带来更好的学习体验。基于EDA技术构建数字电子技术实验教学体系, 让学生认识和理解EDA技术, 以更好的进行数字电子技术的学习。
1 EDA技术的发展与应用
电子设计自动化 (EDA) 技术是重要的计算机应用技术, 基于计算机应用系统, 将多种信息技术和软件技术集于一身。在多个行业领域当中得到了广泛的应用, 主要应用方向是编程与设计。随着计算机应用技术的发展与升级, EDA技术逐渐发展成熟, 其功能变得更加强大。EDA技术能够有效利用开发工具, 具有逻辑编译、化简、优化以及仿真等多种功能, 并应用于数字逻辑电路的设计当中, 对软件开发和设计具有积极的意义。protel、Multisim、EWB以及Matlba是当前最主要的EDA软件。当前, EDA技术和其他电子信息学科一样, 成为了当前学校信息技术教学的重要内容, 而EDA技术的学习, 主要是通过数字电子技术实验来展开[1]。
2 EDA技术在数字电子技术实验中的积极作用
(1) 实验结果真实可靠。EDA技术在数字电子技术实验中的应用, 能够极大的改善实验教学的效果。在传统的数字电子技术试验教学当中, 对于电路设计等内容很难予以准确的把握和控制, 实验所得出的结果也无法判断其准确性。对于其中存在的错误不能及时发展和处理, 如电路冒险竞争以及不正常尖峰脉冲等现象, 但由于数字电子技术试验设备受到自身功能的限制, 往往很难达到更高精度的要求, 实验结果无法保证其真实可靠。EDA技术的应用, 则有效提升了实验设备的精度, 更加清晰、直观的反映出实验当中的现象和内容, 便于学生的理解和掌握, EDA技术的仿真功能发挥着关键的作用。
(2) 锻炼学生的实践操作能力。EDA技术的应用, 使数字电子技术实验操作变得更加简单便捷, 电路更改与调试等电子设计内容, 学生能够轻松予以掌握, 并通过实践操作来完成, 在很大程度上锻炼了学生的实践应用能力, 能够更好的理解和掌握数字电子技术, 获得十分显著的教学成果。学生通过动手操作, 在熟练掌握数字电子技术的过程中, 有效提升学生对于数字电子技术知识的兴趣和学习的自信心, 对数字电子技术实验教学有着积极的影响。
(3) 实验教学更具开放性。EDA技术使数字电子技术实验教学更具开放性, 不再局限于课堂或是实验室当中, 利用计算机以及EDA技术的应用, 让学生能够随时随地进行数字电子技术实验。在灵活的实验教学当中, 学生有了自主设计和完成实验的机会, 利用EDA技术的仿真功能, 让学生成为实验教学的主体。更具开放性的数字电子技术实验变得多元化, 能够应用更多的实验方案来开展教学活动, 在EDA技术的作用下, 学生能够获得更多的学习和实践的机会, 数字电子技术实验教学能够获得更为良好的成果[2]。
3 EDA技术在数字电子技术实验中的应用
3.1 虚拟实验
EDA技术作为先进的计算机应用技术之一, 在教学实践当中发挥着重要的作用, 同时也在该过程中不断的改进与完善。利用EDA技术, 搭建数字电子技术虚拟实验架构, 该实验平台主要由学习系统和虚拟实验平台组成。经过EDA技术的设计输入、综合、布线布局、仿真以及编程下载之后, 赋予了EDA学习系统的仿真实验功能, 能够获取更多的与数字电子技术实验相关的知识, 打下牢固的基础。在EDA学习系统的基础上, 虚拟实验平台则具有信息管理以及实验管理和评估等功能, 通过信息的采集与交互, 借助EDA技术的仿真功能, 应用于虚拟实验当中, 以有效开展数字电子技术实验。在数字电子技术虚拟实验架构当中, 学生能够获得更好的学习体验, 对于EDA技术的推广应用有着积极的作用[3]。
3.2 模块架构下EDA技术的功能
在数字电子技术虚拟实验架构当中, 无论是在学习系统还是虚拟实验平台当中, EDA技术的功能得以充分的体现出来, 让该实验架构变得更加完善。基于EDA技术, 开展层次化实验教学。虚拟实验的功能是建立在学习系统之上的。通过学习系统仿真模块获取有关数字电子技术的信息资源, 进入到虚拟实验平台当中, 经过信息管理以及实验管理和评估, 有效的进行实验, 并从中获取所需的实验数据, 充分发挥EDA技术的仿真功能。在数字电子技术虚拟实验架构当中构建数据库, 将学习系统获取的信息资源以及虚拟实验过程中得到的虚拟参数和结论进行总结, 以作为历史数据, 以作为未来数字电子技术虚拟实验的参考依据。实验管理和评估模块具有实验项目发布、实验项目管理以及故障处理等功能。另外还包括注册、登录以及权限管理, 由专业人员进行管理和维护, 以保证基于下EDA技术数字电子技术虚拟实验系统的良好运行[4]。
4 结论
EDA技术在数字电子技术实验中的应用, 改变了传统的教学模式, 为学生打造了全新的实验教学课堂。EDA技术的功能得以充分发挥出来, 在数字电子技术实验起到了积极的作用, 以更加开放化的教学, 有效锻炼了学生的实践操作能力。在EDA技术下数字电子技术虚拟实验架构当中, EDA技术的功能能够有效得以展现, 为数字电子技术实验开辟了全新的教学方式和途径, 使EDA技术更具应用价值。
摘要：电子设计自动化 (EDA) 技术的发展是建立的计算机信息技术应用的基础之上。科学技术不断的发展进步, EDA技术也在不断完善, 逐渐应用于多个行业领域当中, 并发挥着重要的作用。计算机信息技术已经作为教育教学当中的重要内容, 而EDA技术也是其中重要的一部分。文章围绕数字电子技术实验教学, 结合EDA技术的应用, 利用EDA技术丰富而强大的功能, 促进了数字电子技术实验的改革与创新, 对信息教育有着积极的意义。
关键词：EDA技术,数字电子技术实验,应用
参考文献
[1]许佩博.研究EDA技术在数字电子技术实验中的应用效果[J].电子技术与软件工程, 2015 (09) :120.
[2]韦凡捷.EDA技术在数字电子技术实验中的实践[J].数字技术与应用, 2015 (09) :219.
[3]钟晓旭.基于EDA的数字电子技术实验及其应用[J].宿州学院学报, 2013 (02) :119-120+126.
技术实验应用 篇9
关键词：虚拟实验室,计算机仿真,教学改革
1. 虚拟实验室建设的的意义
虚拟实验室是采用仿真技术、多媒体技术、数据库技术和网络技术等构建的一个"计算机模拟实验室"。我们建设的虚拟实验室能让学生做模拟电路、数字电路、单片机等各种实验, 同时还可自行设计和制作新的实验内容。实时的仿真功能, 使实验可以取得与实际高度吻合的实验结果。附加的多媒体功能, 有助于对实验电路的原理以及相关背景知识的深入了解, 同时也营造了一个逼真的实验环境。
电子专业的研究对象是具体真实的, 但目前, 无论是基础理论课或是专业课的学习, 学生通常都会感到课程内容非常抽象枯燥的。有限的实验课的开设受到经费、学时的限制, 许多通过实验演示更容易使学生理解的课程内容, 由于缺乏足够实验设备支撑, 只能宣讲, 影响了教学效果。并且, 现代电子技术实验所需设备昂贵、占地面积大, 甚至还有一定的安全风险, 仪器内部结构不能看清楚等原因, 不能全部配备到实验室中。学生的实验和实习还受时间和环境条件的限制。可以说, 实践教学不改革是不行的。
国内外实践表明, 构建虚拟电子技术专业实验室是一条好途径, 用计算机技术、网络技术和仿真软件可以弥补前述不足, 不仅可以用来预习、模拟训练, 还可以直接用鼠标来做实验, 在空间和时间上均得到了有效延伸, 是传统实验方式的有效补充和完善。同时也是一个面向电子技术专业学生进行专业基础课、专业课、课程设计以及毕业设计的实验平台。它能化解实验硬件不足与实验课时之间的矛盾。改变传统的教学模式, 利用计算机仿真技术充分调动学生的积极性, 真正做到"寓教于乐", 分角色的设计实验提高了学生的创新和应变能力;易于开设新型实验项目, 反映新技术新成果的发展应用以及其新型实验也是虚拟实验室一种重要任务。
2. 电子技术专业虚拟实验室的构建
本实验室的特点是把若干门专业课程集中建设, 既可以独立应用于一门课程的课堂教学, 也可以集中打包依托机房形成一个专用的虚拟实验室。我们建设的电子技术专业虚拟实验室目前主要涉及单片机, 现代通信技术, 电子技术三门课程, 项目要分别建立三个虚拟仿真试验平台, 最终形成了三门课程的项目教学软件包以及相应的基于应用实践得出的教学建议, 每个项目的使用说明。要根据项目导向与基于工作过程的思维与教学情景, 设计出源程序, 要有仿真过程, 演示过程和一些列教学引导, 教学互动过程, 不是单纯的看看仿真结果。下面分别说明三个课程的内容:
(1) 单片机课程:在电子专业教学中, 单片机的实验室建设大多采用硬件仿真器配目标实验板方式, 存在着一定的弊端:硬件设备采购量大, 资金投入大;单片机技术更新快, 单片机实验箱由于是成品, 学生很难参与到其中的细节设计中去, 学生动手能力难得到训练与提高等。我们提出一种基于Proteus软件的单片机虚拟实验室建设方案, 大量的实验在软件环境中仿真实现, 有效地解决资金和设备维护问题, 增强了实验室向学生开放的便利性、时效性。Proteus电子设计与仿真开发平台是由英国Labcenter公司开发的, 是目前世界上最先进最完整的电子设计与仿真开发平台, 很多大学把Proteus软件作为电子学尤其是单片机课程的教学平台和考证平台。采用Proteus软件结合Keil软件构成的虚拟实验室, 是利用计算机仿真技术, 在计算机上学习单片机应用系统等课程, 并进行电路设计、仿真、调试等通常在实验室完成的实验。Proteus的仿真能力很强, 可以与Keil平台无缝连接, 实现程序的调试。这样能促使学生高效率的完成连接硬件, 避免一上来基础不稳就直奔硬件连接而走弯路。结合上述软件还可以自行开发一系列的系统软硬件结合电路, 即小电子产品, 这样既节约了时间, 又节约了成本。一台计算机、一套Proteus软件, 再加上一本虚拟实验教程, 就可相当于一个设备先进的实验室。Proteus电子设计与仿真实验室的建立, 将使实验内容更加全面, 实验室构建、运行和更新的成本降低, 将进一步扩展学生的学习思路, 增强学生的学习兴趣, 提高学生的设计能力、创新能力及协作能力, 还将促进教学内容的更新、教学手段的改革。目前我们的虚拟实验室开出的单片机仿真项目有有:LED闪烁;LED跑马灯;电子表8位+点电子表 (按键+点) ;可调电子表七段数码管 (共阳) 显示七段数码管 (共阴) 显示;16*16点阵显示;矩阵键盘输入及LED数码管显示;液晶显示汉字;8032单片机串行通信实验 (双机通信、与PC通信) ;温度、压力测量实验;小直流电机调速实验;16×16LED点阵显示实验;2×16LCD液晶显示接口实验等等。
(2) 现代通信技术课程:《现代通信技术》是电子类专业一门重要的专业基础课程。课程的主要特点是理论性强、内容广泛学生普遍感觉学习困难, 尤其是通信系统的实现更加困难。用SystemView软件设计的通信系统与实际硬件系统的对应关系非常紧密, 具有很好的仿真效果。SystemView是美国Elanix公司推出的基于Windows环境下运行的用于系统仿真分析的可视化工具。利用该软件可以进行通信系统的仿真, 也可以构建一些复杂的模拟、数字和多速率系统。SystemView的图符资源十分丰富, 包括基本库和专业库。并且最终以波形、眼图及功率谱等形式给出具体的系统仿真波形, 也可以给出系统的频域及时域分析。基本库中有加法器、乘法器、多种信号源、接收器、各种函数运算器等;专业库有通信、逻辑、数字信号处理、射频/模拟等。在通信原理中涉及的基础理论主要有调制解调、编码、模拟信号的数字传输、差错控制编码等, 基本涵盖了通信的所有基本原理。现代通信技术课程目前已经完成的项目有20多个Systemview通信仿真实例。目前我们的虚拟实验室开出的仿真项目有有:主要有双边带调幅信号的频谱;AM调制解调;SSB移相法形成间接法调频;用一阶锁相环实现的FM解调器;观察眼图;2ASK的调幅法生成原理;幅度键控的OOK法生成;2ASK (OOK) 信号的解调;2FSK信号产生的两种方法;2FSK的非相干解调;2FSK的相干解调;2PSK (BPSK) 与2DPSK调制器;抽样定理:信号的取样与恢复;插入导频法载波同步原理;AM超外差收音机模型, 声音通过FM传输和FM积分鉴频器的仿真;PCM编码的压缩与扩张;增量调制等。
(3) 电子技术课程:电子技术课程使用Multisim9.0和LabVIEW仿真软件来制作虚拟实验项目。Multisim9.0是一个国际著名的电路设计与仿真的EDA工具软件, 功能强大, 提供了标准的实际元件库、RF库、功能强大品种齐全的仿真虚拟仪器和能满足各种需求的分析方法。电子工作平台的设计试验工作区好像一块"面包板", 在上面可建立各种电路进行仿真实验。
美国NI公司的LabVIEW是目前世界工程界流行的虚拟仪器开发环境, 我们所采用的LabVIEW8.2是一种基于图形编程语言 (G语言) 的功能强大的开发环境, 它使用各种图标、图形符号、连线等编程。采用流程图作为一个编程问题的图形化解决方案, 流程图也是虚拟仪器的源代码。它的图形化人机界面使用的都是测试工程师熟悉的旋钮、开关、波形图等, 非常直观形象。基于LabVIEW等所设计开发出的虚拟仪器, 不仅具有强大的数据运算和处理功能, 而且仪器界面也可以做得非常友好和美观, 能够集信号发生、数据采集、波形显示、数据处理和结果输出等多种功能于一身。目前已经开出的电子技术课程仿真项目:常用电子仪器的使用, 参数测量, 单管放大电路, 负反馈放大器, 功率放大器, 运算放大器的线性应用, 运算放大器的非线性应用, 可控硅整流电路, TTL集成逻辑门电路的逻辑功能与参数测试, 组合逻辑门电路的设计与测试, 触发器, 计数器, 模电综合设计, 数电综合设计, 综合设计实验等等。
3. 教学应用实践与思考
本实验室项目最终形成三门课程的项目教学软件包以及相应的基于应用实践得出的教学建议, 每个项目的使用情景说明。既可以独立应用于一门课程的课堂教学, 也可以打包有依托机房形成一个专用的虚拟实验室, 要根据项目导向与基于工作过程的的思维, 通过不同教学情景, 设计出源程序, 要仿真过程, 演示过程和一些列教学引导, 教学互动过程, 不是单纯的看看仿真结果。为了更好地发挥虚拟实验室的教学作用, 还是要有一个计算机教室作为硬件依托, 我们把电子专业虚拟实验室放在单片机实验室, 有35台计算机, 这样教师可以方便地集中地运用仿真软件在课堂中进行教学。提倡同学在实验室开放时来此, 学生实验时可选择某一课程具体的实验项目进入;自学自测部分可让学员对所掌握的原理知识进行测试;使用说明详细介绍了在虚拟实验环境中如何进行仪器和器件的操作以及电路的搭接;参考资料部分提供了一些器件的参考手册, 也有一些疑难问题的问答集锦;可由用户自己选择时间、上机地点和内容, 强调学习的主动性和研究性。
技术实验应用 篇10
我国淡水资源日益紧缺, 保护淡水资源非常重要, 引黄闸渗、漏水现象极为普遍, 这不仅造成水资源浪费, 而且当闸门渗、漏水严重时, 极易发展成为险情, 对涵闸工程安全等产生不利影响, 严重时甚至影响沿黄群众安全。于是, 相关技术人员, 针对引黄涵闸的不同结构、来水流量、闸前水位与环流特性, 对闸门渗、漏水采用新技术、新材料、新方法进行了堵复实验与应用, 取得了较好的应用效果, 确保了引黄涵闸正常运行。
2 新技术的实验应用
2.1 技术产生的背景
在2006~2011年期间, 日常引水、黄河调水调沙及主汛期间, 河口供水分局所属多座引黄闸闸门时常出现渗水、漏水甚至是严重漏水现象, 经分析产生渗、漏水现象的主要原因是引黄水闸闸门止水老化、变形或部分脱落, 这不仅影响到黄河引水运用, 同时对黄河涵闸工程安全与生产运营造成重要影响。闸门漏水如不及时采取妥当措施进行抢护处理, 会发展成漏水险情, 严重影响工程安全。
2.2 闸门漏水抢护新技术的实验应用
为彻底解决河口供水分局所属宫家、王庄、罗家屋子等引黄涵闸闸门止水老化、脱落而发生的渗水、漏水现象, 进行了以下漏水封堵实验运用, 实践验证, 运用运行效果好、效益高。
2.2.1 涵闸闸门止水维修加固法封堵闸门漏水技术
1) 该方法产生原因
该方法是为彻底解决河口供水分局所属闸管所的涵闸闸门因止水老化而产生的渗、漏水现象, 以维护引黄闸工程安全, 而研发的新技术, 经实验应用, 效果良好。
2) 方法步骤
首先在闸前适当位置修筑围堰 (防治外围水进入) 将子堰内存水抽干, 再将闸门提升至一定高度;然后对闸室底部进行淤泥清除, 并根据橡胶底止水尺寸大小, 现场加工符合尺寸要求的优质钛合金钢板 (厚度5mm) 框架和标准尺寸橡胶底止水;维修人员站在闸门下部, 利用闸门底部外侧原有的预埋铁件, 通过现场焊接 (普通电弧焊) 将加工好的优质钢板牢固焊接在闸门底部预埋铁件上 (沿钢板长度方向每15~20cm布置一个焊接点) ;利用优质钢板框架和底止水橡胶的倒梯形结构, 将闸门底止水橡胶牢固地固夹在闸门底部半凹型槽内, 能有效地地保证闸门橡胶止水不易被损坏和脱落, 提高了闸门密封效果, 涵闸闸门运行效率和使用寿命得到了不同程度的提高。
3) 技术特点
利用优质钢板通过焊接加固闸门底止水橡胶代替使用环氧树脂砂浆黏结橡胶止水的方法具有以下特点:
(1) 该技术大大地延长了橡胶底止水的使用时间, 经应用证明, 该技术比传统止水技术使用时间延长10倍以上, 减少了闸底止水维修次数;
(2) 提高了闸门底止水的使用效果, 降低了维修养护费用, 创造的社会和经济效益巨大。
4) 技术应用
自实验应用以来, 河口供水分局所属闸管所运用这一新技术先后对宫家、王庄、罗家屋子等多处涵闸工程进行了闸门底止水、闸门侧、顶止水维修加固处理。经有关专家鉴定:该技术加固处理的闸门止水完全符合规范标准要求, 值得肯定和推广, 经多年日常维修、调水调沙及洪水期间的止水封堵实验证明, 该技术应用的涵闸工程至今没有发生闸门漏水现象, 从根本上解决了涵闸闸门漏水险情的发生。采用该技术处理闸门底止水, 操作简单、成本低, 止水效果十分理想, 达到一次维修长期使用的目的, 其经济及社会效益显著。该技术已在多座引黄闸闸门止水工作中应用和推广, 创造了巨大的效益。
2.2.2 新型土工合成膜布吸堵法封堵抢护
1) 该方法产生原因
该技术是为解决闸前水位高、水较深且人工无法实施塞堵情况下, 涵闸闸门出现的渗、漏水堵复技术, 技术人员“利用闸门漏水的吸着力, 应用了土工合成膜布材料吸堵的方法”封堵了闸门漏水, 有效地控制了因闸门漏水而引发的意外状况, 确保了引黄涵闸等工程的安全。
2) 技术原理
在宫家涵闸采用的是一种质地柔软、强度较高、吸水性较强的土工合成膜布质材料, 在闸门漏水处的临河面依靠水流的冲压与吸附力作用, 封堵闸门止水损坏引发漏水的一种有效抢护方法, 该方法无需工作人员下水, 水深、水浅均能操作使用。如果闸门底部漏水, 依靠水流冲压使合成布挤压在闸底板上, 将底止水处的漏缝堵塞, 因为合成膜布材料质地柔软可以适应各种地形的变化, 同时将合成膜布材料裁制成比闸门上下侧、两边侧宽出20~50cm防护布体, 该部分靠水流的冲压力吸附封堵在闸门的侧止水处, 顶部靠水流的冲压力吸附封堵在闸门的顶止水上, 这样整个闸门就会被合成膜布包围封堵, 使闸门漏水险情得到了有效的控制, 大大降低了闸门漏水衍生的次生危害, 确保了涵闸工程安全。
3) 方法步骤
利用200g/m2两层非织造型复合土工膜做堵复基础材料, 复合土工膜制作成宽度为8m (闸门宽度为5m) , 高度为4.7m (闸门高度为3.0m) , 沙袋长为5m, 土工膜总质量为35kg。分别对孔闸门进行漏水险情抢护:1人在闸前翼墙上指挥, 由3~4人将土工膜布展开, 将沙袋固定在复合土工膜下端, 并拉住牵引绳缓缓下放, 接近水面时, 将土工膜及沙袋正对并贴近闸门, 然后, 放复合土工膜人员匀速下放牵引绳, 待沙袋接触闸底板时为止。为了将幕布施放到位, 可由1~2人在闸前乘浮舟或小船用探水杆探摸调正, 帮助施放复合土工膜到位, 整个堵复抢护操作过程仅需约30min即达到封堵漏水的目的, 封堵漏水后再抛柳枕或抛土袋等进行封漏加固。运用该新技术抢护和处理涵闸闸门漏水险情, 整个抢护过程简捷、抢护速度快, 经验证效果十分理想, 适合在黄河下游各类涵闸防漏工作中推广应用。
4) 技术的特点
该技术具有制作简单、操作方便, 成本低, 效果好的特点, 该技术替代了子堰修筑等传统抢护技术存在的抢护费用高、难度大等难题, 是临河抢堵闸门漏水的一种有效方法, 适合大力推广应用的漏水险情封堵技术。
5) 技术的局限
该抢护措施是为解决和控制高水位情况下, 防止闸门漏水、出险或险情扩大而采取的一种应急性抢护措施, 当黄河水位下降以后, 闸门漏水问题依然存在, 水退后需进行闸门止水维修。
3 技术应用与可持续发展
以上2项新技术在多座涵闸闸门渗水、漏水防治工作中进行了应用, 经实践验证, 可适用于不同类型、不同水位水闸的防渗、漏水封堵工作应用, 确保了黄河工程及工农业引用水安全, 极大地维护和保障了沿黄地区国家和群众利益, 创造的社会与经济效益巨大, 可在我国各大流域的水闸维护工作中推广应用。
4 结语
经多年实践, 以上技术的应用效果良好, 并克服了传统闸门封堵渗、漏水工作中的诸多弊端, 提高了水闸引水应用功效, 降低了水闸维修、养护成本, 有较广阔的应用前景, 以上技术可在我国各大流域水闸渗、漏水修护工作中推广应用。
摘要：针对引黄闸存在的渗、漏水技术难题, 河口供水分局所属闸管所与利津黄河河务局专业技术人员根据引水闸的结构、水位、流量与闸前环流特点, 采用新技术, 通过实验应用对涵闸闸门的渗、漏水问题进行了堵复, 降低了水闸引水控制、运用造成的水资源浪费, 同时避免了险情衍生引发的影响引黄涵闸工程安全、运行等状况发生。
信息技术在物理实验教学中的应用 篇11
【关键词】 实验教学；数字化；信息技术；整合
【中图分类号】G63.32【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2016）18-0-01
信息技术与物理实验教学整合，实现了实验手段多样化和现代化。能够创建有利于引导学生主动学习的课程实施环境，提高学生自主学习，合作交流以及分析和解决问题的能力。
一、有利于学生获得直观体验
传统的物理实验教学以学生掌握和巩固知识为目的，对实验在知识、能力、方法、情感态度与价值观等综合科学素质教育中的重要作用认识不足。实验教学基本上是以教师为中心演示实验，教师操作，学生观察，教师引导学生总结物理规律。由于课堂的时间和空间的限制，以及实验仪器、实验设备的性能制约，多数演示实验的操作过程以及物理现象可见度较低，无法让全体学生同时获得有限的刺激，那一形成直观的感性认识。
新课程理念重视学生对物理实验的理解。演示实验，不仅要求学生关注所观察的实验现象，同时要求引导学生理解该物理现象是用来说明什么问题和怎样说明问题的、了解实验装置的工作原理。学生分组实验，要求学生明确实验目的、理解实验原理，设计实验，独立操作，重视学生实验技能的提高，使学生能正确使用高中物理实验中的仪器工具，获得准确的实验信息，避免刻板的技能训练，以适应对技能要求的不断变化。实验室了解、研究自然规律的重要方法，是信息获取、信息演绎、归纳的过程。演示实验鼓励学生参与其中，获得直接观察经验，体验物理规律的发现过程；学生分组实验采用探究式教学，根据探究活动的需要，增加学生在实验室的活动，练习使用各种实验仪器、实验设备、尝试实验设计，收集实验数据并归纳、总结实验规律。
二、有利于学生探究物理本质
1、动画模拟与真实实验结合。在传统实验的基础上，可利用实验模拟动画，展示实验现象发生的全过程，鲤鱼交互功能控制过程的进行，强化观察主体，引导对物理现象的分析，增强实验效果；可应用信息技术叠加分析性信息，搭建形象思维与抽象思维的“桥梁”，使学习者更深刻的理解客观物理规律及其应用。在“平抛运动”的教学中，利用实验演示平抛运动的物体和做自由落体运动同时开始运动、同时落地。得出结论，现象不明显，结论的得出略显牵强。利用Flash动画模拟、重视运动过程，过两个小球连一个直线，使直线随小球一起下落，放慢动画速度，发现直线始终保持水平，学生自然、合理地接受了实验结论。
2、利用动画技术模拟无法用传统实验演示的物理现象、物理过程，创设生动形象的物理情景。在“波的形成和传播”的教学中，仅利用绳波的演示，学生很难发现质点的运动与波的传播关系。而Flash动画演示，绳子被形象的分解为一个质点，动画模拟波的形成和传播、质点的运动，清楚、直观的演示质点的运动与波的传播的关系，在教学中起到事半功倍的作用。
3、模拟实验规则不允许操作或进行的技能训练。模拟物理实验不受实验一般规则的限制，学生可自由地进行模拟实验的“操作”。在虚拟物理实验室中利用相关课件，可让学生在网络环境中去独立“操作”。例如观察课表所模拟的电流表或电压表的接线柱接反、测量值超过了量程、电源短路等错误操作情况下发生的现象，既保护了仪器又规范了学生的操作习惯。虚拟实验室为学生提供了全方的、开放性的操作环境，如学生在虚拟环境场景中拆解游标卡尺，练习测量（如测量圆柱的直径、圆桶的深度和内径等），根据得到的反馈信息（测量方法和读数）进行针对性训练，完成了对游标卡尺的结构、测量方法及读数的意义建构。
三、有利于实验数据的统计分析
信息技术能使实验数据处理高速化和智能化，一些通过软件（如Excel）的数据处理界面非常接近实验数据的分析方式，数据以图表的形式显示，有利于分析实验数据。如测定电源电动势和内阻的实验，用记录表中的数据创建Excel数据表，生成点线图，有助于学生发现相关物理量之间的关系。
DIS可以代替打点计时器、弹簧秤、温度计、压强计等仪表，可以测量传统仪器无法测量的物理量，如测量瞬时速度（光电门）、磁感应强度（霍尔传感器）、微电流（微电流传感器）等。替代不是简单的功能重复，而是测量范围的扩展，是测量精度、速度的提高，是对电磁学实验中暂态现象的观察与记录。
GDI技术在物理实验中的应用 篇12
关键词：马吕斯定律,偏振光,玻片
0 引言
光的偏振特性研究是观察在对马吕斯定律的验证和观察布儒斯特角进行定量直观的研究。随着电脑技术的发展,.NET开发成为最具效率的技术之一,能够方便快捷的达到作图和处理数据的目的。本文采用基于.NET的GDI技术来处理数据,使偏振光试验数据处理过程简洁,也提高了效率。
1 仪器与用具
KF-WZS型偏振光实验仪、半波片、1/4波片。
2 实验原理
2.1 光的本质
光是一种电磁波,而电磁波是横波,它有电矢量E和磁矢量H,习惯上我们总是用电矢量E来代表光波。光波中的电矢量与波的传播方向垂直,光的偏振现象清楚得显示了光的横波性。
光大体上有五种偏振状态,即线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、自然光和部分偏振光。其中线偏振光和圆偏振光由可看作椭圆偏振光的特例。
椭圆偏振光可视为两个沿同一方向z传播的振动方向相互垂直的线偏振光(一个为电矢量Ex,一个为Ey)的合成:
2.2 马吕斯定律
一束光强度为I0的线偏振光,透过检偏器以后,透射光的光强度为I=I0·cos2θ,其中θ是线偏振光的光振动方向与检偏器透振方向间的夹角,该式称为马吕斯定律。
2.3 布儒斯特定律
光从折射率为n1的介质射向折射率为n2的介质时,当入射角满足:,反射光就变为振动方向垂直于入射面得完全偏振光,而折射光仍为部分偏振光,i称为布儒斯特角。由折射定律和布儒斯特定律,可以证明:当入射角等于i时反射光和折射光相互垂直。即:
2.4 波片的特性
波片是一种对二垂直振动分量提供固定相位差的元件,是从单轴晶体中切割下来的平面平行板,其表面平行于光轴。δ=2·π·(No-Ne)·d/λ式中d为波片厚度,λ为光在真空中的波长。于是,入射的偏振光通过滤片后,由于其二垂直分量之间附加了一个相位差,将会改变偏振状态。
半波处的附加相位延迟差为δ=(2n+1)·π(n=0,±1,±2…)出射光仍为线偏振光。λ/4波片的附加相位差为δ=(2n+1)·π/2(n=0,±1,±2…),线偏振光通过λ/4波片后,出射光将变为长、短半轴等于Ae,Ao的椭圆偏振光。
本实验主要着重通过马吕斯定律,布儒斯特射,以及利用波片的性质验证偏振光的现象。
3 实验内容
3.1 验证马吕斯定律
调整两偏振片透光轴平行。方法是将起偏器不动,转动检偏器,直到照度计示值最大为止。此时记下检偏器度盘上的角度示值θ,θ即为两偏振片透光轴平行时,偏振片度盘上的角度示值。将起偏器每转10°,记下功率计的示值。
3.2 观测光以布儒斯特角入射的偏振现象
去掉起偏器,把玻璃堆放置转台中心,用压片固定,调节转台使玻璃堆与入射光线垂直,完毕将玻璃堆转至布儒斯特角,转动转臂,观察功率计读数,在读数最大处固定转臂,旋转检偏器,旋转一周,观察功率计功率变化,每隔30°记录一个数据,参照数据并分析原因。
3.3 观察波片现象
定偏振片光轴:把所有器件按原理图的顺序摆放在平台上,调至共轴。旋转第二个偏振片,使起偏器的偏振轴与检偏器的偏振轴相互垂直,观察消光现象。
考察平面偏振光通过λ/2波片时的现象。在两块偏振片之间插入波片,把X轴旋转二维架转动2π的角度,观察消光的次数,记录数据并解释这现象。将波片转任意角度,这时消光现象被破坏。把检偏器转动2π,记录数据并观察发生的现象。仍使起偏器和检偏器处于正交(即处于消光现象时),插入波片,使消光,再转15°,破坏其消光。转动检偏器至消光位置,并记录检偏器所转动的角度。继续将波片转15°(即总转动角为30°),依次使波片,总转角为30°,45°,60°,75°,90°,记录检偏器消光时所转的总角度。
再次,用波片产生圆偏振光和椭圆偏振光。使起偏器和检偏器正交,用λ/4波片代替λ/2波片,转动λ/4波片使消光。同上步骤,记录所观察到的现象。
4 实验结果与分析
4.1 验证马吕斯定律
4.2 观察λ/2波片的现象
4.3 观察λ/4波片的现象
如下图以cos2θ为横坐标,I为纵坐标作I-cos2θ关系曲线,由此验证马吕斯定律。
如下图以θ为横坐标,I为纵坐标如下所示,作I-θ的关系曲线如下所示。
布儒斯特角入射时折射光功率计的变化:布儒斯特角入射时反射光功率计的变化(偏振片1):
布儒斯特角入射时反射光功率计的变化(偏振片2):
消光状态下与未消光状态下检偏器光强随角度的变化:
4.4 实验总结
从图3可知,光强I随着cos2θ的变化成线性关系,并验证了马吕斯定律的I=I0cos2θ,当θ在90°至180°时I与cos2θ关系曲线和上图走势一样。
图4-2和图4-3相比较可知,不同的偏振片取得光强最值时所旋转的角度是不一样。
图4-1和图4-2相比较可知,反射光的光电流最值明显大于折射光的最值,说明当入射角等于布儒斯特角时反射光是线偏振光,而折射光是部分偏振光。
从图5可知,光强随检偏器角度会呈现周期性的变化,消光与未消光两种状态作对比可知,消光状态时的最大光强要比未消光状态的强。
从表6可知,光经过半波片时会产生的π奇数倍的相位延迟,使得经过玻片的入射光线偏振光矢量与波片快(慢)夹角为θ,出射线偏振光的光矢量向着快(慢)方向转2θ。
从表7可知,使波片消光后,旋转检偏器消光2次,而表8可得破坏波片消光后,无消光现象。
从表9可得波片转动的角度30°、60°和75°时,没有消光但光强有变化,检偏器逐渐旋转2π的过程中出现两次最亮与最暗且最亮与最暗相差90°。
经1/4波片后,光的偏振状态为椭圆偏振光;转动的45°,转动过程中光强没有变化,经过波片后,光的偏振状态为接近圆偏振光;转动的90°,当检偏器和起偏器的透振方向垂直时消光,由垂直转向平行时逐渐变亮,检偏器和起偏器的透振方向平行时最亮,由平行转向垂直时逐渐变暗,经过波片后,光的偏振状态为线偏振光。由此证明了λ/4波片产生π/2奇数倍的相位延迟,能使入射线偏振光变成椭圆偏振光。若入射线偏振光的光矢量与波片快(慢)轴成正负45°时,将得到圆偏振光。
本次实验从马吕斯定律、布儒斯特定律、波片等三个方面对偏振片的偏振光性质进行了分析,基于.NET的visual studio开发的软件处理数据,使偏振光试验数据处理过程快捷方便。与传统的手工制图相比,通过.NET这个平台,能够方便快速达到作图和处理数据的目的,清晰明了,精确的结果,并且在使学生能更深刻的理解和掌握偏振光实验的同时,开拓他们的视野,构建了多学科穿插的想象空间。
参考文献
[1]竺江峰,芦立娟.大学物理实验[M].北京:中国科学技术出版社,2005:200-203.
[2]王燕涛,姜凤贤.普通物理实验中偏振光实验内容优化[J].物理通报,2011(06).
[3]母国光,战元龄,主编.光学:2版,物理专业经典教材[M].高等教育出版,2009,9.