第一篇：西安交大物理仿真實驗實驗報告

西安交通大學(xué)實驗報告

第 第 1

頁(共 共 10

頁)課程:_ ＿_ ＿_ 大學(xué)物理實驗_ ＿__實? 實 驗 日 日

期 期 ：０14

年

月

30日 日 專業(yè)班號______ 組別__ 無___

交 報 告 日 期 ：

：１2 年月

日 姓 姓

名 名___ 學(xué)號______

報 告 退 發(fā) ：

（訂正、重做）

同 同 組 者____ ＿_________ ＿________ ＿_ ＿＿_

教師審批簽字：

：

實驗名稱：

超聲波測聲速 一、實驗?zāi)康? 1、了解超聲波得產(chǎn)生、發(fā)射、與接收方法；

2、用駐波法、相位比較法測量聲速。

二、實驗儀器：

SＶ—DH 系列聲速測試儀,示波器，聲速測試儀信號源。

三、實驗原理: 由波動理論可知，波速與波長、頻率有如下關(guān)系:v = ｆ λ,只要知道頻率與波長就可以求出波速。本實驗通過低頻信號發(fā)生器控制換能器,信號發(fā)生器得輸出頻率就就是聲波頻率。聲波得波長用駐波法(共振干涉法)與行波法（相位比較法)測量。下圖就是超聲波測聲速實驗裝置圖.1、駐波法測波長 由聲源發(fā)出得平面波經(jīng)前方得平面反射后,入射波與發(fā)射波疊加，它們波動方程分別就是:

疊加后合成波為: 振幅最大得各點稱為波腹，其對應(yīng)位置：

振幅最小得各點稱為波節(jié)，其對應(yīng)位置：

因此只要測得相鄰兩波腹(或波節(jié))得位置 Xｎ、Ｘn—1 即可得波長。

2、相位比較法測波長 從換能器 S1 發(fā)出得超聲波到達接收器 S2，所以在同一時刻 S１與 S2 處得波有一相位差：。因為 x 改變一個波長時,相位差就改變２π。利用李薩如圖形就可以測得超聲波得波長。

四、實驗內(nèi)容 1.接線

２.調(diào)整儀器 （１)示波器得使用與調(diào)整 使用示波器時候，請先調(diào)整好示波器得聚焦。然后鼠標單擊示波器得輸入信號得接口,把信號輸入示波器.接著調(diào)節(jié)通道 1,2 得幅度微調(diào)，掃描信號得時基微

調(diào)。最后選擇合適得垂直方式選擇開關(guān)，觸發(fā)源選擇開關(guān)，內(nèi)觸發(fā)源選擇開關(guān),Auｔｏ—Nｏrm-Ｘ－Y 開關(guān),在示波器上顯示出需要觀察得信號波形。輸入信道得信號就是由實驗線路得連接決定得。

(２）信號發(fā)生器得調(diào)整 根據(jù)實驗得要求調(diào)整信號發(fā)生器，產(chǎn)生頻率大概在 35ＫHz 左右,幅度為 5Ｖ得一個正弦信號。由于本實驗測聲速得方法需要通過換能器（壓電陶瓷）共振把電信號轉(zhuǎn)為聲信號,然后再轉(zhuǎn)為電信號進行得，所以在開始測量前需要調(diào)節(jié)信號得頻率為換能器得共振頻率。在尋找共振頻率時,通過調(diào)節(jié)信號發(fā)生器得微調(diào)旋鈕,觀察示波器上信號幅度就是否為最大來逐步尋找得。

（3）超聲速測定儀得使用 在超聲速測定儀中,左邊得換能器就是固定得,右邊得換能器就是與游標卡尺得滑動部分連接在一起得。這樣，左右換能器間得距離就可以通過游標卡尺來測量出來,在上圖得下半部分就是一個放大得游標卡尺得讀數(shù)圖。

3。實驗內(nèi)容

尋找到超聲波得頻率(就就是換能器得共振頻率)后，只要測量到信號得波長就可以求得聲速。我們采用駐波法與相位比較法來測量信號波長：

(1）駐波法

信號發(fā)生器產(chǎn)生得信號通過超聲速測定儀后，會在兩個換能器件之間產(chǎn)生駐波。改變換能器之間得距離(移動右邊得換能器）時,在接收端（把聲信號轉(zhuǎn)為電信號得換能器)得信號振幅會相應(yīng)改變。當(dāng)換能器之間得距離為信號波長得一半時,接受端信號振幅為最大值。

實驗中調(diào)節(jié)示波器得垂直方式選擇開關(guān),觸發(fā)源選擇開關(guān),內(nèi)觸發(fā)源選擇開關(guān),Ａuｔo-Ｎorm-X-Ｙ開關(guān)，使屏幕上顯示出接受端信號，圖見前面“調(diào)整儀器”中“示波器得使用與調(diào)整”部分。然后,一邊移動右邊換能器，一邊觀察示波器上得信號幅度。當(dāng)信號幅度為最大值時,通過放大得游標卡尺讀出此時換能器間得距離。兩個相鄰得信號幅度最大時換能器間得距離差就就是波長得一半。

（２）相位比較法

由于兩個換能器間有距離,這樣在兩個換能器處得信號有一相位差。當(dāng)換能器間距離改變一個波長時,相位差改變 2p。

實驗中調(diào)節(jié)示波器得垂直方式選擇開關(guān),觸發(fā)源選擇開關(guān)，內(nèi)觸發(fā)源選擇開關(guān),Ａｕｔo-Norm－Ｘ-Y 開關(guān)，使屏幕上顯示出兩個換能器端信號產(chǎn)生得李撒如圖（見圖１1）.然后,一邊移動右邊換能器，一邊觀察示波器上得李撒如圖。當(dāng)觀察到兩

個信號得相位差改變 2 時，通過放大得游標卡尺讀出此時換能器間得距離.五、注意事項：

1.確保換能器 S1 與 S2 端面得平行。

2。信號發(fā)生器輸出信號頻率與壓電換能器諧振頻率 f0 保持一致.六、實驗經(jīng)過及數(shù)據(jù)記錄: （1）駐波法測聲速

連線如圖

調(diào)節(jié)各儀器到如下圖所示狀態(tài)（所示波峰峰值最大）:

讀數(shù)：３、９8mｍ

； 再調(diào)節(jié)聲速測試儀,使所示波峰峰值重新達到最大

讀數(shù)：9、2８ｍm

； :示所下如錄記，據(jù)數(shù)組多出讀，推類此以?1４、36ｍm

19、５4ｍm

２４、88mm

２９、98mm

35、28mｍ

40、4２mm

４5、６6mm

50、７4mｍ

５５、94mm

61、12mm

66、３６mm

７1、56mｍ

７6、８2mｍ

81、9８ｍｍ

8７、14ｍm

92、34mm

97、66mm

10２、76mm

108、０4mm

1１3、12mm

(2）相位比較法

連線如圖

調(diào)節(jié)各儀器到如下圖所示狀態(tài)：

讀數(shù)：9、2０mm

； 再調(diào)節(jié)聲速測試儀，使所示波型與前一次相同：

讀數(shù):19、６2mm

； 以此類推，讀出多組數(shù)據(jù),記錄如下:

３0、00ｍm

４0、4２mm

５0、８2mm

61、1８ｍm

７１、6２ｍm

82、00mm

92、４2mm

10２、82ｍm

113、18mm

123、５8mm

七、數(shù)據(jù)處理: （1）駐波法

（3、９8ｍm—9、28ｍm－14、３6mm—19、5４ｍm－24、88mｍ—２9、9８mm－3５、２8mm—４0、４2mm—４５、6６mm-5０、74ｍm－55、94mm＋6１、12mm+66、３６ｍｍ+71、56ｍｍ＋7６、８2mm＋81、９８mm+8７、１4mm+9２、34mｍ+97、66ｍm +102、7６mｍ+10８、04mm +113、1２mm)／

121=5、20mm

(2)相位比較法

(9、２0ｍm-1９、6２mm—30、０0mm－40、4２mm-5０、82ｍm－61、18mm+７１、62mm＋8２、00mｍ +92、４2mm+102、8２mm+113、18ｍm +123、５8mm）

/３6= 10、４0mm

八、實驗總結(jié)（包括誤差分析、結(jié)論、建議等）

結(jié)論：通過超聲波之間得干涉,可以通過測量與計算得到聲速得值。

誤差分析：

（設(shè)室溫為 2５攝氏度。）

百分誤差)／346、２8=5、11％ 誤差可能得原因：

1、在實驗進行得過程中,每次依照所示波調(diào)節(jié)聲速測試儀時，都只能靠肉眼察，所以無法準確調(diào)到適當(dāng)位置,存在較大誤差。

2、聲速測試儀信號源輸出得波形可能不就是我們想象得那么精確，導(dǎo)致最后所測聲速偏大。

建議：多做幾次，求平均值。

九、思考題 1.固定距離，改變頻率,以求聲速.就是否可行？

答:可行。

在距離 l 一定時，均勻地改變頻率，使所示波峰峰值達到最大亦可得聲速。

２。各種氣體中得聲速就是否相同？為什么？

答：不同.我們知道通常情況下氣體聲速,不同得氣體具有不同得分子量與氣體密度,聲波得傳播速度不同.

第二篇：物理仿真實驗報告

物理仿真實驗報告

良導(dǎo)體熱導(dǎo)率的動態(tài)法測量

日期

年 月 日

姓名

學(xué)號

班級

學(xué)院

評分

教師簽名

實驗簡介：

在測量熱導(dǎo)率的實驗中，最普遍采用的方法是穩(wěn)態(tài)法，即在保持被測樣品各點溫度不隨時間變化的情況下測量熱流，然后求出熱導(dǎo)率，這種方法實驗條件要求嚴格不易測準．而動態(tài)法就將難于測準的熱學(xué)量的測量轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀诇y準的長度測量，從而顯著降低測量誤差．

實驗原理：

實驗采用熱波法測量銅、鋁等良導(dǎo)體的熱導(dǎo)率。簡化問題，令熱量沿一維傳播，周邊隔熱,如圖1所示。根據(jù)熱傳導(dǎo)定律，單位時間內(nèi)流過某垂直于傳播方向上面積A的熱量，即熱流為為截面積，文中?T?x?p?t??kA?T?x(1)，其中K為待測材料的熱導(dǎo)率，A是溫度對坐標x的梯度,負號表示熱量流動方向與溫度變化

?q?t?q?t?T?x22方向相反．dt時間內(nèi)通過面積A流入的熱量dq=[()x?()x?dx]dt?kAdxdt

若沒有其他熱量來源或損耗，據(jù)能量守恒定律，dt時間內(nèi)流入面積A的熱量等于溫度升高需要的熱量。dq=(c?Adx?T?t)dt,其中C，ρ分別為材料的比熱容與密度。所以任一時刻棒元熱?T?t?k?T?x22平衡方程為C?dxdx(2)由此可得熱流方程

?T?t=D

?T?x22(3)其中D=

kC?稱為熱擴散系數(shù)．式（3）的解將把各點的溫度隨時間的變化表示出來，具體形式取決于邊界條件，若令熱端的溫度按簡諧變化，即T=T0?Tmsin?t(4)其中Tm是熱端最高溫度，?為熱端溫度變化的角頻率。另一端用冷水冷卻，保持恒定低溫，則式（3）的解也就是棒中各點的溫度為??2DT=T0??x?Tmex?sin(?t??2Dx)(5), 其中T0是直流成分，是線性成分的斜率，從式（5）中可以看出：

1)熱端(x=0)處溫度按簡諧方式變化時，這種變化將以衰減波的形式在棒內(nèi)向冷端傳播，稱為熱波．

2)熱波波速：V=2D?(6)3)熱波波長：??2?2D?(7)因此在熱端溫度變化的角頻率已知的情況下，只要測出波速或波長就可以計算出 D．然后再由D=2kC?2計算出材料的熱導(dǎo)率K．本實驗采用.式（6）可得V2?2kC??則k=VC?4?f?VC?4?T(8)其中，f、T分別為熱端溫度按簡諧變化的頻率和周期．實現(xiàn)上述測量的關(guān)鍵是：1)熱量在樣品中一維傳播．2)熱端溫度按簡諧變化．

實驗儀器：實驗儀器結(jié)構(gòu)框圖見圖2(a)，該儀器包括樣品單元，控制單元和記錄單元三大部分．實際儀器由兩種工作方式：手動和程控．他們都含樣品單元和控制單元，不同的只是記錄單元．前者用高精度x-y記錄儀，后者用微機實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制、數(shù)據(jù)的采集、記錄和繪圖，儀器主機由用絕熱材料緊裹側(cè)表面的園棒狀樣品（實驗取銅和鋁兩種樣品）、熱電偶列陣（傳感器）、實現(xiàn)邊界條件的脈動熱源及冷卻裝置組成。

實驗操作：

1． 打開水源，從出水口觀察流量，要求水流穩(wěn)定。2． 打開電源開關(guān)，主機進入工作狀態(tài)。3． “程控”工作方式。

實驗數(shù)據(jù)：

銅樣品：銅的比熱C：385

?K 密度?：8.92×103 Kg/m3

鋁樣品：鋁的比熱C：906J/Kg?K 密度?:2.702×103Kg/m3

思考題：

1．如果想知道某一時刻t時材料棒上的熱波，即T~t曲線，將如何做？請畫出大概形狀。答：觀察測量狀態(tài)顯示中的運行時間，到待測時間，恩下操作欄中的暫停鍵即可得到某時刻材料棒上的熱波。

2．為什么較后面測量點的T~t曲線振幅越來越??？

答：高次諧波隨距離快速衰減，所以較后面測量點的的T~t曲線振幅越來越小。

第三篇：大學(xué)物理仿真實驗實驗報告

大學(xué)物理仿真實驗實驗報告

實驗名稱：空氣比熱容測定

學(xué)院：機械工程學(xué)院

專業(yè)班號：車輛11

姓名：劉娟娟

學(xué)號：2110105001

第四篇：西南交大模電實驗仿真波形

閉環(huán)反饋放大電路

開環(huán)負反饋放大電路

溫度控制器

無滯后比較器 Vref=0

Vref=1V

方波 三角波發(fā)生器

低頻壓控振蕩器

Vt=12v，二極管反向

第五篇：仿真實驗報告

仿真軟件實驗

實驗名稱：基于電滲流的微通道門進樣的數(shù)值模擬

實驗日期：2013.9.4一、實驗?zāi)康?、對建模及仿真技術(shù)初步了解

2、學(xué)習(xí)并掌握Comsol Multiphysics的使用方法

3、了解電滲進樣原理并進行數(shù)值模擬

4、運用Comsol Multiphysics建立多場耦合模型，加深對多耦合場的認識

二、實驗設(shè)備

實驗室計算機，Comsol Multiphysics 3.5a軟件。

三、實驗步驟

1、建立多物理場操作平臺

打開軟件，模型導(dǎo)航窗口，“新增”菜單欄，點擊“多物理場”，依次新增：“微機電系統(tǒng)模塊/微流/斯 托 克 斯 流（mmglf）”

“ACDC模塊/靜態(tài)，電/傳導(dǎo)介質(zhì)DC（emdc）”

“微 機 電 系 統(tǒng) 模 塊/微流/電動流（chekf）”

2、建立求解域

工作界面繪制矩形，參數(shù)設(shè)置：寬度6e-5，高度3e-6，中心（0,0）。復(fù)制該矩形，旋轉(zhuǎn)90°。兩矩形取聯(lián)集，消除內(nèi)部邊界。5和9兩端點取圓角，半徑1e-6。求解域建立完畢。

3、網(wǎng)格劃分

菜單欄，網(wǎng)格，自由網(wǎng)格參數(shù)，通常網(wǎng)格尺寸，最大單元尺寸：4e-7。

4、設(shè)置求解域參數(shù)

求解域模式中，斯托克斯流和傳導(dǎo)介質(zhì)物理場下參數(shù)無需改動，電動流物理場下，D各向同性，擴散系數(shù)1e-8，遷移率2e-11，x速度u，y速度v，勢

能V。

5、設(shè)置邊界條件

mmglf—入口1和7邊界“進口/層流流進/0.00005”

出口5和12邊界“出口/壓力，粘滯應(yīng)力/0”；

emdc—入口1和7邊界“電位能/10V”

出口5和12邊界“接地”

其余邊界“電絕緣”；

chekf—入口1“濃度/1”，7“濃度/0”

出口5和12“通量/向內(nèi)通量-nmflux_c_chekf”

其余邊界“絕緣/對稱”。

6、樣品預(yù)置

（1）求解器參數(shù)默認為穩(wěn)態(tài)求解器，不用修改。

（2）求解器管理器設(shè)置求解模式：初始值/初始值表達式，點變量值不可解和線

性化/從初始值使用設(shè)定。

（3）首先求解流體，對斯托克斯流求解，觀察求解結(jié)果，用速度場表示。

（4）再求解電場，改變求解模式，點變量值不可解和線性化/當(dāng)前解，對傳導(dǎo)介

質(zhì)DC求解，觀察求解結(jié)果，用電位能表示。

（5）再求解電動流，不改變求解模式，觀察求解結(jié)果，用電動流濃度表示。

7、樣品上樣

（1）改變emdc進口，邊界7電位能由10改為3。對傳導(dǎo)介質(zhì)DC求解，結(jié)果用

電位能表示。

（2）改變chekf進口，7邊界改為“通量/向內(nèi)通量-nmflux_c_chekf”

；求解域

中x速度和y速度改為0去除載流作用；求解器設(shè)置改為瞬態(tài)求解器，時間改為“0:0.00001:0.00001”。求解模式全部使用當(dāng)前解，對電動流求解，結(jié)果用濃度表示。

再求兩次解，完成上樣。

8、分離樣品

（1）改變chefk進口，7邊界“濃度/0”，1邊界“濃度/-nmflux_c_chekf”。

（2）改變cmdc進口，7邊界“電位能/10”，1邊界“電位能/3”。

（3）重新求解電場。求解模式為初始值表達式和當(dāng)前解，對傳到介質(zhì)DC求解，結(jié)果用電位能表示。

（4）樣品分離求解。求解模式全部為當(dāng)前解，對電動流求解，結(jié)果用濃度表示。

四、實驗結(jié)果

五、討論

在本次試驗中，每一步操作都必須嚴格正確，而且參數(shù)的把握也一定要

到位，只有對每一步的設(shè)置做到精確無誤，才能保證最后的實驗結(jié)果。我在樣品上樣時一直未能獲得良好的上樣結(jié)果，發(fā)現(xiàn)對瞬態(tài)求解器的時間比例進行修改，可以獲得良好上樣結(jié)果，同時，在樣品分離改變chefk左進口濃度時發(fā)現(xiàn)修改數(shù)值導(dǎo)致結(jié)果錯誤，遂未修改濃度，得到了正確結(jié)果。因此，一定要在實驗時對參數(shù)正確設(shè)置。

通過對仿真實驗課程的學(xué)習(xí)，及本次試驗，我體會到仿真技術(shù)對于實驗的幫助非常巨大，使得實驗室進行的許多實驗可以通過計算機模擬直接完成，節(jié)省了資源消耗，并極大地提高了實驗效率。本課程的學(xué)習(xí)也讓我了解到了仿真及建模技術(shù)的要領(lǐng)。我也基本掌握了Comsol Multiphysics

這款軟件，我相信在今后我會將我對本課程的學(xué)習(xí)運用到實際中。