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篇1
在電路應用中,AD678采用同步工作方式,12位數字量輸出采用8位操作模式,即12位轉換數字量采用兩次讀取的方式,先讀取其高8位,再讀取其低4位。根據時序關系,在芯片選擇/CS=0時,轉換端/SC由高到低變化一次,即可啟動A/D轉換一次。再查詢轉換結束端/EOC,看轉換是否已經結束,若結束則使輸出使能/OE變低,輸出有效。12位數字量的讀取則要控制高字節有效端/HBE,先讀取高字節,再讀取低字節。整個A/D操作大致如此,在實際開發應用中調整。
由于電路中采用AD678的雙極性輸入方式,輸入電壓范圍是-5～+5V,根據公式Vx10(V)/4096*Dx,即可計算出所測電壓Vx值的大小。式中Dx為被測直流電壓轉換后的12位數字量值。
RS232接口電路的設計
AT89S51與PC的接口電路采用芯片Max232。Max232是德州儀器公司(TI)推出的一款兼容RS232標準的芯片。該器件包含2個驅動器、2個接收器和1個電壓發生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。Max232芯片起電平轉換的功能,使單片機的TTL電平與PC的RS232電平達到匹配。
串口通信的RS232接口采用9針串口DB9,串口傳輸數據只要有接收數據針腳和發送針腳就能實現:同一個串口的接收腳和發送腳直接用線相連,兩個串口相連或一個串口和多個串口相連。在實驗中,用定時器T1作波特率發生器,其計數初值X按以下公式計算:
串行通信波特率設置為1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,計算得到計數初值X=0f3H。在編程中將其裝入TL1和THl中即可。
為了便于觀察,當每次測量電壓采集數據時,單片機有端口輸出時,用發光二極管LED指示。
軟件編程
軟件程序主要包括:下位機數據采集程序、上位機可視化界面程序、單片機與PC串口通信程序。單片機采用C51語言編程,上位機的操作顯示界面采用VC++6.0進行可視化編程。在串口通信調試過程中,借助“串口調試助手”工具,有效利用這個工具為整個系統提高效率。單片機編程
下位機單片機的數據采集通信主程序流程如圖2所示、中斷子程序如圖3所示、采集子程序如圖4所示。單片機的編程仿真調試借助WAVE2000仿真器,本系統有集成的ISP仿真調試環境。
在采集程序中,單片機的編程操作要完全符合AD678的時序規范要求,在實際開發中,要不斷加以調試。最后將下位機調試成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash單元中。
人機界面編程
打開VC++6.0,建立一個基于對話框的MFC應用程序,串口通信采用MSComm控件來實現。其他操作此處不贅述,編程實現一個良好的人機界面。數字直流電壓表的操作界面如圖5所示。運行VC++6.0編程實現的Windows程序,整個樣機功能得以實現。
篇2
該新型數字電壓表測量電壓類型是直流,測量范圍是-5～+5V。整機電路包括:數據采集電路的單片機最小化設計、單片機與PC接口電路、單片機時鐘電路、復位電路等。下位機采用AT89S51芯片,A/D轉換采用AD678芯片。通過RS232串行口與PC進行通信,傳送所測量的直流電壓數據。整機系統電路如圖1所示。
數據采集電路的原理
在單片機數據采集電路的設計中,做到了電路設計的最小化,即沒用任何附加邏輯器件做接口電路,實現了單片機對AD678轉換芯片的操作。
AD678是一種高檔的、多功能的12位ADC,由于其內部自帶有采樣保持器、高精度參考電源、內部時鐘和三態緩沖數據輸出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以構成完整的數據采集系統,而且一次A/D轉換僅需要5ms。
在電路應用中,AD678采用同步工作方式,12位數字量輸出采用8位操作模式,即12位轉換數字量采用兩次讀取的方式,先讀取其高8位,再讀取其低4位。根據時序關系,在芯片選擇/CS=0時,轉換端/SC由高到低變化一次,即可啟動A/D轉換一次。再查詢轉換結束端/EOC,看轉換是否已經結束,若結束則使輸出使能/OE變低,輸出有效。12位數字量的讀取則要控制高字節有效端/HBE,先讀取高字節,再讀取低字節。整個A/D操作大致如此,在實際開發應用中調整。
由于電路中采用AD678的雙極性輸入方式,輸入電壓范圍是-5～+5V,根據公式Vx10(V)/4096*Dx,即可計算出所測電壓Vx值的大小。式中Dx為被測直流電壓轉換后的12位數字量值。
RS232接口電路的設計
AT89S51與PC的接口電路采用芯片Max232。Max232是德州儀器公司(TI)推出的一款兼容RS232標準的芯片。該器件包含2個驅動器、2個接收器和1個電壓發生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。Max232芯片起電平轉換的功能,使單片機的TTL電平與PC的RS232電平達到匹配。
串口通信的RS232接口采用9針串口DB9,串口傳輸數據只要有接收數據針腳和發送針腳就能實現:同一個串口的接收腳和發送腳直接用線相連,兩個串口相連或一個串口和多個串口相連。在實驗中,用定時器T1作波特率發生器,其計數初值X按以下公式計算:
串行通信波特率設置為1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,計算得到計數初值X=0f3H。在編程中將其裝入TL1和THl中即可。
為了便于觀察,當每次測量電壓采集數據時,單片機有端口輸出時,用發光二極管LED指示。
軟件編程
軟件程序主要包括:下位機數據采集程序、上位機可視化界面程序、單片機與PC串口通信程序。單片機采用C51語言編程,上位機的操作顯示界面采用VC++6.0進行可視化編程。在串口通信調試過程中,借助“串口調試助手”工具,有效利用這個工具為整個系統提高效率。單片機編程
下位機單片機的數據采集通信主程序流程如圖2所示、中斷子程序如圖3所示、采集子程序如圖4所示。單片機的編程仿真調試借助WAVE2000仿真器,本系統有集成的ISP仿真調試環境。
在采集程序中,單片機的編程操作要完全符合AD678的時序規范要求,在實際開發中,要不斷加以調試。最后將下位機調試成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash單元中。
人機界面編程
打開VC++6.0,建立一個基于對話框的MFC應用程序,串口通信采用MSComm控件來實現。其他操作此處不贅述,編程實現一個良好的人機界面。數字直流電壓表的操作界面如圖5所示。運行VC++6.0編程實現的Windows程序,整個樣機功能得以實現。
篇3
(1)伏安法測電阻
伏安法測電阻就是用一個電壓表和一個電流表來測待測電阻,因為電壓表也叫伏特表物理論文,電流表也叫安培表,因此,用電壓表和電流表測電阻的方法就叫伏安法測電阻。它的具體方法是:用電流表測量出通過待測電阻Rx的電流I,用電壓表測出待測電阻Rx兩端的電壓U,則可以根據歐姆定律的變形公式R=U/I求出待測電阻的阻值RX。最簡單的伏安法測電阻電路設計如圖1所示,
用圖1的方法雖然簡單,也能測出電阻,但是由于只能測一次,因此實驗誤差較大,為了使測量更準確,實驗時我們可以把圖1進行改進,在電路中加入滑動變阻器,增加滑動變阻器的目的是用滑動變阻器來調節待測電阻兩端的電壓,這樣我們就可以進行多次測量求出平均值以減小實驗誤差,改進后的電路設計如圖2所示。伏安法測電阻所遵循的測量原理是歐姆定律,在試驗中,滑動變阻器每改變一次位置,就要記一次對應的電壓表和電流表的示數,計算一次待測電阻Rx的值。多次測量取平均值,一般測三次。
(2)伏阻法測電阻
伏阻法測電阻是指用電壓表和已知電阻R0測未知電阻Rx的方法。其原理是歐姆定律和串聯電路中的電流關系,如圖3就是伏歐法測電阻的電路圖,在圖3中,先把電壓表并聯接在已知電阻R0的兩端,記下此時電壓表的示數U1;然后再把電壓表并聯接在未知電阻Rx的兩端,記下此時電壓表的示數U2。根據串聯電路中電流處處相等以及歐姆定律的知識有:
I1=I2
即:U1/R0=U2/RX
所以:
另外,如果將單刀雙擲開關引入試題,伏阻法測電阻的電路還有圖4、圖5的接法,和圖3比較,圖4、圖5的電路設計操作簡單物理論文,比如,我們可以采用如圖5的電路圖。當開關擲向1時,電壓表測量的是R0兩端的電壓U0;當開關擲向2時,電壓表測量的是RX兩端的電壓Ux。故有:。同學們可以試一試按圖4計算出Rx的值。
(3)安阻法測電阻
安阻法測電阻是指用電流表和已知電阻R0測未知電阻Rx的方法。其原理是歐姆定律和并聯電路中的電壓關系,如圖6是安阻法測電阻的電路圖,在圖6中,我們先把電流表跟已知電阻R0串聯,測出通過R0的電流I1;然后再把電流表跟未知電阻Rx串聯,測出通過Rx的電流I2。然后根據并聯電路中各支路兩端的電壓相等以及歐姆定律的知識有:
U0=UX
即:I1R0=I2RX
所以:
顯然,如果按圖6的方法試驗,我們就需要采用兩次接線,可能有的同學怕多次拆連麻煩的話,那我們還可以將單刀雙擲開關引入電路圖,這時我們可以采用如圖7的電路設計。當開關擲向1時,電壓表測量的是R0兩端的電流I0;當開關擲向2時,電壓表測量的是RX兩端的電流Ix。通過計算就有:。
以上三種測電阻的方法是最簡單的測電阻方法,也是必須掌握的方法,大家會嗎,除此以外,還有常用的易于學生理解的測電阻的常用方法嗎?當然還有:
二、特殊方法測電阻
(1)用電壓表和滑動變阻器測量待測電阻的阻值
或者
用電壓表和滑動變阻器測量待測電阻的阻值,我們也可以采取以下方法:
1.如圖8所示,當滑動變阻器的滑片滑至b端時,用電壓表測量出Rx兩端的電壓Ux,當滑動變阻器的滑片滑至a端時,用電壓表測量出電源的電壓U,根據串聯電路的電流關系以及分壓原理我們可以得到:。
2.如圖9所示,當滑動變阻器的滑片滑至b端時,用電壓表測量出電源的電壓U,當滑動變阻器的滑片滑至a端時物理論文,用電壓表測量出Rx兩端的電壓Ux,根據串聯電路的電流關系以及分壓原理我們可以得到:
(2)用電流表和滑動變阻器測量待測電阻的阻值
如圖10所示,當滑動變阻器的滑片滑至b端時,用電流表測量出Rx和R滑串聯時的電流I1,當滑動變阻器的滑片滑至a端時,用電流表測量出Rx單獨接入電路時的電流I2,因為電源電壓不變,可以得到:,故有:。
(3)用等效法測量電阻
篇4
1 概述
光伏發電技術關系著開發利用綠色能源、改善生態環境和人民生活質量等重大問題，是目前研究的熱點方向。光伏照明系統是應用光伏發電技術的實例，具有豐富的學術研究價值和經濟社會效益。其中，光伏照明系統中的控制器是整個系統的核心，不僅要調節光伏電池的輸出功率使之具備最大的轉換效率，還要控制蓄電池充放電，所以控制器性能的優劣直接關系到整個光伏照明系統的效率。這就要求在搭建實際光伏照明系統前要對系統的進行測試。相關參數的獲取，對于優化選取實際光伏照明系統的單元組件，設計出高效實用的光伏照明系統具有非常重要的意義。本文設計了能夠測試控制器和照明系統其他組件各種性能參數的測試系統。該系統能夠實現同時測試控制器的多項性能參數。通過實際測試，可以確定使太陽能轉換效率最高、照明系統工作最穩定的控制器。
2 光伏照明系統的組成
太陽能照明系統包括：太陽能電池組件、蓄電池、太陽能充放電控制器、直流負載及其驅動電路，如圖1所示。系統各部分容量的選取配比，需要綜合考慮效率、成本和可靠性等問題。在帶負載實際應用過程中，應該考慮到連續陰雨天的情況，對系統容量留出一定裕度。
作為光伏照明系統的輸入，光伏電池為整個系統提供電能，蓄電池是整個系統的儲能部分，白天將太陽能電池輸出的電能轉換為化學能儲存起來，夜間將化學能轉換成電能輸出到照明負載。太陽能控制器是整個系統的控制核心，它是以單片機為核心輔以邏輯控制電路來實現系統中光伏電池最大功率點跟蹤（MPPT）、蓄電池容量預測和蓄電池充放電精確控制，以滿足太陽能照明系統在不同工作狀態下的穩定運行與準確切換的要求，從而提高太陽能照明系統效率，確保系統運行穩定，并延長蓄電池的壽命。
3 測試系統設計
在實際中檢測控制器的電流電壓，時間控制等參數需要分開多次測量，不能一次完成，這加長了實驗的時間，降低了實驗的準確度，使整個檢測過程顯得繁瑣而復雜。本測試裝置制作目在于：通過一次實驗檢測出所需要的控制器的主要參數，將電流、電壓、時間等參數的測量綜合到一個系統中，檢測出控制器的性能好壞，得出系統中各個組成部分的最佳配比。
光伏照明測試系統的原理是通過光伏系統的電路設計，將電流表，電壓表，定時器連接到測試系統中，設計陽光模擬裝置，用來模擬太陽光，提供太陽能電池板光源，在整個系統的運行過程中通過對充放電過程的測試，并用電流表，電壓表進行數值記錄，來了解控制器的各項參數，方便快捷的檢測試過充過放參數時可以快速，方便的更換為穩壓電源來進行測試。
4 太陽能控制器特性測試
選擇兩種型號的太陽能控制器，用本論文中自行設計的光伏照明測試系統對控制器的性能參數和整個系統的效率進行測試，選擇出性能最優良的控制器。測試的參數項目有太陽能控制器的光控點、自耗電、過充、過放電壓、過放返回電壓和延遲時間。
測試過程：將控制器連接進測試系統，并將系統通電（交流 220V），交流電是為了給測試系統的電流表，電壓表和定時器供電。在空載情況下測試控制器的自耗電，從放電測試的電流表中顯示的數值即是控制器的自耗電。測試完控制器的自耗電后將蓄電池接入系統，將光伏照明測試系統各個組成部分全部連接到系統中，太陽能電池組件為2 塊 12V/5W 的板并聯，總功率為 10W。負載是3并聯的LED 燈泡，電壓都是12V，其功率分別為1W、3W、4W。蓄電池選擇12V/10AH 的鉛酸電池。測試環境中無光，為了模擬測試過程中的黑天情況。
將滑動變阻器的主調旋鈕和微調旋鈕全部調至最大值，使模擬光照度達到最大，太陽能電池板將光能轉化為電能通過控制器為蓄電池充電，在充電電流表上顯示電流數值，充電電壓表上顯示太陽能電池板的電壓值。在電池板給蓄電池的充電過程，負載不亮，相當于室外的白天情況，將滑動變阻器的主調旋鈕和微調旋鈕全部調至最小值，相當于夜晚情況，觀察負載 LED燈泡是否立刻亮，如果即刻變亮，說明控制器的延遲時間為零，即沒有延遲時間。如果負載沒有立刻亮，則通過定時器來記錄時間，當負載LED 燈泡亮時，定時器上顯示的數值即為控制器的延遲時間。
將系統選定在給太陽能電池板給蓄電池充電狀態，陽光模擬箱中的燈泡調到最亮，太陽能電池板給蓄電池充電的充電電壓不斷升高，當升到某一數值時，控制器開始保護，切斷充電電路，保護蓄電池，從充電電壓表上記錄這個電值，這個值就是控制器的過充電壓。 將系統選定在蓄電池給負載 LED 燈放電的狀態，為了方便試驗測試和保護蓄電池用直流電源來代替蓄電池，模擬放電過程中電壓的變化，調節直流電源的電壓值，不斷降低，當降到某一數值時，控制器開始保護，切斷放電電路，負載 LED 燈熄滅，記錄放電電壓表上的電壓值，這個數值就是控制器的過放電壓值，當負載 LED 燈熄滅后，調高直流電源的電壓值直到負載 LED 燈再次亮起，記錄此刻放電電壓表上的數值，這個臨界電壓值就是控制器的過放返回電壓值。這些測試的數值就是控制器的性能參數值。
5 結論
本論文的主要工作是設計了光伏照明測試系統，以具體數值的形式直觀的顯示出光伏電池板對蓄電池的充電參數值以及蓄電池對負載LED的放電參數值。測試系統最重要的測試功能是對系統核心部件太陽能控制器的測試，在系統的實際工作過程中測試出控制器的性能參數，對各款控制器進行檢驗和評估，選擇出最優化的太陽能控制器，使整個太陽能LED照明系統的效率最大化。并在實際工程中進行應用。
篇5
科學探究是科學家運用一系列科學方法通過一定程序解決自然領域或科學問題的研究過程，其本質是以科學態度揭示大自然奧妙并發現科學真理的思維方式。《物理課程標準》將科學探究作為課程目標與重要內容，旨在使學生通過與科學家相似的研究過程，經歷提出問題、猜想與假設、實驗設計等一系列感受和體驗，在獲取知識與技能的同時，形成實事求是的科學態度，激勵積極主動的探索精神，提升標新立異的創新能力。
一、感受科學探究，創設學習環境
1.感受科學探究，創設學習概念環境。物理概念是從自然現象、物理事實或過程中抽象出來的，在教學過程中必須把相關的現象或過程展現出來，給學生創設一個學習概念的環境。創設環境有運用實驗、聯系實際等許多方法，但不管采用什么方法，都必須從被動地接受知識向主動地獲取知識轉化，體現“提出問題”和“猜想與假設”等“科學探究”要素。例如，運用實驗引入摩擦力的概念，將放在桌面上的木塊與跨過滑輪的繩子相連接，繩子的另一端懸掛掉盤，盤上放重物，木塊在繩子的拉力作用下會運動起來。這時讓學生猜想，如果逐步減少盤中重物質量，木塊將如何？實驗之后，再讓學生相互交流，分析論證這是為什么。如此，通過科學探究，加深學生對看不見、摸不著的摩擦力的理解。
2.感受科學探究，創設學習規律環境。物理規律揭示的是物理量之間的必然聯系，是客觀存在的，人們只能去發現規律，而不能憑主觀意志去發明創造規律。因此，物理規律教學必須首先提供一個便于探索規律、發現規律的學習環境，使學生通過觀察和感受，有所發現、有所聯想，萌發或提煉出科學問題。例如，在導入《閉合電路歐姆定律》時，首先將完全相同的8個“6V、0.3A”小燈泡分成兩組分別并聯在6V的蓄電池和6V的干電池兩端，并在電源兩端并聯電壓表監視電路電壓，讓學生猜想，接通電源后，兩電路電壓是否相同？兩組小燈泡是否一樣亮？根據部分電路歐姆定律，兩電壓表示數必然相同，兩組小燈泡也一定一樣亮。實驗結果卻發現，與蓄電池連接的電壓表示數基本沒有變化，而與干電池連接的電壓表示數降低了2V左右，且與干電池連接的小燈泡比與蓄電池連接的小燈泡暗。進一步啟發引導學生尋找兩電路的不同，猜想現象原因，發現對電路的研究必須考慮電源內阻，引出考慮電源內阻的全電路定律。
二、體驗科學探究，建構物理知識體系
1.體驗科學探究，形成物理概念。有些概念是在觀察、交流、探究等感受和體驗過程中，獲得感性認識并對感性材料思維加工而形成的。例如，利用人推車，牛拉犁，手提水桶，運動員舉起杠鈴，磁鐵吸引鐵釘等常見現象，引導學生分析論證、抽象概括出力是“物體與物體之間的相互作用”。有些概念則需要通過實驗來建立，涉及到科學探究的更多要素。例如，電阻的概念首先引導學生回憶“什么叫導體？有哪些常見的導體？”之后，猜想“導體除了能夠導電，對電流是否還有其他作用？”“要研究導體對電流是否還有其他作用，可以用什么方法？”“如果需要實驗，應使用哪些儀器與材料？如何設計實驗？”通過師生、生生互動制定實驗方案。在電源、開關、電流表、小燈泡串聯的電路中分別串入鉛筆芯與鎳鉻導線之后，引導學生觀察燈泡的亮度和電流表的示數，通過討論、比較、分析、判斷，發現鎳鉻導線對電流的阻礙作用比鉛筆芯大，得出在物理學中用電阻表示導體對電流阻礙作用大小的概念。
2.體驗科學探究，認識物理規律探索。物理規律需要學生以科學的態度和對科學探索的濃厚興趣經歷科學探究過程，去發現、思考、探討。首先是通過發現問題、猜想與假設，設計實驗，收集證據等一系列活動，探索事物的內在聯系，提供實事求是的科學依據；之后再通過分析與論證、評價、交流與合作，得出結論。整個過程要使學生充分體驗科學探究，在獲取知識的同時，實現培養科學素養的目標。
3.再次經歷科學探究，運用鞏固物理知識。要真正理解概念掌握規律，還需要在運用物理知識的過程中再次經歷科學探究，進行鞏固、深化和強化。一是在運用物理知識解決具體問題的過程中強化科學探究。二是在進行實驗設計和儀器教具制作的過程中深化科學探究。三是在探索解決問題的思路、方法過程中活化科學探究。
篇6
1 軌道電路參數的傳統測量方法
軌道電路參數測量的目的是通過測量確定軌道電路的一次參數和二次參數,檢查軌道電路是否符合鋼軌阻抗和道碴電阻的標準,以保證軌道電路的正常工作,并且為軌道電路的研究和設計提供依據。
1.1開路、短路相位表示法
選取需要測量的軌道電路區段,設長度為l,將電流表A、電壓表U、相位表接在軌道電路上,測得開路阻抗Zk和閉路阻抗ZB的模值,并用相位表讀出Zk和ZB的相角 Φk和ΦB。然后推導出規定電路的一次參數和二次參數。開路、短路相位表法長期以來被用于50Hz軌道電路的一次參數測量工作,這種方法對相位表要求不高,對電壓表、電流表要求比較高。
1.2三電壓表法
選取需要測量的軌道電路區段,設長度為l,按照圖 所示方法連接三個電壓表,測得交流軌道電路的開路電壓U1k、U2k、U3k和短路電壓U1B、U2B、U3B,通過計算推導出電壓與電流之間的相角關系,從而也能算出開路阻抗和短路阻抗的有關相角,再通過上述相位表法中的有關公式計算求得軌道電路的基本參數。值得注意的是,測量時應調節R或者軌道變壓器次級線圈電壓,盡量使得U2=U3。
2 軌道電路參數優化測量方法
2.1軌道電路干擾分析
(1)由于兩條鋼軌的阻抗,對地電阻,傳輸通路中連接設備的接觸電阻都不盡相同,必然造成牽引電流不平衡,工頻50Hz及其諧波對軌道電路和機車信號造成干擾。
(2)當有電力機車通過時,牽引網有電流通過,在它周圍會產生電磁場,對附近的傳輸線產生干擾,這是一種電磁感應干擾。
(3)運動中的電力機車上的電動力系統對下面的軌道電路的感應性干擾
(4)相鄰線路機車信號之間存在相互干擾,本線機車會收到鄰線軌道電路發送的機車信號,從而影響到本線機車信號的顯示。
2.2軌道電路的在線測量
使用傳統的開路短路等方法測量軌道電路參數時,需要停止行車,要時間,"要點"進行,俗稱為"開天窗"的測量方法,即將被測區段上方的電力牽引電網電源斷電,再進行一系列的信號參數測量。此種測量方法給行車帶來了嚴重干擾,在運輸繁忙的區段,這項工作很難進行;在電力牽引區段,構成開路的條件十分麻煩,考慮不周會給行車帶來危險;道碴電阻大小受環境影響十分明顯,比如天氣或者溫度變化都會隨著變化,而“開天窗”以及“要點”進行測量的方法會導致錯過較好的測量時機;為了構成開路條件需斷開被測區段的牽引電流,這樣測得的參數與有實際上牽引電流時的參數勢必有偏差。加上所有測量儀表均為機電工業用儀表,這既影響測量結果的準確度,又沒有反映出電氣化鐵路有電力機車牽引時的牽引電流干擾情況下的各種電參數的大小及其相互關系,而且要經過一系列復雜的運算過程。所以研究在線測量軌道電路參數儀表是一項非常重要的工作。所謂"在線"測量,是指測量過程中,盡量不給軌道電路的正常工作帶來影響,或者是與傳統測量方法相比,大大減少了對軌道電路正常工作的影響,比如說避免"開天窗"情況的出現等。
2.3軌道電路的調整
篇7
掘進機電氣系統是設備的控制核心，控制著各個電機的啟動停止，同時對掘進機其他組成部分的工況進行監控和綜合保護，與液壓系統及水路系統互相配合，可控制整機完成掘進生產作業。
1 電氣系統概述
掘進機電氣系統主要由隔爆兼本質安全型掘進機控制箱（以下簡稱 電控箱）、隔爆兼本質安全型按鈕操作箱、隔爆型聲光報警裝置、隔爆型照明燈、隔爆型控制按鈕、低濃度甲烷傳感器以及整機多個工作機構部分的電機組成。其總體布置如圖1所示。
2 電氣系統構成
掘進機電控箱大多采用PLC可編程邏輯控制器作櫓骺氐ピ，人機界面采用彩色液晶顯示屏，這種控制系統的優點是編程簡單、性能穩定、系統主參數以及故障可視化，方便日常檢修維護。電控箱位于掘進機整機的左后方，左右箱門和接線腔蓋板均用標準螺栓與箱體緊固連接，保證安裝于內部的電氣元件不受外界惡劣環境影響。電控箱殼體由鋼板焊接而成，殼體分為上下兩個腔，均為隔爆型結構。下腔為電氣件安裝腔，腔內裝有驅動板、控制板（兩塊）、視窗板及隔離開關等；上腔為接線腔，腔內裝有數組接線柱。
控制板分兩塊，一塊左門板，裝有FX3U系列可編程控制器及模擬量模塊、本安電源等。另一塊右門板，裝有中間繼電器、電機集成保護器、開關電源等電氣件。
視窗板裝在電控箱體的前側中間部分，有四個顯示窗口，依次裝有電壓表、電流表以及兩塊焊接有LED指示燈的發光板。其中電壓表顯示系統供電電壓、電流表顯示切割電機的實時電流，兩塊發光板指示系統故障及各個電機的故障。
電控箱的上腔為接線腔，其中有一組陶瓷接線端子用于連接電控系統的供電電纜，五組接線端子用于連接整機電機和十二個七芯接線端子用于連接系統元件，此外接線腔內裝有兩個接地端子用于連接地線。電控箱兩側及背面設置有不同尺寸的十六個電纜引入裝置，供控制箱與其它元件連線。
與電控箱配套連接有一個隔爆兼本質安全型按鈕操作箱，操作箱箱體采用鋼板焊接而成，分為本安元件腔和隔爆元件腔兩部分。本安元件腔布置有十二個操作按鈕，用以控制各個電機的啟動停止，通過一根19芯控制電纜與電控箱連接；隔爆元件腔布置有一個液晶顯示屏，用以顯示電控系統的主要參數，例如電壓電流，電機溫度，電機運行狀態等，當電控系統出現故障時，該顯示屏也會實時顯示故障內容，方便使用者及時排除故障。顯示屏通過一根7芯控制電纜與電控箱連接。
電控箱及操作箱外觀如圖2所示。
3 小結
本論文研制的掘進機電氣系統具有防護等級高、體積小、操作簡便、集成有多種保護等優點，可長期工作在煤礦隧道等惡劣環境中。該電控系統人機界面采用工業用液晶顯示屏，工業用液晶顯示屏可圖文顯示，顯示容量大，參數及故障直觀可見；同時系統采用總線通信技術，可減少大量接線，拆裝十分方便。
參考文獻：
篇8
目前在應試教育的影響下，物理實驗教學難以發揮它應有的作用。許多教師很少做實驗，不愿花時間從事實驗教學，實驗只被作為收集數據，驗證理論，應付考試的工具。學生實驗形成了教師講，學生做，教師示范，學生模仿的教學，學生成為被動的接受者，以至于學生很少提出問題。沒有養成實事求是的科學態度，沒有學會解決問題的科學方法，學生的主體地位遠沒有得到重視，學生缺乏主動探究的欲望和熱情，忽視了實驗對學生科學思維方法和創新能力的培養。新課標指出高中物理課程應促進學生自主學習，讓學生積極參與，樂于探究，勇于實驗，勤于思考。通過多樣的教學方式，幫助學生學習物理知識和技能，培養其科學探究能力，使其逐步形成科學態度和科學精神，因此，高中物理實驗教學迫切需要改革。探究性實驗由于其重視過程和方法，有利于提高學生發現問題、解決問題的能力，培養與他人合作的精神，養成實事求是的科學態度，有利于學生創新能力的提高和主體性的發揮。強調通過實驗探究提高學生的科學素養，已成為當前實驗教學改革的主要方向。
二、強化新課程理念，改革實驗教學模式
物理實驗為培養創新精神提供了最佳環境，尤其是開發一些聯系生活實際的應用型實驗，可使學生親身感受到物理實驗的實用價值，能強烈激發學生的創造動機。教師應成為勇于進取、善于創新的模范，無論實驗方法的革新、教具的創造、實驗的新穎設計，對學生都有很強的感染力，會不知不覺在學生心里播下創造的種子。具體做法：進一步加強了對學生實驗興趣的培養。物理學家愛因斯坦曾經說過：“興趣是最好的老師。”而興趣的培養，一要靠老師的正確引導，二要靠學生親身到實驗中去激發。教師要善于把握實驗的科學性，挖掘實驗的趣味性，制定切實可行的督促、檢查方案，或展示、或競賽、或討論，使學生饒有興趣地完成課本或課外小實驗、小制作，對活動中表現突出的，及時給予表揚和鼓勵，這對提高學生的實驗興趣很有幫助；物理實驗教學中，既要發揮教師的主導作用，又要突出學生的主體地位，充分調動學生的積極性和主動性，使學生積極主動的參與實驗。課本讓學生看，實驗讓學生做，思路讓學生想，疑難讓學生議，錯誤讓學生析，并且多給學生提供獨立設計實驗的訓練機會，最大限度地發揮學生的探索潛能，培養學生的實踐能力和創造能力。
三、探索實驗原理，發展科學思維素質
學生實驗的“靈魂”是實驗原理，只有把實驗原理放在處理實驗教學的首要位置，才會使物理實驗教學“活”起來。若能在教師有目的的引導下，對實驗原理進行挖掘和探索，將能有效地培養學生按科學方法思考解決問題的習慣，發展學生的科學思維素質。在基本實驗教學中，必須抓好以下兩點：（1）對實驗原理的正確理解。要知道這個實驗為什么這樣做，它的理論根據是什么，不這樣做還能怎樣做，那一種做法更好，更可行。這是培養學生實驗設計能力的一個關鍵。（2）對常用的物理儀器要熟練使用，這是實驗的基礎，是實驗的工具。常見的實驗儀器有以下十三種：刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、打點計時器、彈簧稱、溫度計、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱等。對這些常見實驗工具不僅要能正確熟練地使用，甚至要知道實驗儀器的原理。例如，在《把電流表改裝為電壓表》實驗中，需要測定電流表的內阻，書中直接給出了半偏法，對這一方法的出現學生普遍感到很突然。我們可以這樣做，先讓學生自己設計一種測電流表內阻的方法，然后對學生中使用最普遍的兩種方法進行分析。轉貼于 第一種是常見的伏安法，該方法在測一般電阻時可用，但在測電流表內阻時卻是不可取的，因為我們測定電流表內阻的目的是用它來改裝為電壓表，若電流表內阻測量不準確會直接影響改裝后的伏特表的精確程度。第二種方法的原理是由伏特表測出電流表和變阻箱兩端的總電壓U，從電流表讀出電流值I，則電流表內阻Rg=U/I-R，這一方法可以消除伏特表分流作用所帶來的誤差，但卻暴露出學生對靈敏電流計的作用不甚清楚，其實靈敏電流計不能準確的測量電流強度，只能作為檢流計，既然電流強度的準確值不知道，自然也就無法求出電流計內阻Rg的準確值。在分析了以上兩種方法的不足之后，利用并聯電路的電流分配關系引導學生得出半偏法已是水到渠成。
四、營造主動探究的氛圍，強化學生參與意識
新課程的實驗課是要學生通過實驗來學到知識，訓練技能，并經歷一個科學探究的過程。教師在課堂教學中起著主導作用，而一堂課中教師的情感投入往往影響著每個學生的情感投入。教師能否營造一個和諧民主的教學氛圍是能否讓學生主動探究的前提。在一節課中，有師與生、生與生之間的人際交流，在這個交流環境中，若要使學生有好的課堂氛圍，有熱烈的討論，有激烈的爭論，有獨特的發言，甚至有創造性的思維，都必須讓學生從心理上有一種安全感，有一種無拘無束的自然情感的流露。因此，要求教師從尊重學生出發，有和善的語言，溫文爾雅的教態去創設這個環境。民主、有序的學習環境有利于激發學生主動探究的欲望，教師要有與人為善的教態，尊重學生、鼓勵學生發表獨立的見解。實驗課中學生的“哇”、“喔”等聲音，是學生最真切的情感體現。
當然，在物理實驗的教學改革實施中，我們還將面臨著許多新的問題，還需要在今后的工作中進一步的研究與探索，我們將在不斷的反思中，不斷地改進、不斷地總結經驗，使物理實驗的教學改革工作不斷地深入，不斷地完善。
[參考文獻]
篇9
1 概述
隨著無線電技術通訊技術和單片機技術的發展,無線智能遠傳水表系統以其安裝便利、維護快捷、不受安裝環境和布線限制等優點,成為了水表行業智能管理的主導系統。無線智能遠傳水表是整個系統的基礎部分,是信息的產生單元,其參數的準確度決定了整個系統的性能指標。無線智能遠傳水表參數的測試是根據GB/T 778.3―2007封閉管道中水流量的測量---飲用冷水水表和熱水水表第3部分--試驗方法和試驗設備的要求進行。無線智能遠傳水表的技術指標應符合表1.1的要求
2 無線智能遠傳水表的測試
2.1 供電參數(靜態工作電流)的測試
(1)測試儀器要求:
電流表:測量范圍0μA～200μA,準確度等級1.0級;
電壓表:測量范圍0V～10V,準確度等級1.0級;
穩壓電源:電壓0V～5V連續可調,輸出電流0A～1A。
(2)測試過程:
取出被測設備內電池,按圖2.1連接,將電源調至被測設備所標明的工作電壓3.6V,接通電源,當電流表在大部分時間呈現較小讀數且靜止不變時,其讀數即為靜態工作電流實測值。
2.2 無線電性能測試
2.2.1無線遠傳水表發射功能測試
(1)測試儀器要求:
頻譜儀:測量范圍10kHz～1000MHz;
綜合測試儀:0.4MHz～1000MHz。
(2)測試過程:
按圖2.2連接被測設備和測試儀器,并使被測設備處于發射狀態。使用頻譜儀顯示被測設備發射的無線信號的頻譜。測上、下限頻率值在規定使用頻率范圍之內(433.00MHz～434.79MHz)即可。計算其中心頻率,設定指配頻率,計算帶寬BW,主要滿足BW≤200kHz的要求即可。頻譜儀工作在發射功率測量模式,在顯示區讀取和記錄被測設備的發射功率,實測值≤10mW滿足設計要求即可。測將測算得出的中心頻率與指配頻率相比較,計算相對誤差≤10×10-6滿足設計要求即可。雜散發射功率是指落在占用帶寬之外的發射功率,實測值≤10μW即可滿足設計要求。
2.2.2 無線水表的接收靈敏度測試
(1)測試儀器要求
頻譜儀:測量范圍10kHz～1000MHz;
綜合測試儀:0.4MHz～1000MHz;
示波器:模擬帶寬40MHz,靈敏度2mV/格。
(2)測試過程:
按圖2.3連接被測設備和測試儀器,并使被測設備處于接收狀態。通過天線接口輸入10kHz方波調制高頻信號,在被測設備的輸出端應有方波輸出,通過示波器顯示。逐步減少輸入高頻信號的幅值,直至被測設備的輸出消失。方波剛剛消失時指示的高頻信號強度,即為該被測設備的接收靈敏度,其值應優于90dBm。
2.3 信號輸出測試
2.3.1 數據的保持與恢復測試
(1)測試儀器要求
電流表:測量范圍0mA～200mA;準確度等級1.0級;
電壓表:測量范圍0V～10V;準確度等級1.0級;
穩壓電源:電源0V～5V連續可調,雙輸出,輸出電流0A～1A。
(2)測試過程:
按圖2.4連接,調整穩壓電源至被測設備額定電壓,通入適當水量,使無線遠傳水表系統正常工作。然后下調無線遠傳水表和集中器的電源電壓使其中斷工作。再下調抄表器的電源電壓使其中斷工作。10min后恢復正常供電,系統應能正常工作,此時各被測設備存儲的數據應與斷電前保持一致。
2.3.2 電源欠壓提示測試
按圖2.4連接,調整穩壓電源至被測設備額定電壓,通入適當水量,使被測設備正常工作。然后下調穩壓電源使輸出電壓至被測設備欠壓值,此時:無線遠傳水表和集中器的欠壓提示信息通過抄表器下載,在抄表器顯示屏上顯示;抄表器的欠壓提示信息在抄表器顯示屏上顯示。
2.3.3 斷線保護測試
當發訊水表與電子控制單元之間連線斷開時,電子控制單元應發出報警信號。
2.4 控制功能測試
2.4.1 磁保護功能測試
將無線遠傳水表安裝在試驗臺上,使其正常工作。用符合CJ/T 133-2007《IC卡冷水水表》中規定的磁環貼近發訊水表信號輸出部位時,無線遠傳水表仍可正常工作。當使用大于上述磁環磁力的磁鋼重復上步操作時,無線遠傳水表發出報警信號,根據設計要求可自動關閉閥門。
2.4.2 電控閥門執行功能試驗
按照圖2.4連接,并使控制式無線遠傳水表正常工作,然后按非正常用水的設定發出關閉電控閥門指令,閥門驅動裝置正常工作,使閥門關閉,并且能夠檢測到關閥門的限位電平信號。
2.5 水表性能測試
2.5.1 電源電壓影響測試
將無線遠傳水表按照圖2.4連接,在電源電壓為2.7V及4.2V時,在常用流量(qp)下,控制無線遠傳水表按指令正常開關電控閥門5次,無線遠傳水表能正常工作。
2.5.2 電子計數精度測試
(1)測試儀器要求:
脈沖發生器:9999脈沖±1脈沖。
(2)測試過程:
按圖2.5連接,使脈沖發生器發出1000個脈沖給被測設備,讀取抄表器顯示的水量,按公式(1) 計算,被測設備計數精度在范圍即為合格。
計數精度計算公式:
(1)
式中:a―被測設備轉換系數(L/脈沖);V―抄表器顯示的水量(L)。
3 結語
無線智能遠傳水表依照以上設計的測試方法進行測量,滿足規定參數指標要求的水表,在安裝后工作狀態穩定,水表數據采集準確,質量均為合格。以上測量儀器儀表常用、測試方法簡單高效、值得同類企業學習和借鑒,具有推廣和應用價值。
[參考文獻]
[1] 劉金生.水表性能參數的分析及規范性表述.科技資訊,2009 35.
篇10
本章課程標準的要求為：從能量轉化的角度認識電源和用電器的作用；會讀、會畫簡單的電路圖；能連接簡單的串聯電路和并聯電路；能說出生活、生產中采用簡單串聯或并聯電路的實例；會使用電流表和電壓表。
這些內容既是學生學習電學的準備知識，又是生活中的必備知識，所以它在整個電學部分有著極其重要的地位。
從本章內容來看，大多數教師認為本章知識淺顯不值得花過多時間，因而采取了快速且直接的教學方法，學生的學習興趣難以提高。很多知識內容教學不夠細致透徹，造成“夾生飯”，甚至有些學生在學習串、并聯電路時就開始害怕學電學，教學效果較差。有些教師教到第十五章時很難講，才發現是第十三章《電路初探》的基礎沒有打好。因此，很有必要探索該章的教學方法，通過各種教學方法和手段來培養學生的應用能力，提高教學質量，改善教學效果。
2 《電路初探》學情分析
通過一年的物理學習，學生已經具備了一定的實驗探究能力和空間想象能力，形象思維和抽象思維都有了不同程度的發展，分析問題、解決問題的能力也更加進步。幾乎每個學生對電源和用電器都有了較直觀的認識。因而，第一次接觸電路時，對電學感到既緊張又興奮。但是，九年級的學生往往不愛發言，不主動表現自我，課堂氣氛比八年級沉悶，需要教師調動他們的積極性。大多數學生不喜歡枯燥的理論分析和教條式的計算，但樂于參與動手實驗、觀察現象。他們喜歡探索自己熟悉的或與所學知識有關的生活現象、科學事件，這樣才更能激發和培養他們的創造性。因而，教師在教學時要充分考慮九年級學生的學習特點。
3 《電路初探》教學方法探究
本章內容繁多，有電路圖、實物圖和實驗操作，有各種基本電路元件和電表。因此，教學的難度較大。在教學方法上筆者進行了創新，效果較好，主要體現在以下幾個方面。
3.1 補充課本素材，開闊學生的視野，激發學生的學習興趣
本章第一節是《初識家庭電路》，教材首先介紹了電路組成的各個部分：電源、開關、用電器、導線，然后畫手電筒的電路圖，最后是實物連接手電筒電路。其實，這一節課本知識可挖掘的內容很多。比如：電源有干電池、蓄電池、電池組，電源符號，干電池的各種規格等；開關有閘刀開關、拉線開關、聲光控開關、滑動開關、按鈕開關、旋鈕開關等；畢業論文導線有螃蟹夾、鱷魚夾等；用電器除了小燈泡之外，實驗室能提供的還有電鈴和電動機。能拿來的實物盡量拿來讓學生看，學生看到很新奇，都很感興趣。除了介紹學生練習用的器材之外（與課本要求一致），還要介紹教師演示用的電路板；除了介紹電路元件的電路符號之外，還要介紹實物的簡單畫法。畢竟學生還是要自己畫實物圖。接下來畫電路圖和實物圖時，用電器可以選擇的就很多樣，燈泡、電鈴、電動機等就可以不重復地練習，這樣就擴充了課本素材。通路、斷路和短路要多舉些例子，多畫一些電路圖和實物圖，讓學生多見識見識。電源短路的情況可以讓學生觀看視頻，這樣學生才能認識到電源短路的危害，自然就不會接錯。
3.2 調整教材順序，重組教材內容，打破傳統框架
“蘇科版”在教材上的安排是：第二節是電路連接的基本方式（串聯和并聯）；第三節是電流和電流表；第四節是電壓和電壓表。學生往往在第二節就開始對串、并聯電路感到難學和厭煩，從而影響了對電流表和電壓表使用的學習。現在筆者調整為：第二節串聯電路、短路和電流表；第三節并聯電路和電壓表；第四節串、并聯電路的電流和電壓特點；最后，學習斷路和短路的電路故障分析。這樣安排是因為電流表本來就是串聯使用的，電壓表本來就是并聯使用的。將課本進行這樣的調整，能更好地體現學生思維的步步深入，也有利于學生掌握知識、應用知識，對串、并聯電路的認識也更深刻了。
3.3 結合串聯電路，學習局部短路，聯系生活實際
串聯電路相比較而言要簡單一些，但也不可大意，這是因為畫串聯電路能檢驗學生是否能把剛剛學到的元件符號正確畫出。在學生畫圖中發現容易出現的問題是：畫電路圖時，電源的正負極標反，電鈴的元件符號半圓沒有封口。實物連接時容易出現的問題是：導線沒有連接在接線柱上，電池組橫放或豎放時正負極亂連，電鈴、蓄電池分不清接線柱在哪，等等。因此，這并不是一件簡單的事，基礎打好了，后面的畫圖才能正確。此外，還可以利用串聯電路讓學生學習局部短路，讓學生先觀察局部短路的性質：用一根導線直接接在某燈泡兩側，結果出現該燈泡不亮，另一燈泡更亮。然后分析原因，指出電流具有“偷懶”的現象：導線無阻礙，電流（幾乎）全部流過導線，燈上沒有電流，燈被短路，燈不亮，但也不壞。實際生活中不會有人故意去短路，但有時不該挨在一起的導線挨上；若導線外皮破損，也會發生短路現象。這樣解釋學生就清楚了實驗與實際的關系。最后，學習串聯和短路的應用，筆者采用敘述加推理的方法，“某銀行有一筆巨款，行長、副行長、會計各有一把鑰匙，會計偷偷用鑰匙打開保險柜的門，盜走了巨款……”學生趕緊著急地說：“不對，不對，應該3個人同時開鎖。”由此，趁機讓學生設計出3個開關的串聯。“晚自習后，同學們紛紛走出教室，走廊里很暗，燈很及時地亮了，你能畫出電路圖嗎？”這些聯系生活實際的例子，使學生感到枯燥的電路圖變成了十分有用的東西，因而很有興趣地畫圖。學習局部短路的應用時，學生感到十分好奇，“短路竟然還有應用？”利用這種心理，教師給出了吹風機的電路和飲水機的電路，從而讓學生體會到合理設計電路的必要性。以上的教學使串聯知識內容豐富起來，讓以前不重視串聯電路的學生認真地學習，為第十五章的電功率知識打下了良好的基礎。
3.4 借助實物演示，層層遞進連線，學好并聯電路
并聯電路的連接往往是學生感到難的地方，原因是路徑多，節點多，開關多。因此，重點是連接方法，但需要層層遞進學習。利用實物展臺演示，能起到很好的作用。
第一、展示并聯電路，對比串聯電路，得出并聯電路的概念（圖1）。
第二、學習并聯電路的特點，分為以下幾個步驟：
首先，觀察并聯電路有多條路徑，引出干路和支路（圖2）。
其次，學習一個開關在干路，支路各有一個燈的電路。通過實物演示連接方法——先串成一個電路再并聯。連好后演示該開關的閉合和斷開對燈亮滅的影響，得出干路開關控制整個電路，并與串聯電路進行對比。同時，還要在黑板上畫出電路圖和實物簡圖，標出分支點A和匯合點B（圖3）。
再次，學習改變分支點的位置，讓這個開關接到其中一個支路上去。結合實物演示，得出支路開關控制所在支路。并指出這個電路連接存在安全隱患，即一個燈始終亮著（圖4）。由此，學生很自然地想到要在干路和支路各加一個開關。此時，讓學生自己畫出電路圖和實物圖，讓學生自己進行實物連接，很多學生都掌握了（圖5）。
總之，采用以上的方法能充分調動學生的積極性，也降低了電路連接與分析的難度，基礎打好了，后面幾章學習起來就感到輕松了，何樂而不為呢？
篇11
一、培養學生的創新思維能力
精心創設情境，激發學生的創新思維。興趣是激發學生思維能力的重要因素，它能提高學生學習的積極性，主動性，探究性，使學生以一個被動的知識接受者，變成一個主動的參與教學活動的合作者。教師必須精心備課，對所設置的教學問題必須具有趣味性、新奇性、生活性、開放性和適宜性。只有這樣才能激發他們的創新思維，例如，在學習光的折射時，提出一些問題，透過圓形金魚缸看魚，魚會變大，筷子斜插入水中，側面會看到筷子在分界處彎折，學生帶著這些問題去學習，會產生興趣，達到一定的效果。
基礎知識，基本技能是培養學生創造性思維能力的前提條件，首先在教學中要狠抓“雙基”的落實，讓學生學透知識，練實知識，用活知識。用基本的科學知識去解決實際問題，其次要克服定向思維，培養發散性思維和思維的變通能力，對于一個問題，能從不同角度.不同方向去探索解決問題的方法。傳統的教學注重解決問題的唯一性。這樣不利于培養學生的創新能力，實際中的許多問題，往往是開放的，多變的，答案不是唯一的。在習題教學中要加強一題多問，一題多解，一題多變，多題同解等形式的訓練，培養學生的多種思維方式。例如，有這樣一道開放題：現有一杯純凈水和一杯食鹽水，儀器不限，用那些方法可以鑒別它們，通過各小組的熱烈討論和交流，利用密度、浮力、蒸發結晶、凝固點、導電性等知識,同學們得出了10多種方法,并用實驗加以證明，開闊了學生的思路，在教學中還要培養學生的逆向思維。例如有一重為10斤的一個瓶子，用手拿著不動。手與瓶子的摩擦力為多少？當手握瓶子的力增大，此時，瓶子與手之間的摩擦力是否增大。一般的學生會認為摩擦力會隨著壓力的增大而增大，這是一種定向思維。如果用逆向思維去分析瓶子的狀態未變。即靜止(受平衡力的作用)f=G，就不難理解。通過這些思維方式的訓練和解題的指導，培養學生嚴密的邏輯推理能力和思維能力。
二、從實驗和生活中培養學生的觀察能力和問題意識
科學實驗離不開觀察，觀察是科學研究的最基本方法，是創新思維的基礎，每個科學實驗都有其明確的實驗目標。因此，在實驗教學中，對每個實驗教師首先要讓學生明確為什么觀察和觀察什么?使學生掌握觀察的具體內容。例如在觀察水沸騰實驗中，教師提出讓學生觀察水在沸騰前后實驗現象。實驗后有的學生就觀察到沸騰前氣泡上升中變小，消失，沸騰后氣泡會變大，破裂，并提出了相應的問題。又如，在研究液體內部壓強時，指導學生觀察：當金屬盒中的橡皮膜在不同深度，不同液體，不同方向時，分別觀察U型管兩管液面的高度差是否發生變化，來得出液體內部壓強的規律。使學生掌握實驗觀察的具體方法。如順序觀察法，對比觀察法，重點觀察法，全面與重點觀察法，歸納觀察法等。
在平時教學中，學生往往不提問題，也提不出問題，不管是實驗還是作業都是按照教師的要求去完成。鑒于這種情況，教師應幫助學生學會觀察，鼓勵學生在觀察的基礎上提出問題，培養學生的問題意識。在平時的教學中，教師要把課本知識同生活實際聯系起來，提出一些問題。三、注重科學研究，培養學生的科學探究能力
初中階段的實驗大多數是一些驗證性的實驗。用人為控制的實驗條件去驗證這些結論，加深對科學知識的理解、掌握，這樣不利于充分發揮學生的主動性，培養學生的創新能力。為此，在教學中把演示實驗改為分組實驗，把一些驗證性實驗改成探索性實驗，增加學生的動手機會，培養他們的實踐能力，例如，探索電流與電壓、電阻的關系時，讓學生按照探究的過程進行，在實驗中強化用控制變量法探究，在這個實驗中，最難的是電路的設計，教師可采用讓學生獨立設計——小組討論合作——各組討論交流——師生共同補充。整合完成設計的方法，讓學生在原有能力的基礎上相互學習取長補短。培養學生的觀察能力，動手實驗能力，嚴謹求實的科學態度和與他人合作的精神。通過分析實驗數據，得出結論，通過評估與交流，讓學生發現問題，分析原因，培養學生的實事求是的科學態度。
加強實驗設計，培養學生的實踐能力和創新意識，開始時，可先讓學生設計一些簡單的實驗。如，用2只開關控制一個燈泡，并且閉合任一只開關都能使燈泡發光等，在這樣的基礎上教師可采取少給器材，設置故障電路，把儀器調亂，讓學生設計實驗方案，解釋實驗中出現的問題，分析實驗誤差，改進實驗等。又如在“測定小燈泡額定功率”的實驗中，除按教材上的方法外，教師可提出問題，用一只已知阻值的電阻代替電壓表，其他器材不變，設計實驗，然后教師再深入引導學生。如果在這個實驗中，電壓表的量程小于燈泡的額定電壓時，怎樣測出小燈泡的額定功率，通過這樣的引導和啟發，激發了學生的求知欲望。
篇12
Keywords: grounding resistance influence factors measured value extremely extremely voltage current soil resistivity
中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：
引言：順德位于廣東省的南部，珠江三角洲平原中部，正北方是廣州市，西北方為佛山市中心，東連番禺，北接南海，西鄰新會，南界中山市，順德地處北回歸線以南。屬亞熱帶海洋性季風氣候，日照時間長，雨量充沛，常年溫暖濕潤，四季如春，景色怡人，隨著佛山市的發展，城市建筑物越來越多，對建筑物的防雷裝置的接地電阻也非常重要的。本文對防雷裝置內接地電阻測量的方法寫了幾點要求，供大家參考。
1影響接地電阻測量值的因素
1.1土壤電阻率的影響
土壤含水量為15％時，電阻率顯著低。當土壤含水量增加時，電阻率急劇下降；當土壤含水量增加到20％－25％時，土壤電阻率將保持穩定；當土壤溫度升高時，其電阻率下降。土壤電阻率這些特性在實際檢測工作中有重要的實用意義。一年之中，在同一地點，由于氣溫和天氣的變化，土壤中含水量和溫度都不相同，土壤電阻率也不斷的變化，其中以地表層最為顯著。所以接地裝置埋得深一些（濕度和溫度變化小），對穩定接地電阻有利，通常最少埋深0.5-1.0m。至于是否應埋更深，那就要看更深得土壤電阻率是否突變，在均勻土壤電阻率的情況下，根據有些防雷專家的計算，埋得太深對降低接地電阻值不顯著；在很多地方深層土壤電阻率很高，埋得太深反而會使接地電阻值增加，同時也增加接地工程成本。
1.2儀器自身的因素
在檢測大型地網時，依據其工作原理，理論計算和實踐證明：電壓表內阻大于或等于電壓輔助地極散流電阻的50倍時，誤差則會小于2％，測量所用的電壓表、電流表、電流互感器等的準確級，不應低于0.5級。測量時電壓級引線的截面不應小于1.0-1.5mm2；電流極引線的截面積，以每平方毫米5A為宜，并要求接地體的引線需除銹處理，接觸良好，以免測量誤差。
1.3測量方法因素
一般情況下，三極法測試接地電阻中被測接地極、儀表的電壓極和電流極三者間的相互位置和距離，對于接地電阻結果有很大影響。在施工現場，往往是哪里能打下電壓極、電流極就往哪里打，這樣就不能保證測量數據的準確性[1]
1.4環境因素的影響
早期建筑物結構比較混亂，接線零亂，有時零地電壓差甚至在100V以上，被測試接地裝置帶有漏電流和雜散電流。由于地阻儀測量時回路一般為小電流，當測量回路中有干擾電流時，就會在測試線路上疊加交流信號，直接影響到接地電阻的測量誤差。
檢測接地電阻時的電壓、電流極的放置方向和距離對測量值影響很大，通常表現為隨著方向和距離不同，數值也不一樣。在檢測加油站及高層建筑物接地電阻及靜電接地電阻時，埋入地下的金屬（油、氣）管道和接地裝置以及金屬器件的布置不是很正確的在建筑圖紙上標出。由于地下金屬管道的存在，實際上改變了測量儀各極的電流方向，如果同一場地存在不同的土壤電阻率，甚至會引起測量值出現負值的現象。
1.5 人為操作因素的影響
在檢測高層建（構）筑物天面接閃器、電氣設備或金屬物體的接地電阻時，測試導線（接地線）從大樓頂接到地面的地阻儀上，測試線很長。除了要考慮增長的測試線所增加阻抗、感抗和線阻外，還應該考慮在很長的導線所包圍面積里由于干擾信號電流引起的磁通量變化所產生的干擾電動勢。接地導線接觸不良也會影響接地電阻測量值。
1.6季節因素
接地電阻的測試應在土壤電阻率最大時期進行，即在夏季土壤最干燥時期和冬季土壤冰凍時期進行，且每次檢查測試都要將情況逐點記錄在冊，不宜在雨天或雨后進行（土壤含水量增高），以免產生誤差，接地電阻值在一年四季時，要用公式進行季節修訂。
2排除方法
2.1由于接地電阻測試儀是通過鐵釬發射和接收電流來測試地體的地電阻，所以兩鐵釬之間及兩釬與接地體之間距離太近將產生相互干擾，并由此產生誤差。因此，在測量時，接地體、電壓極、電流極應順序布置，三點成直線，彼此相距5－10m，盡量減小誤差[2]。
2.2紅黃鐵釬插地深度應大于鐵釬長度的1/4，否則，將產生測量誤差。因此，在測量時應盡量將鐵釬打深。
2.3被測接地極在“公用地”情況下，因設備絕緣不好或短路，引起接地裝置對地產生一定的地電壓。測量時可引起指針左右擺動，使讀數不穩定。此時應斷電進行檢測，或有斷接卡的地方斷開進行檢測，避免地電壓對檢測的影響。
2.4接觸不良。被測物體生銹或者檢測線折斷時，檢測時會發現時斷時通或者電阻較大的現象。此時應首先除銹，如果仍不能排除，用萬用表的電阻檔檢查檢測線的導通性。
2.5檢測高層建筑時，使用線過長、過粗，使線阻和感應電壓增大而引起測量誤差。此時應使用線阻比較低的導線，盡量減小測量誤差。
2.6當所測的地方有墊土或沙石等材料時，因上下兩層土壤電阻率不同而引起測量誤差。此時應打深鐵釬，使它和墊層下的土壤充分接觸或避開墊土層，使測量誤差減小。
2.7當所檢測的接地裝置和金屬管道等金屬物體埋地比較復雜時，可能會改變測量儀器各極的電流方向而引起測量不良或不穩。此時應首先了解接地體和金屬管道的布局圖，選擇影響相對較小的地方進行測量。
2.8因地表存在電位差或強大電磁場而引起測量不準確。此時應盡量遠離電位差大的地方或強大磁場的地方，如不可避免，應相對縮短檢測線，減小測量誤差。
2.9未按說明書操作，儀器有故障沒有及時維修，儀器不準確或長期沒有鑒定等因素，也會引起測量誤差。
參考文獻:
[1]董小豐.接地電阻值測試的影響因素.第六界中國國際防雷論壇論文摘編.2007:667.
[2]中國建筑東北設計研究院.民用建筑電氣設計規范[M].北京.中華人民共和國建設部.2002：220.
篇13
一、電工實驗室的安全問題分類
電工實驗室的安全問題同其他類似實驗室一樣，分為兩個部分：實驗者的人身安全和實驗室設備安全。
1.實驗者的人身安全
在所有的實驗室中，實驗者的人身安全總是要放在第一位的。在電工實驗室中，實驗者的不安全隱患主要是觸電。根據觸電電流的大小不同，人體受到的傷害也不盡相同，從肌肉抽搐到灼傷、炭化，直至心臟停跳及死亡。所以在實驗室安全建設方面，防止觸電及觸電保護總是最重要的問題。
2. 實驗設備的安全
在保證實驗者安全的基礎上，實驗設備的安全也是非常困擾實驗室管理者的一個問題。在每學期的實驗過程中由于各種原因導致儀器、儀表、電源、元器件、開關的損壞現象都比較高。面對這一情況，教育部組織的高校基礎課實驗室評估中，把電工實驗儀器的完好率要求僅定在80%這個較低的水平上。這個評估數據完全是對于電工實驗高損壞率的無奈。
二、影響實驗室安全的因素
1.安全意識問題
電工實驗室所有的實驗都是要由人來操作完成的，所以實驗者的安全意識對于實驗室安全起著至關重要的作用。根據2002年教育部的《學生傷害的損害賠償》第四條規定：學校舉辦者應當提供符合安全標準的校舍、場地，其它教育、教學設施和生活設施。因此，電工實驗設課應該“符合安全標準”。根據這一要求，現有的電工實驗室總是加裝了全套的安全保護措施，比如加裝漏電、開路、短路、過量程等保護裝置；直流穩壓電源采取過壓、過流、過熱保護等安全措施。甚至連學生使用的導線都換成了安全插頭式，根本沒有裸露的金屬部分。所以雖然電工實驗室存在著對人體產生傷害的可能性，但是隨著各種安全措施的應用，實驗者在實驗室中基本上不會遇到嚴重的觸電事故。實驗室這樣長時間的安全運行，在實驗者的安全意識培養上產生了很大的負面作用。因為在實驗過程中，學生往往不會注意到這些幕后的措施，如果實驗教師也沒有向學生指出，那么學生就會想當然認為電工實驗是很安全的，這就造成學生的安全意識總是很低，因為他們看不到安全事故造成的后果，也就無法對工頻市電交流電產生“敬畏”的心理。這種情況造就了很多非常“大膽”的學生，他們在操作中基本沒有培養起安全意識，在畢業后的生產領域，這樣的學生會非常令用人單位頭疼。最極端的例子是企業向學校反映，一位畢業生在車間供電故障的情況下，非常“主動”地在沒有切斷輸入電壓的情況下準備拆卸車間用35kV變壓器，如果不是發現及時，其后果將不堪設想。
2.操作技能
實驗者在電工實驗室的操作技能包括對基本儀器儀表和器件性能和使用規范的了解；遵循組裝電路過程中的操作要求；線路故障的分析與排除等。如果實驗者的操作技能不合格，往往會對實驗設備造成很大的傷害。比如選擇錯誤測量電表的量程，在使用時非常容易引起內部部件燒毀；或者干脆就是錯誤使用電表，如將電流表和電壓表弄混，在市電220V或者380V的情況下，肯定燒毀。操作中的另一類錯誤主要體現在復雜線路連接錯誤上，比如電動機的降壓啟動控制，其電路非常復雜，連接錯誤很容易形成短路，造成斷路器跳閘，或者燒壞控制裝置觸點。
3.設備老化
設備老化也是影響實驗室安全的一個重要問題。比如在電源中，由于電壓或者電流旋鈕損壞，造成電壓或者電流不匹配，或者時間繼電器的老化造成控制電路無法正常工作等。
三、教學中采取的對應措施
1.演示違規操作的后果
針對學生中普遍存在的對實驗安全的麻痹思想，在教學中，使用了一種“事故教學方法”。具體來說，在教師的演示試驗中，預先設置電路中的一個錯誤，比如把一個電容放置在遠超過其額定電壓的電路中，工作一段時間后，由于電容器過壓產生爆裂，會有比較大的像爆炸一樣的聲音，這樣會使聽課的學生“嚇一跳”，給學生以非常深刻的印象。等到學生平靜下來后，再引導學生對電路進行詳細的分析，找出問題所在，進而改進電路，排除故障。這一方法中最重要的是要有非常明顯的故障現象，這樣才能給學生很深刻的印象。此外，教學中還可以搜集一些網絡上的人員觸電的視頻給學生放映，通過這樣看似“可怕”的視頻來給學生灌輸對電的“敬畏”的心理。同時還要對學生進行觸電急救方面的常識教育。通過這些方法可以使學生能夠主動地提高自身的安全意識，使學生在進行電工實驗時總是顯得很“嚴肅”。不過這種教學方法在實踐中對教師的心理素質也是一種考驗，應該由不同的教師進行適合自己的演示設計。
2.強調操作規范
（1）要求學生能夠正確識讀電氣原理圖。只有正確識讀電路圖，才能避免盲目接線，錯誤接線。具體做法是，實驗開始前要求學生通過對電路圖的解讀，能夠對各個元件的動作過程及其作用準確無誤地敘述，不發生任何錯誤。比如在電動機的降壓啟動控制電路中，要求學生能夠給出電路中每一個按鍵按下識圖中各個接觸器、繼電器的動作過程，作用，以及電路中的保護、電機的運行狀態等。此外還要求學生能夠在電路圖中正確區分主電路、控制電路等。
（2）訓練學生對電路進行檢測，避免發生事故。一般使用“電阻法”來在供電前排除故障，使用萬用表的電阻檔測量電路在各個狀態下的電阻，即連接兩根電阻表筆到待測量電路的兩端，然后逐一改變其中控制元件的狀態，來觀察電阻的變化，如有電阻數值與預期不符，則要分析原因，排除故障。這樣檢查完畢后，應該不存在短路情況，如果通電后電路不動作，或者動作與預期不符，則可使用電壓表測量各個元件電壓值是否與預期相符，進而排除故障。
（3）接線時要注意一些具體的細節。比如要嚴格區分相線和零線，保證開關安置在相線上；絕對不帶負載改變線路；在帶電操作中，身體絕不直接接觸線路中金屬裸露部分，不管電壓多高多低；實用工具改裝線路時要避免同時接觸兩根導線頭；注意電壓表的并聯，電流表的串聯；在進行電機實驗時，絕對不準用身體觸碰旋轉中的電機轉軸、女生的長頭發必須盤起來等等。這些細節都需要在大量的實踐環節中不斷地要求學生注意，如有違反，教師需要予以嚴肅的批評。
（4）實驗中的團隊配合。實驗中每組學生需要統一對電路的認識，由一人主導，其他人配合。在連接簡單線路時由一人連接，其他人監督并配合，切忌幾個人七手八腳同時連接。對于復雜電路，可以將電路分成幾個模塊，分別連接，然后再組合，組合后，同組同學相互檢查對方連接是否正確。操作時要注意操作者之間保持一定距離。絕對禁止當一人正在操作線路時，其他人隨意打開電源。電源打開時一定要確認同組實驗者的狀態，保證安全的情況下才能加載電壓。
通過以上幾個方面的訓練，讓學生了解到，雖然電很可怕，有危險，但是只要規范操作，就完全能夠保證自己和實驗設備的安全。
3.加強設備的保護力度
國家教育法第七十三條規定：教育教學設施有危險，而不采取措施，造成人員傷亡或者重大財產損失的，要依法追究刑事責任。所以為了保護學生，保護實驗設備，需要大力加強安全防護措施。在實驗室的總的電源輸入部分，要加裝三相熔斷器、總控制開關、空氣斷路器、隔離變壓器等保險設備。確保低壓中性點接地，所有在故障情況下可能帶電的金屬部分，如電機外殼、各種儀器設備的金屬外殼等盡可能采取接零保護措施。但是為了不影響學生安全意識的培養，以上這些安全措施應該能夠讓學生直觀地看到、感受到。
四、實驗室運行中的安全管理
