电位差计的使用
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电位差计的使用范文第1篇
关键词：电位差计；补偿法；电流；电阻；二极管；系统误差
中图分类号：O361.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3198(2009)10-0290-01
1 绪论
电位差计是通过与标准电势源(一般为饱和型或不饱和型标准电池)的电压进行比较来测定未知电动势的仪器。由于电路设计中采用补偿法原理，使被测电路在实际测量时通过的电流强度为零，从而达到非常高的测量准确度。
大学电位差计实验是物理学重要的基础实验，是很多高校必做的电学实验。但是，随着科学技术的进步，数字式仪表的发展，高内阻，高灵敏度的仪器不断的出现，在许多测量场合，逐步取代了电位差计的应用，目前，做电位差计实验，把主要精力放在掌握该仪器的使用上，显然落后于现实。但是，电位差计这一典型的物理实验仪器所采用的补偿法原理，仍是一种十分可贵的实验方法。它不仅在历史上有着十分重要的意义，现在乃至将来仍然是借鉴的好方法。
补偿法是精确测量电压的一种测量方法，如图一所示的电路可以用来测定未知的电动势，图中Ex是被测电动势，EN是可以调节的已知电源。如调整EN值使回路中检流计指示零值(即回路里电流为零)。则Ex与EN的关系是电动势方向相反，大小相等，故数值上有Ex=EN。这时电路达到电压补偿，这种方法称为补偿法。补偿法由于不消耗被测量的电能而具有较高精确度，在电学测量中电位差计不仅用来测量电源电动势，某段电路上的电位差，还有着广泛的应用，本文着重讨论电位差计的扩展应用。
2 补偿法测电流
将电位差计的电压补偿法原理应用于电流测量中，避免了电流测量中因电表的内阻而引起的测量误差。利用实验室现有仪器设计了一个切实可行的新实验，是个有趣的探索。
待测电流电路如图所示。为了不改变电路状态而实现对电流的测量，还可利用“电流补偿”原理，结合电位差计测电压的方法，实现对电路电流的测量。Rn为己知标准电阻，选择电源电压E并调节电阻R0使电流计G指示零电流值，用电位差计测得标准电阻Rn上的电压降Vn，即可得电流I=Vn／Rn。
3 补偿法测电阻
这种电压补偿的方法又可以用来测电阻，这是电位差计的又一个扩展使用。
利用补偿法测电阻，既能够避免伏安法测电阻由于电表内阻引入的误差，又可以避免电桥法测电阻由于比率臂电阻不精确引人的误差，不失为一种精确测量电阻的方法。
可用一标准己知电阻民与待测电阻串联通电，用电位差计测得Rn和Rx的压降分别为Vn和Vx。由下式求得Rx。
Rx=(Vx／Vn)Rn
当Vn和Vx的测量值超过电位差计“测量补偿电压”En调节范围时。应选择图3分压补偿电路进行测量。
4 利用电位差计描绘二极管特性曲线
电位差计的应用不仅限于常见的电压、电流、电阻测量，作为“补偿法”测量物理量的典型代表，其应用是相当广泛的，而且能取得比较高的测量精确度。伏安法测量二极管特性曲线实验，习惯使用电压表和电流表分别测得二极管两端的电压和流过二极管两端的电流，从而描绘二扳管特性曲线。实际上，这种方法测得的二极管特性曲线有较大的误差，无法忽略电压表和电流表内阻对二极管实际工作状态的影响。利用电位差计，可以获得比较精确的二极管伏安特性曲线。图为二极管正向伏安特性测量电路反向伏安特性测量二极管改变方向，毫安表改为微安表，二极管两端的电压用电位差计测得。同样道理，三极管输入与输出伏安特性的比较精确测量描绘也应该利用电位差计测量原理方法。
5 其他应用
补偿法在完善物理实验设计，减小实验系统误差中的应用也很广泛，比如在物理实验的设计和操作中，会出现由于某些待测物理量分布的不对称或实验设计的操作不对称使系统测量的误差增大的情况，如果对这些不对称的物理量增加对称的测量，将不对称的操作设计成对称的操作，这样就可使不对称在一定条件下变为对称分布，从而使系统误差中的两部分相互补偿而抵消，有效地减小实验的误差。如在固体密度测定中物理天平测量待测物的质量时所用的复称法，就是将常规的“砝码右盘”的不对称操作，用左右各一次的对称操作以抵消天平因不等臂引起的系统误。
电位差计的使用范文第2篇
关键词：便携式双桥；校验仪；非十进电阻；测量
Abstract: The portable electric double bridge calibrator composed with precision low resistance decimal disk and the standard resistance disk test portable bridge, it is a variety of milli-ohmmeter, micro-ohmmeter standard instrument. The key to test it is non-ten into the resistance to better than 3 × 10-5 Uncertainty of measurement in the DC measurement difficult. The paper points out the inapplicability of the resistance box test method, gives four correct test method.Key words: the portable electric double bridge; calibrator; decade resistor; measurement
中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
前言
便携式双桥校验仪是由几个低阻值十进电阻盘组成的测量盘（范围为11×（10~0.01）Ω）和一多只标准电阻器组成的标准电阻盘构成，其准确度在0.01~0.02级之间，测量范围为10~0.01Ω或10-4~103Ω，它不仅是检定便携式双电桥的标准装置，也是检定、各种数字毫欧、微欧计的理想标准器。检定该仪器的主要难点是对非十进小电阻的高精度测量，这涉及较多的理论基础与实践经验，难度较大，在实际检定中往往由于采用了不正确的检定方法而不能达到正确检定的目的。本文分析了双电桥校验仪测量盘的结构，指出了三种不适用的检定方法，并介绍了4种正确检定方法。
1 便携式双电桥校验仪的由来与线路简介
便携式直流电桥的检定是用整体法，即将一标准电阻箱接入被检电桥的测量端，在各个被检示值调电桥平衡后，标准电阻箱的示值即为被检电桥的实际值。便携式单电桥用10×（104~0.01）Ω，比被检电桥高两级的普通电阻箱做标准即可。而便携式双电桥的检定标准就没这么简单了，因为双电桥的基本检测范围是10~0.001Ω（有的扩展至100Ω），我们可以选择电桥最大量程作为全检量程，这样对应的电阻箱示值为×1、× 0.01（或×10）Ω盘，不管电阻箱为0.01或0.02级（它的准确度是以最高等级的测量盘、通常是第I盘的准确度定级的），受开关接触电阻变差等因素的限制，电阻箱在这些盘的误差大多为0.1%~0.5%，无法满足检定双电桥（0.05~2.0级，以0.1级、0.2级居多）的要求，所以生产厂生产出ZY4型（0.01级）、ZX71型（0.02级）便携式双桥校验仪，他们实际上由双刀开关切换一侧电压、电流端子的过渡电阻器作为测量盘和由多只单值标准电阻器组成的标准电阻盘构成，由于把开关接触电阻引入在电压、电流引线中，即在电阻值的定义点之外，所以开关接触电阻不影响它的准确度，因此它们可以做成0.01级、0.02级准确度的校验仪。
2 双桥校验仪标准电阻盘的检定
双桥校验仪标准电阻盘的检定，按同等级的单值标准电阻器检定即可，如用三次平均双电桥或普通的双电桥以0.001级或二等标准电阻为标准，用替代法测量。当然最理想是用直流比较仪式电桥直接测量。
ZY4型校验仪有0.0001Ω，如果没有同标称值的电阻标准，可用0.001Ω电阻标准作标准，在比较仪式电桥或QJ36等优良的0.02级普通电桥上直接测量，该0.0001Ω虽为0.1级，但它低于双电桥基本量程0.001Ω，所以用普通电桥时要仔细测量并修正电桥。当然用普通电桥时最好用比例替代法测量，即把0.1（0.01）Ω和0.01（0.001）Ω电阻标准接在电桥的RS和RX端钮上，平衡电桥，然后将0.001Ω和0.0001Ω替代上二个电阻，再平衡电桥，经过计算即可由三只电阻标准之值及二次电桥读数求出0.0001Ω之值，它消除了电桥的误差。
3 对桥校验仪测量盘检定的误区
对0.01或0.02级、1~0.01Ω校验仪测量盘按普通电阻箱检定是不行的，因为普通电阻箱×1~×0.01Ω盘精度仅为0.1%~5%，×10Ω盘为0.02%~0.05%，其检定标准装置无法胜任0.01~0.02级校验仪测量盘的检定。下列几种方法不适合双桥校验仪的检定。
3.1标准电阻箱法
他们都是普通电阻箱，国内生产最高等级的0.005级ZX78电阻箱其1~0.01Ω盘的标准度均大大低于0.02%，根本无法作标准进行替代检定。
3.2标准电阻电桥法
国产优良的双电桥为0.02级，精度不够，修正后其不确定度约为0.01%，仍不能满足要求。
国产最高等级的单电桥为0.002级的HY2501型，但因单电桥测量受导线电阻、端钮接触电阻及其变差等影响，加上电桥工作在四臂不匹配状态，更无法保证测量准确度。
3.3比较电桥法
比较电桥是专门检定电桥、电阻箱的，但它本质上是单桥四端钮测量，虽然是按电阻的定义值进行测量，但也因各桥臂的不匹配（阻值相差太大），使电桥灵敏度降低，而且该电桥连接标准电阻与被测电阻的导线的阻值测量精度约为（1~2）×10-4Ω，它要从被测电阻读数中减去，这也大大影响了小阻值的测量准确度。
综上所述，上述常用的三种电阻箱测量法均不适合对双桥校验仪测量盘的检定。
4 双桥校验仪测量盘的正确检定方法
4.1直流比较仪式电桥法
它在测量十进与非十进小电阻时，准确度都非常高，是检定双桥校验仪的最佳选择。
将校验仪四个电阻输出端对应接于比较仪电桥初级被测电阻RX的接线端子上，将校验仪步进电阻R为最大的十进盘示值置于10，电桥第I测量盘也相应置于10，取标称值为10R的电阻标准RS接于电桥的次级RS的接线端子上，R≥1Ω时电桥两电流表置于100mA量程，R≤0.1Ω时置于1A量程，按电桥1：1的测量状态开机，在RS消耗功率为0.01~0.02W（0.01W最好）的电流下调好电桥跟踪和零位，并将检流计灵敏度调至变化0.1 C%偏转不低于1mm的状态（C为被检盘的等级指数），然后按11至0的顺序测量，先把RS的相对偏差值放在偏差盘上，则电桥在各被检示值（包括零）时的读数即为被检示值的实际值。电桥工作状态只要磁势≥3AT、电阻上电压≥3mV即可。
4.2直流比较仪式电位差计法
检定校验仪×1Ω以下的测量盘时，将步进值为R的被检十进盘与标称值为10R的电阻标准串联接入电位差计初级电路，流过初级额定电流I1，先用电位差计测出RS的电压US，然后再测出十进盘各示值的电压Uxi，设rs为RS的实际值，则各示值的电阻实际值
rxi=（Uxi/US）rs
为了直读，在测US时，先把测量盘放在与I1rs对应的示值上，调电位差计次级偏差盘平均电位差计，测各Uxi时，保持偏差盘不动，调测量盘使之平衡，则rxi=（Uxi/US）rs=Uxi/I1，例如Ux2=100.00450mV、I1=50mA，则rx2=2.000090Ω。
当检定×0.1Ω以下的十进盘时，一定要用电位差计的×0.1或×0.01量程并电流换向读数，以减小测量误差。检定×0.01Ω十进盘时，应换向测量两次取平均值。
当检定×10Ω测量盘时，因为被测电势将超出电位差计测量上限，所以必须分流初级电流，以使电位差计测量上限覆盖被测电势的最大值。
将10Ω电阻标准器与测量盘串联后，并联在另一10Ω标准电阻或20Ω过渡标准电阻上，注意一定不要用普通电阻箱做并联电阻，因为电阻箱有开关接触电阻变差且其允许功率小，将使阻值不稳定，从而使二分支电流不稳，严重影响测量准确度。
其余的测量方法与×1Ω盘相同。
4.3过渡标准电阻替代法
将与被检校验仪测量盘步进电阻同标称值的有11个元件的BZ11型等过渡标准电阻，先用同标称值电阻标准对每个元件进行替代法检定，求出过渡电阻的累加值，然后用各累加值做标准，在双桥上对被检测量盘各对应值一一进行替代检定。
ZX71型校验仪测量盘C2电流端上串联着未输出的步进电阻，所以过渡标准电阻电流端一定要接在ZX71的P1电位端或C1电流端上，以减小电桥跨线电阻，以接P1端为最好，因为C1端内还包含开关接触电阻。
4.4置换双电桥法
该法在电桥检定规程上已有叙述，不再重复，但该法接线比较麻烦，尽可能少用。
5 小结
总之，双桥校验仪检定的主要难点是非十进小阻值的准确测量，涉及较多的理论基础与实践经验，是直流测量中难度比较大的，应充分重视。
参考文献：
[1]JJG506~87直流比较仪式电桥检定规程。
[2]JJG505~87直流比较仪式电位差计检定规程。
电位差计的使用范文第3篇
【关键词】 甘油三酯酶传感器; 实验教学; 物理学; 医学
实验教学是高等教育尤其是医学高等教育重要的组成部分，实验教学的水平直接与人材培养的质量密切相关。大多数医学院校仅对本科生开设的医学物理学实验课中由于知识结构的限制，鲜有优秀的直接在生物医学中应用的例子;另一方面，医学专业研究生开设的实验课中，虽有大量的现代化仪器，但只是被单纯用作测量工具，学生只要学会操作、读数即可。至于仪器参数如阻抗、带宽、精度等等则不甚了解，而误差分析、系统匹配、仪器分析、改进方向等问题更是无从谈起。这种培养形成的单纯医学思维模式，使得实验教学效果大打折扣。
有鉴于此，我们在全国医学院校中首次尝试在为研究生开设的基础医学实验课程中开设了“甘油三脂酶传感器的研究”实验，运用各学科知识相互渗透进行基础医学实验教学，融合医学与物理学的思维方式、实验方法、实验手段进行基础医学实验教学，培养学生综合运用知识、分析问题和解决问题的能力。使学生真正掌握和领会融合实验，逐步建立综合运用物理学和生物医学的分析思维方法进行实验研究，为其进一步的科学研究奠定较好的实验技术水平。
以下就实验涉及的几个主要方面进行一些探讨。
1 实验原理
本实验涵盖了生物化学、分析化学、物理学等学科的有关理论，这对培养学生综合运用多学科知识、方法分析问题和解决问题非常有益。
脂肪酶在适当条件下能选择性地催化甘油三酯水解成甘油和脂肪酸 ， 生成的脂肪酸将快速引起酸度计电极电位发生改变 。 这种电极电位的改变(ΔE)与 甘油三酯浓度(CTG)的对数值呈线性关系，即ΔE = klgCTG (k 在一定条件下是常数)。
酸度计是一种基于电位分析法原理用于测量溶液pH值(或电极电位)的测量仪器。
电位分析法是建立在Nernst(能斯特)方程基础上的一类电化学分析方法，即在一定的实验条件下，电极电位与溶液中待测离子的活度(对于稀溶液即浓度)成定量关系：
E=E+RTnF ln αoxαred (能斯特方程)
式中：E为平衡时电极电位; E为标准电极电位; αox、αred分别为电极反应中氧化态和还原态的活度; n为电极反应中的电子得失数; T为热力学温度; R为摩尔气体常数; F为法拉第常数。
测量时，将一支电极电位与被测物质活度(或浓度)有关的电极(称作指示电极)和另一支电极电位已知且一定条件下保持恒定的电极(参比电极)一起插入待测溶液中，组成一个化学电池，在零电流条件下测定两电极间的电位差，根据能斯特方程即可求出被测离子浓度。
在酸度计中一般用玻璃电极作为指示电极，甘汞电极或银-氯化银电极作为参比电极。
酸度计用来测溶液离子浓度时，根据能斯特方程可推导出电极电位与离子浓度的对数成线性关系：
E=K′±RTnF ln c
其中c为溶液离子浓度。
首先测量一系列已知浓度的标准溶液的电位，作出响应曲线;然后在同样的条件下测量待测溶液的电极电位，由响应曲线就可以求出其浓度。
2 酸度计和电极
尽管绝大多数研究生在本科时都用过酸度计，但掌握程度并不乐观。有一部分学生只是大致知道怎么使用，很多具体细节并不清楚。另一部分学生基本能够掌握操作方法，但并不清楚为什么要如此操作。因此，我们在实验指导中单独增列了仪器介绍，在说明仪器原理的基础上特别解释了一些仪器选择、操作的细节及其原理。
2.1 酸度计和电极的选择
按实验中待测电位差的大小、范围、被测溶液的温度变化范围以及价格等因素综合考虑，我们选择了雷磁pHS3D型酸度计。它的测量范围为-1999～1999mV，分辨率为1mV，被测溶液温度为0～60℃。
目前的酸度计大多使用复合电极，只有一个复合电极接口，而本实验需要玻璃电极和参比电极两个接口，因此需要另外购买一个转接器。
酸度计的主体是一个精密的电位差计，电位差计测量时电路中的电流为零，因此酸度计的输入阻抗一般都要求大于1012Ω ，这在选择电极时需注意考虑。我们选择了雷磁的231型玻璃电极和232型饱和甘汞电极。
2.2 酸度计和电极的使用
① 酸度计使用前需预热30分钟以获得稳定的读数。
② 玻璃电极使用前必须在蒸馏水中浸泡过夜，平时不用时，最好也把玻璃球泡浸泡在去离子水中，以便下次使用时可以简化浸泡和校正的手续。原因: pH球泡是一种特殊的玻璃膜，在玻璃膜表面有一层很薄的水合凝胶层，它只有在充分浸泡后才能在膜表面形成稳定的H+层，与溶液中的H+具有稳定的良好响应。若浸泡不充分，则测量时响应值会不稳定、漂移。
③ 饱和甘汞电极在不用时，可用橡皮套将下端毛细孔套住或浸在3mol/L的KCl溶液中。
④ 玻璃电极的内电极与球泡之间不能存在气泡;饱和甘汞电极中的KCl溶液要浸没内部小玻璃管的下口，并且在弯管内不允许有气泡将溶液隔断;电极中若有气泡可轻甩让气泡逸出。
⑤ 玻璃电极下端的玻璃球膜极易破碎，切忌与硬物碰撞。
⑥ 玻璃电极和饱和甘汞电极测完一个溶液之后，由于电极上多少粘了一些油，可先用加热的蒸馏水冲洗电极，再用滤纸吸干水珠，随后放入加热的缓冲液中5分钟， 再用滤纸吸干水珠，然后才能测定下一个溶液。测量时依次从低浓度测到高浓度。
3 酶和底物
在酶促反应中，酶和底物无疑是最重要的因素。综合考虑各种因素，本实验的脂肪酶使用购自Sigma的纯酶，酶活力>100000U/g;底物使用分析纯的橄榄油。
3.1 酶和底物的浓度
由Nerst公式知，在一定条件下，电极电位ΔE与lnc(c为底物浓度)成正比关系。那么，是不是在任何情况下二者都成正比关系呢?不是的。一般有一个线性范围，大约为10-1～10-6mol/L，由于还有其它因素的影响，具体数据一般由实验测定。学生在实验后先将数据画在坐标纸上，再选择线性部分作出响应曲线。
酶促反应时间通常依酶的浓度、活性与底物的浓度、纯度而定。根据酶促反应动力学原理，反应体系中当酶浓度饱和时，反应速度随底物浓度的增加而加快;当反应系统中底物的浓度足够大时，酶促反应速度与酶浓度成正比。在本实验中，当底物浓度较低时，反应能很快结束，但底物浓度较高时，反应时间较长。由于实验课时有限，要缩短反应时间就要增大酶浓度，而纯酶的价格昂贵，又会限制酶的大量使用，因此需要综合考虑实验经费、实验课时来决定酶的浓度。
3.2 底物的制备[1]
本实验用分析纯的橄榄油作为底物，需要均匀分散在溶液中。方法如下：称取4g聚乙烯醇(PVA)，加蒸馏水200ml，加热溶解成2%溶液。待其降至室温后向其中加入20ml橄榄油，用高速组织捣碎机搅动3～4次，每次10s，即得乳白色聚乙烯醇橄榄油乳化液。测量时再根据需要稀释到所需浓度。
4 影响因素
任何一种分析方法，其测量结果的准确度往往受多种因素的影响。本实验中溶液温度、仪器测量精度、溶液pH值、干扰离子、被测离子浓度等许多因素都会影响测量结果。下面就几个主要因素分别加以讨论。
4.1 温度
按Nerst公式：
E= K' + RT/nF·lnc
由此式可以看出：① T影响斜率，为了校正这种效应的影响，一般测量仪器上都有温度补偿器来进行调节;② T影响截距K'，K'项包括参比电极、液接电位等，这些都与T有关，所以在整个测量过程中应保持温度恒定。
4.2 电动势的测量
由Nerst公式知，E的测量准确度直接影响分析结果的准确度。那么，E的测量测量误差ΔE与分析结果的相对误差Δc/c之间究竟有什么关系呢?可以通过对Nerst公式的微分导出：
E= K' + RT/nF·lnc
ΔE= RT/nF·Δc/c
当T=298 K时，
ΔE=0.2568/n·Δc/c×100 (mv)
或
Δc/c×100 = n/0.2568·ΔE≈4 nΔE
当ΔE=±1mv时，一价离子，Δc/c×100≈±4%;二价离子，Δc/c×100≈±8%;三价离子，Δc/c×100≈±12%。可见，E的测量误差ΔE与分析结果的相对误差Δc/c影响极大，高价离子尤为严重。因此，电位分析中要求测量仪器要有较高的测量精度(≤±1mv)。
电位差计的使用范文第4篇
关键词：大学物理实验；开放实验；创新能力
作者简介：邓小清（1974-），女，湖南宁乡人，长沙理工大学物理与电子科学学院，讲师；杨昌虎（1964-），男，湖南常德人，长沙理工大学物理与电子科学学院，副教授。（湖南 长沙 410004）
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）19-0143-02
目前，教育部普通高等学校的本科实践教学工作的评估中[1，2]提出了要对实践教学的内容进行改革，要大力加大综合性、设计性实验的比例，尽可能进行开放式教学。作为理工科学生的一门重要基础课，大学物理实验在高校中是作为必修课来设定的，近年来开始受到了高校领导和教师的重视。长沙理工大学物理实验中心近年来也积极进行了诸多改革[3]，取得了非常好的成果和成绩。
一、开放式实验教学
按照长沙理工大学物理与电子科学学院的教学计划，大学物理实验分为实验A和B，课程教学时数为64学时和32学时，共计上课21次和10次，包括1次绪论课，20和10次实验课，以及1次实验考核。除了少量的验证性实验，大部分为设计性实验和综合性实验。近6年来，实验中心进行了如下的改革。
1.改革和开放了传统的物理实验室
与传统的教学模式不同，开放式实验教学[4，5]使得学生可以在实验教师规定的时间内自由上课，时间上学生有更多选择，由于开设的实验项目比较多，学生可以选择一些自己喜欢的实验，这样有利于提高学生的学习兴趣。学生可以在网上选课，由于已经将实验的开放时间、项目、实验负责人等信息都公布在网上，学生可以在网上先了解一些实验项目的主要内容、相关文献资料、操作流程以及注意事项等。因此学生就能写好预习的内容，包括实验原理，在约定的时间进入实验室时能做到有备而来。设立实验报告箱，网上实验答疑，使学生随时可以按实验项目上交实验报告和进行实验咨询。在实验内容上，一共开设了32个实验项目，其中验证性实验为8个，占整个实验项目的25%，综合性实验为16个，占整个实验项目的50%，考虑到设计性实验难度较大，目前只开放了8个，占整个实验项目的25%。
验证性实验主要是对中学阶段实验的一些巩固和提升，比如长度和密度的测量，主要是让学生学会使用游标卡尺、千分尺的以及物理天平，这些在中学开学过，但发现大部分学生不会正确操作和读数，同时对数据处理方面增加了线性回归法，误差方面引入了标准偏差的计算。类似的实验还有动量守恒定律的验证，光电效应测普朗克常数等；设计性实验相对更加注重知识的拓展和应用，比如电位差计的原理与应用，学生在中学根本没有接触过电位差计，相对来说就有点难度，不仅要学会根据电位差计的补偿原理来调试电位差计，而且要应用到实际中，比如校正直流电表、测量未知电阻以及测量电池的电动势和内阻等。综合性实验对学生的要求更高，首先不仅要了解原理，还要根据需要设定一些参数，然后设计实验，最后进行验证，比如热敏电阻温度计的设定，学生首先要测量热敏电阻的阻值与温度的关系，其次自己设定一个电桥，而电桥中有很多参数是需要根据自己的要求去设定的，然后进行实验，最后根据实验的测量数据去验证线性关系。
2.增设并开放了演示实验室
谈到演示，很容易让人想到中学课堂上，教师拿着一套教具在讲台上操作和实验，讲台下全体学生在观望，教室前面的学生看得比较清楚，后面的学生只能听教师讲的过程和实验的结果，可见教学效果是很受限制的。比较而言，大学的讲课信息量大，教师的教学规划中，教学内容大大增加，知识的难度也进一步加大，教师要提升课堂教学效果，学生要很快速并扎实地掌握大学物理的知识，需要补充一些实验来巩固知识。为此，长沙理工大学物理与电子科学学院向学校申请，建立了大学物理演示实验室，包括力学演示实验室、电学和磁学演示实验室以及光学演示实验室，演示实验室项目很多，内容丰富，实验现象非常直观，深得学生的喜爱。比如力学演示实验室中，转动惯量守恒定理的验证中，一个学生坐在一张能转动的椅子上，两手分别拿着哑铃，在转动的过程中，当双手往胸前收缩，可以明显看到椅子的转速加快，而两手水平伸展的时候，椅子的转速会减慢；另外还有弹性碰撞、动量定理、水波的共振等25个实验现象的演示。电磁学演示实验室内容包括静电感应球、LED显示原理、冰箱的工作原理演示仪，半导体制冷、红外线报警设备，电脑人机交互，光致和电致发光原理、微波辐射测量等28个演示项目。对于光学演示实验室，学生非常感兴趣的就是3D电影的原理、激光光栅演示的满天星效果，另外还有黑体辐射、光纤通讯、双折射、偏振光等25个项目。上课的时候，教师要求学生一般先预习，熟悉原理、仪器和实验演示过程，然后每个学生负责一个实验项目进行讲解和演示，遇到讲解不全面的，指导教师再做补充。
3.建立和开放了仿真实验室
目前，随着高校计算机的普及，很多学校把计算机应用到了教学中，一方面增加了教学的方便，另一方面由于很多前言的实验仪器比较复杂、精密和贵重，学校没有那么多资金去购置这些设备，同时，由于各个专业的要求不同，为了学科的发展，有些院系注重对专业课程的投入，对大学物理实验这种公共基础课则给定的学时和学分较少，比如有些学院制定的大学物理实验课程只有1个学分，学生就只能做9个实验，这样学生掌握这门课的知识就有局限，也阻碍了一些学生在这方面的求知欲。为此，通过跟学校和学院的协商，大学物理实验中心建立了物理仿真实验室，有专门的电脑机房提供给学生使用，通过专门的仿真软件，学生可以在电脑上进行实验的界面操作，可以修改实验参数，得到不同的实验结果，并进行数据处理和误差分析，这样反复的实验操作，使得学生对设备流程和操作方法能大大加深印象；对于一些比较前言的先进实验，比如磁悬浮效应、纳米磁性效应、超导效应以及热电效应等，则会大大地拓展了学生的见识和视野，这种仿真实验使得学生对实验教学表现出更强的学习兴趣和更饱满的学习热情。
二、构建了网络交互式教学平台
尽管目前高校实验装备的投资力度得到增加，实验教学环境和手段得到了改善，但仍然存在经费比较紧张，实验设备不够完善，以及人机矛盾等方面的问题。为此，利用现代教育技术变成为实验教学中极为重要的手段之一，近年来数字化网络教学[6]开始走进了高校的校园，这是一种以网络教学资源建设为核心而进行网络多媒体辅助教学模式，为此，学校网站专门建立了数字化教学资源库和网络教学平台，平台内容包括网络课程，作业提交系统、考试系统，答疑系统、在线答疑、课件系统、精品课程、教学平台、网络课件、网络教学、网络教案、网络课堂、智能化、远程教学与技术等，这种教学网络交互式教学模式，具有灵活性、开放性、多层面性等特点。作为省级级精品课程的大学物理课程，为大学物理实验提供了很好的理论指导和前言成果数字化资源，除了把大纲和现有教材中的实验内容注入教学中，一些先进的科学实验和技术成果也被补充到教学平台中，有些教师结合自己的科研实验，将一些相关的成果（包括论文、专利以及小制作等）通过这个平台传输给学生。网络教学平台上内容丰富，包括以下一系列文件：文本、图形图像、音频、视频、动画、课件等。为了提高教师的网络教学水平，学校和学院每年组织教师进行多媒体教学培训，多媒体课件制作比赛等，教师们也积极向一些计算机水平高的同行学习，使得网络教学平台不断丰富和完美，内容也及时得到了更新。
三、实施了全程性实验考核
全程性考核[7]是实验考试考核改革的一种有效方式，考核的范围比较全面，包括实验预习部分、上课以及最终的实验报告和思考等，而期末的实验考核，则是对整个学期实验的一个随机抽查检测，这种具有连续性的考核方式对教学起到了较好的促进作用，考核具体包括以下内容：
实验预习方面：学生进入教室以后，教室会对学生的预习进行检查，内容主要是实验原理和注意事项方面，方式包括检查预习实验报告和口头提问等。实验操作方面：上课的时候，教师会将实验原理、主要实验步骤以及实验注意事项进行讲解，必要的时候会进行部分演示操作，然后学生会按照实验要求进行相关操作，教师会针对学校的上课表现给予考核，包括上课的纪律、实验仪器的调试、实验数据是否正确以及对实验故障的处理能力等。课后的实验报告方面：学生做完实验后，需要将课堂上的知识进行总结，写完实验报告，报告中要求学生对课堂的测量数据进行计算、对结果进行误差分析以及对实验的思考题进行解答。鼓励学生有独到的思维见解，写实验心得，对基础好的学生，提倡学生利用计算机处理实验数据，有部分学生甚至能自己编写实验数据处理程序。通过这种多方面的考核方式，一方面对学生的实验起到了监督作用，另一方面能提高学生的学习兴趣和热情。
除了平时的实验，到期末的时候还会有一次随机考核，对学生的实验成绩加权评定为平时实验占80%，期末考核占20%。期末考核是对平时实验的一个综合测试，考查学生对平时实验的熟悉程度，只有平时实验掌握较好、基本熟悉每个实验的流程，实验数据处理得当的学生才能取得较好成绩。在实验中心，这种考核采用电脑随机抽取实验考核项目，学生只有在考试前15分钟才知道自己的实验内容，进入考核的地点后，教师会以多种方式（口试、笔试以及实验操作等）考核学生，这样对学生的实践操作和口头表达都有一定的要求。对基础实验、设计性实验和综合性实验[8]等实验考核的侧重点也不同，基本实验考核，主要考核学生基本的实验技能、简单实验操作以及实验数据处理是否规范等；对于综合性和设计性实验，主要考核学生对实验的分析能力，实验设计能力以及解决实验故障和突发问题的能力。
当然，这种改革也给实验教师带来了一些不便。比如说，由于学生大部分是大二，很多是工科学生，学生的课程多，任务重，为了完成实验，学生会逃掉他们的专业课来上实验课，从而导致专业学习受到影响。为此，大学物理实验中心的教师会尽量把一些开放的时间放在中午、周六、周日以及晚上，有利于学生的选课和上课。而且长沙理工大学的新校区处在离市中心有30公里的郊外，交通不太方便，而要完成实验任务，教师要克服很多困难。另外，网上教学也增加了教师的投入，要做电子文档、课件、开发实验教学资源，改变教学方式，更新教学内容，关注科技前言等。当然，一切以学生为中心，为了培养更多优秀人才，实验中心在师资不足的条件下，兢兢业业，尽职尽责地工作：近5年来有部分本科生发表了30余篇相关的实验论文，参加了10余项教育部创新性开放实验项目，另外学院每年组织学生参加湖南省大学物理竞赛，学校的“物电杯”实验竞赛，以及全国大学生电子竞赛等，这些活动调动学生的学习热情、研究兴趣和创新能力，也取得了很多优异的成绩。
参考文献：
[1]关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见（教高[2001]4号）[Z].
[2]关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见 （教高[2005]1号）[Z].
[3]潘蕾.深化实验教学改革，适应人才培养需要[J].实验技术与管理，2002，19（2）：96-99.
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[6]李桂峰，肖春玲.运用现代教育技术培养学生的创新能力[J].农业与技术，2008，（3）：175-176.
[7]刘力斌.大学物理实验考试改革初探[J].大学物理实验，2003，16
电位差计的使用范文第5篇
关键词：接地装置；接地电阻；电气参数；综合评价
前言
接地装置是确保电气设备在正常和事故情况下可靠和安全运行的主要保护之一，按照GB50150－2006《电气设备交接及安装规程》和DL/T596－1996《电力设备预防性试验规程》以及中国南方电网公司Q/CSG 1 0007-2004《电力设备预防性试验规程》的要求，对接地装置有定期或必要时测量接地电阻的项目，对新投运或改造后的接地装置还有测量地电位分布，必要时应进行接触电压和跨步电压的检测。国内外运行经验表明，变电所接地电阻值低，并不能保证安全。为了解决以上所存在的问题，我局采用了变电站接地网综合评估测试系统小电流(5A～10A)测试方法。它通过对接地网的主要电气参数（接地电阻、地表电位分布、接地体导通测试、接触电压和跨步电压、土壤电阻率）进行测量，最后对地网进行综合的安全评价，是否存在故障及缺陷。
1、接地网综合测试系统功能特点及测量原理
1.1、异频法小电流测量接地电阻
在传统的地网测试工作中，一般都需要注入很大的电流信号，才能够保证在测试工程中将变电站工频信号的干扰因素降低到最小，使得系统测试的电流和电压值达到一个可靠和稳定的情况，从而保证现场测试数据的准确性和可靠性。然而在户外条件下要将系统注入的信号提高，并不是容易做到的，随着地网面积的增加和变电站电压等级的增加，对于注入的测试信号的要求也相应的增加，因此在一些大的变电站要用传统的方式实现对地网的测试，往往需要比较大的升流源以及相关的安全措施的保证，否则，这种方法测试出来的数值就与实际的情况有很大的偏差或者由于现场的安全问题引起一些不必要的问题。
异频法小电流测量技术就是针对上面的几点问题提出而生产的。它可以人为的改变设备注入地网的信号频率，从而避开现场工频信号对于测试信号的干扰，达到给地网注入小电流即可进行地网接地电阻测试的目的。这套技术的使用，使得在现场测试的安全和方便性方面有了很大的提高。
1.2、土壤电阻率测量技术
对土壤电阻率测试数据的分析却可能是多样的，在遇到有多种土壤电阻率的土壤时情况更是如此，多种土壤电阻率引起额外的复杂性是通常现象，而在深度增加时土壤电阻率不变化也是很少有的现象土壤电阻率不仅随土壤的类型变化，且随温度、湿度、含盐量和土壤的紧密程度而变化。测量方法主要有：深度变化法（三点法）、等距法（四点法）。我们系统采用的是等距法，因为分析测试结果相对容易及准确，操作方法简便。
四点法土壤电阻率测量――要对大体积未翻动过的土壤进行土壤电阻率的测量，最准确的方法是四点法：将小电极埋入被测土壤呈一字排列的四个小洞中埋入深度均为直线间隔均为测试电流流入外侧两电 而内侧两电极间的电位差可用电位差计或高阻电压表测量即为用表示的电阻。
2.3、导通、接触电压、地表电位分布及跨步电压测量技术
接地系统中的接地桩、柱的电流导通有效性是另一个测量要点。由于变电站的接地系统占地广，涉及组件多，各种设备、线路均会发生对地耦合现象，因此，电流可能会沿不同途径流入地极。应用小电流测试系统可精确测量电流流过各接地柱（桩）的比率和电流在接地系统中的分布状况，并通过电流信号的相位变换测量得出接地系统阻抗和线路对地或不同部件之间耦合状态及接地柱的导通能力的结论。
接地系统破损状况的查寻----通过测量接地系统电压分布曲线，从电压曲线的阶跃点可以准确查寻出破损点（或者腐蚀点），避免盲目开挖，节约很多的人力和物力。
电压、电流分布情况测量----通过测量不同的点，可以描绘出电压、电流曲线分布图
接触电压--地的金属结构和地面上相隔一定距离处一点间的电位差 此距离通常等于最大的水平伸臂距离约为1m
跨步电压--地面一步距离的两点间的电位差 此距离取最大电位梯度方向上的1m长度。
3、现场应用及测试结果故障分析
案例
我局修试所人员于2009年04月07日利用综合地网测量系统并在中试所人员的配合下，对我局所管辖的110kV勐海变电站地网电阻进行了测试，取得了良好的测试效果，下面将具体的测试步骤以及详细信息进行整理：
、变电站概况：
110kV勐海变电站位于西双版纳州勐海县，于1999年投入运行，主变容量为31.5MVA，电压等级为110/35/10kV。
测试环境
运行单位：110kV勐海变
试验日期：2009.4.7天气情况：晴相对湿度：50%
环境温度：28℃ 土壤情况：相对干燥
电流线长度：L＝500m 电流注入点：#1主变接地引下线
接地电阻测试：
测点 电压极距离S（m） 频率f(Hz) 注入电流I（A） 测量电压U（V） 测试值Zx（Ω） 换算后Zx（Ω） 变化率（Zx%）
1 400 54 6 5.59 0.930 0.952 ――
46 5.58 0.920
2 350 54 6 4.79 0.798 0.7955 19.67
46 4.76 0.793
3 300 54 6 4.50 0.750 0.749 6.21
46 4.48 0.749
4 250 54 6 3.72 0.607 0.605 23.80
46 3.70 0.603
土壤电阻率测试
通过测试接地电阻为0.749Ω，超出设计值小于0.5Ω。为了确定改造方案，用等距4点法对变电站周边土壤电阻率进行测试。
测点一：变电站侧面围墙外侧
a=5m, R=8.7Ω，ρ1=2 Ra=28.7 5=273.18；ρ=Ψρ1=1.3 273.18=355.134Ω•m；
a-电极距离 R-接地阻抗ρ1
测点二：变电站后面围墙外侧
a=5m, R=4.19Ω，ρ1=2 Ra=24.19 5=131.566；ρ=Ψρ1=1.3 131.566=171.04Ω•m；
以上数据经分析，变电站所处位置土壤电阻率分布不均匀,垂直大门方向土壤电阻率稍低, 为ρ=Ψρ1=1.3 131.566=171.04Ω•m；而平行于变电站大门侧土壤电阻率比较高,达到ρ=Ψρ1=1.3 273.18=355.134Ω•m。
曲线1：接地电阻随接地极深度增加而降低，可以通过深埋接地极降低接地电阻；
曲线2：深埋或浅埋均效果不佳；
曲线3：接地电阻不随深度增加而降低，可以增加条带型地极或地网降低接地电阻。
通过测试不同电极距离下的土壤电阻率；测试的数据与曲线①吻合，土壤电阻率随着深度增加而降低，可以采用深埋接地极的方法降低接地电阻。
结论
本次测试以#1主变接地引下线为电流注入点，选择等距相邻两点变化率最小处的电阻值为地网接地电阻实测值,以DL475-2006《接地装置工频特性参数的测量导则》为依据。对照测试数据，110kV勐海变主接地网接地阻抗值为0.749Ω。
本次测试值0.749Ω与变电站设计值(设计值小于0.5Ω)有差异，鉴于110kV勐海变于今年大修检测期间已多次对主地网检测及连通性测试，检测结果与本次测试值差异不大，地网连通性测试数据无异常。且主地网开挖检查并无腐蚀痕迹。为保障系统及变电站设备安全运行，提出改造方案对110kV勐海变主地网进行改造。
4、故障整改与消缺处理
案例
针对110kV勐海变电站地网电阻过大的问题，我们通过多次不同的现场测试，测试值也都与此次测试的0.749Ω (设计值小于0.5Ω)比较相近，但都属于超标状态，鉴于110kV勐海变于今年大修检测期间已多次对主地网检测及连通性测试，检测结果与本次测试值差异不大，地网连通性测试数据无异常。且主地网开挖检查并无腐蚀痕迹。参照DL/T621―1997《交流电气装置的接地》之6.1.3条的规定,综合110kV勐海变周边自然环境及人文环境，无法采用敷设引外接地极和敷设水下接地网的方法。因此，110kV勐海变可采用深井式、深钻式接地极的方法降低主接地网工频接地电阻值；同时考虑到110kV勐海变投运未达5年，主网接地电阻实测值为0.749Ω，与设计值0.5Ω的要求相差较远，单一采用深井法降低主地网工频接地电阻值工程量较大，成本较高，且难以达到预期效果。因此，考虑采用深井式、深钻式接地极与填充电阻率较低的物质或降阻剂相结合的方法对变电站主地网进行综合改造。
5、总结：
通过变电站地网综合测试系统的应用，我们实现了对变电站接地网的小信号测试，并且取得了比较明显的效果。实践证明，该系统能够很好地实现地网的接地电阻、土壤电阻率、地表电位分布、接触电压、跨步电压、地网接地引下线的导通性进行有效地测量，实现对大型地网的综合评估。在综合系统的长期使用中，使工作人员对该系统及其测量方法有了更加全面的认识和了解。同时,通过传统的测试方法及现场使用,表明此测量系统功能正常，使用状况良好。利用综合测试系统能够非常方便、迅速而又准确地测量出大型地网的各项参数,为全面地评估地网的运行状况提供有效的技术依据。在往后的工作中，我们还将更好的使用该测试方法，使得能够真正的服务于电网生产事业。
参考文献
［1］何金良. 现代电力系统接地技术［R］. 清华大学电极工程与应用电子系技术报告, 2002.6
［2］中华人民共和国电力行业标准: 电气试验设备交接标准(GB50150－2006)［S］.
电位差计的使用范文第6篇
关键词：齿轮；热处理设备；工艺；
为了适应"控制精确、质量精密"的要求，齿轮热处理设备行业呈现出多种炉型并存、控制精确、电热元件稳定耐用、管路阀门安全可靠、检测方便快捷、介质清洁、经济、工艺创新的态势，对行业的发展有着深远的影响。
1、多种炉型并存
目前国内外的热处理设备包括真空加热炉、连续加热炉、箱式多用炉、井式炉以及强化和清理、清洗等辅助设备。
（1）真空加热炉 真空加热设备所处理的零件热处理具有变形小和氧化脱碳程度低等特点，成为近年来快速发展的炉型之一。
（2）连续加热炉 连续渗碳炉主要用于小型零件（如油嘴等）的热处理，零件的热处理以流水线的形式一次完成。
（3）箱式多用炉 箱式多用炉适合于热处理中小型零件，在加热和冷却过程中均有还原性或中性气体保护，零件外观质量好，脱碳倾向小，晶间氧化程度低，表面硬度高。
（4）井式炉 井式炉最适用于处理大型零件，如大模数硬齿面齿轮等零件，通常采用深层渗碳淬火强化手段（有效硬化层深≥3mm，渗碳保温时间超过30h）。
（5）辅助设备 热处理辅助设备包括清理喷丸、强化喷丸机和研磨机等。
2、控制精确
可靠精密的电子电气控制元件是实现精确控制的关键，这些控制元件包括碳控仪、氧探头、热电偶和温控仪表等。
（2）氧探头 广泛应用于热处理渗碳、碳氮共渗和保护气氛及对含氧量进行测量和控制的相关工业环境，与红外仪相比，具有灵敏度高、碳势控制精度高等特点。
（3）热电偶与温控仪表 热电偶的质量直接决定了炉温的准确性。温控仪表正朝着小型化、模块化和智能化的方向发展。
3、电热元件稳定耐用
（1）发热元件 发热元件一般由电阻丝或辐射管组成，发热元件的质量直接决定着设备的效率和寿命。
（2）耐火材料 耐火材料的质量决定了设备的保湿性能。
（3）风扇与电动机 对渗碳气氛的均匀性和温度均匀性起着重要作用。
4、管路阀门安全可靠
热处理设备的介质管道阀门的最基本的要求是：耐用、耐压、耐热。
5、检测方便快捷
（1）硬度计 一些测试精度高、携带方便的各种型号的硬度计已被各个行业所使用。
（2）金相显微镜 传统的金相检验是将样品切割后再完成后续的磨抛、检测工作；现在的新型设备则不需要将物品切割，可直接在被检测物品上磨抛、检测，进行现场的金相检测工作，可现场完成金相制样、观察、照相、图像采集、存储和定量分析等工作。
（3）红外测温仪 以往，通常以零件的颜色大致判断热处理零件出炉后的表面温度，准确性受人为因素干扰较大，红外测温仪的出现解决了这一问题。可以用来判断热处理件的出炉温度，结合零件最终的热处理质量，制定出合理的温度参数。
（4）炉温追踪仪 通常评价炉内实际温度的方法是在炉膛内放入热电偶，然后在炉外接入电子电位差计，换算成温度数值，这需要测试人员花费大量的时间实时跟踪。现在采用的高温炉温追踪仪可实现自动追踪，取代了人工方法。给实时测试带来了极大的方便。
6、介质清洁、经济
油品是当前使用最广泛、用量最大的一种淬火基础介质，大件淬火常用的介质是快速淬火油（最大冷速在100℃左右）。
电位差计的使用范文第7篇
我国古代教育家、思想家孔子在几千年前就有“因材施教”的教育思想，并一直在教学实践中身体力行。西方教育家也提出了“教育应具有针对性”的理论。上述这些思想都是分层次教育的理论基础。所谓高等教育阶段的分层次教育，有两方面的含义：①同一门课，不同的专业使用不同的教材；②同一门课，同一专业的不同学生，可选择不同的授课层次和授课内容[1]。分层次实验教学改革的关键，是要打破所有学生同一培养模式的僵局，利用鲜活的、为不同学生量身打造的不同的教学内容，调动起每个学生参与实验的积极性。在新的实验教学环境下，学生自我追求的目标越来越高，所选择的实验课层次逐渐提高；学生创新能力、动手能力、实际应用能力也随之不断提高[2]。
二、物理化学实验分层次教学模式的实施
广西大学化学化工学院物理化学课程组承担着全校理、工、生、农等专业物理化学课程的理论教学和实验指导工作，根据专业教学大纲的不同，化学和应用化学这两门理科专业的物理化学实验独立设课，计108学时；而工、生、农专业的物理化学实验与基础理论课相结合，实验部分计33学时。课程组根据教学班级编制实验班并开展工作：实验教学分层次培养，分为基础层次、提高性层次和科研性层次三类，它是在提高实验课教学效率的同时，把大纲要求的教学与开放性实验教学结合起来，在规定的实验时间内，既完成教学大纲要求，又能使能力强、兴趣浓的学生在创新精神、动手能力方面得到进一步加强[3]。从表1中可以看出，实验教学改革不仅注重纵向分层次，使实验教学循序渐进，在夯实基础的同时构筑高地；也注重了横向的分层次，将实验等级不断提高，依据学生的专业及他们的意愿和能力，选择不同层次的实验，给予学生更大的积极性和创造性的发展空间。
（一）基础层次
基础层次主要包括工、生、农等相关专业的学生，占开展物理化学实验学生的80%以上，该层次强调实验与理论教学统筹协调，旨在让学生更深入地理解和掌握物理化学的一些基本原理、基础技术与实验方法。目前开设实验8个，涵盖了化学热力学、相平衡、化学动力学、电化学和表面化学的内容。其中电化学部分开设实验1个：波根多夫对消法测定原电池电动势。该实验为验证性实验，可使学生对铜、锌等电极有初步的感性认识，学习电极制备与处理的基本技能以及电化学测量体系的组建、电解池与电解质溶液的选择等基本操作；通过原电池电动势的测定实验，训练基本物理量电势的测定以及电位差计的测量原理和正确使用方法。在教学上，由教师严格把关，把实验要求、原理、步骤等较完整地提供给学生，使学生通过实验，达到感性认识的训练目的。
（二）提高层次
提高层次实验开放的对象为本学院化学和应用化学这两门理科专业的学生，每年向约80名学生开放。旨在使学生在教师的启发和指导下，通过认真思考和研究完成实验，达到更高层次上对电化学的全面掌握，除了基础层次的实验内容，引入一些实验技能要求较高，知识点覆盖更广泛的实验，同时开设设计性实验。该层次开放必修实验13个，此外还有3～5个设计性实验。目前的电化学设计性实验《金属-空气电极的制备及性能检测》是物理化学教学改革过程中将原有实验《铅蓄电池及其充放电曲线的测定》改进后开设的，克服了原有使用成品密封铅蓄电池，学生无法观察电池的正负极、电解液和隔膜等结构，只能简单操作测试仪器，实验内容单一的缺点。并且金属-空气电池是目前化学电源的研究热点之一，改进后的实验内容不仅涵盖了原实验内容的设计要点，更是结合了实验设备等硬件设施建设情况，贴近社会需求和科学技术发展水平。在教学上，结合理科专业的培养目标，要求提高层次的学生能在预习过程中就能够结合所学的物理化学知识基本掌握实验内容。实验过程中是由学生进行实验目的、原理和实验步骤的讲解，实验指导教师做补充并指出实验要点和注意事项，同时引入讨论课或小论文等环节。提高层次学生的教学目标是：掌握实验原理，实验操作规范，实验报告正确，实验讨论合理。上述措施旨在端正理科专业学生的科研态度和提高学以致用的能力，为将来的科研实践工作打基础。
（三）科研层次
科研层次的教学是结合我校“大学生实验技能和科技创新能力训练基金项目”进行的，该项目于2012年7月开始启动，旨在鼓励和支持本科生早进课题、早进实验室、早进团队，在导师指导下强化实验技能，参与科学研究或工程设计，增强本科生创新、实践、创业、就业等四种能力，提高人才培养质量。因此，参与项目的本科生需要开展的是某一科研课题的研究，以有关物理化学实验技能为基础，充分利用物理化学基础实验室的现有条件，在教师的指导下开展科研活动。项目开展两年多来，第一批项目已经结题，学生均反映基础层次和提高层次学到的一些实验技能，如电池测试、粘度测定，比表面测定等测试技术都能用在科研实践中，相关理论知识也得到了进一步巩固。
三、分层次实验教学模式对实验室建设的作用
实现分层次实验教学后，实验室的建设也可以分层次进行。2014年，课程组出版了新的《物理化学实验》教材，使大学物理化学实验适应新的发展形势：针对更新后的设备，对基础层次的实验内容进行了调整，如《乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定》。同时，结合本次课程组教师的科研成果增加了一些提高层次的综合性、设计性实验，如《药物有效期的测定》、《TiO2纳米材料的制备与表征》等。对科研层次主要是引进先进的精密仪器，提高测定准确率，目前物理化学基础实验室已更换了比表面测试仪，不仅能在实验教学中起作用，更能为学生开展科研项目提供分析测试平台，利用测试数据发表的科研成果也能够激励教师和学生及时地改进实验方法，不断更新实验题目，充分锻炼教师和学生的实践能力和创新精神，促进实验室的建设。
四、结束语
电位差计的使用范文第8篇
关键词：温度传感器；温度；摄氏度
中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 02-0000-01
温度传感器（temperature transducer），利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为可用输出信号。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。现代的温度传感器外形非常得小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为我们的生活提供了无数的便利和功能。
一、温度的相关知识
温度是用来表征物体冷热程度的物理量。温度的高低要用数字来量化，温标就是温度的数值表示方法。常用温标有摄氏温标和热力学温标。
摄氏温标是把标准大气压下，沸水的温度定为100摄氏度，冰水混合物的温度定为0摄氏度，在100摄氏度和0摄氏度之间进行100等份，每一等份为1摄氏度。热力学温标是威廉汤姆提出的，以热力学第二定律为基础，建立温度仅与热量有关而与物质无关的热力学温标。由于是开尔文总结出来的，所以又称为开尔文温标。
二、温度传感器的分类
根据测量方式不同，温度传感器分为接触式和非接触式两大类。接触式温度传感器是指传感器直接与被测物体接触，从而进行温度测量。这也是温度测量的基本形式。其中接触式温度传感器又分为热电偶温度传感器、热电阻温度传感器、半导体热敏电阻温度传感器等。
非接触式温度传感器是测量物体热辐射发出的红外线，从而测量物体的温度，可以进行遥测。
三、温度传感器的工作原理
（一）热电偶温度传感器。热电偶温度传感器结构简单，仅由两根不同材料的导体或半导体焊接而成，是应用最广泛的温度传感器。
热电偶温度传感器是根据热电效应原理制成的：把两种不同的金属A、B组成闭合回路，两接点温度分别为t1和t2，则在回路中产生一个电动势。
热电偶也是由两种不同材料的导体或半导体A、B焊接而成，焊接的一端称为工作端或热端。与导线连接的一端称为自由端或冷端，导体A、B称为热电极，总称热电偶。测量时，工作端与被测物相接触，测量仪表为电位差计，用来测出热电偶的热电动势，连接导线为补偿导线及铜导线。
从测量仪表上，我们观测到的便是热电动势，而要想知道物体的温度，还需要查看热电偶的分度表。
为了保证温度测量结果足够精确，在热电极材料的选择方面也有严格的要求：物理、化学稳定性要高；电阻温度系数小；导电率高；热电动势要大；热电动势与温度要有线性或简单的函数关系；复现性好；便于加工等。根据我们常用的热电极材料，热电偶温度传感器可分为标准化热电偶和非标准化热电偶。铂铑-铂热电偶是常用的标准化热电偶，熔点高，可用于测量高温，误差小，但价格昂贵，一般适用于较为精密的温度测量。铁-康铜为常用的非标准化热电偶，测温上限为600摄氏度，易生锈，但温度与热电动势线性关系好，灵敏度高。
（二）电阻式温度传感器。热电偶温度传感器虽然结构简单，测量准确，但仅适用于测量500摄氏度以上的高温。而要测量-200摄氏度到500摄氏度的中低温物体，就要用到电阻式温度传感器。
电阻式温度传感器是利用导体或者半导体的电阻值随温度变化而变化的特性来测量温度的。大多数金属在温度升高1摄氏度时，电阻值要增加0.4%到0.6%。电阻式温度传感器就是要将温度的变化转化为电阻值的变化，再通过测量电桥转换成电压信号送至显示仪表。
（三）半导体热敏电阻。半导体热敏电阻的特点是灵敏度高，体积小，反应快，它是利用半导体的电阻值随温度显著变化的特性制成的。可分为三种类型：（1）NTC热敏电阻，主要是Mn，Co，Ni，Fe等金属的氧化物烧结而成，具有负温度系数。（2）CTR热敏电阻，用V，Ge，W，P等元素的氧化物在弱还原气氛中形成烧结体，它也是具有负温度系数的。（3）PTC热敏电阻，以钛酸钡掺和稀土元素烧结而成的半导体陶瓷元件，具有正温度系数。也正是因为PTC热敏电阻具有正温度系数，也制作成温度控制开关。
（四）非接触式温度传感器。非接触式温度传感器的测温元件与被测物体互不接触。目前最常用的是辐射热交换原理。这种测温方法的主要特点是：可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象，也可用来测量温度场的温度分布，但受环境温度影响比较大。
四、温度传感器的应用举例
（一）温度传感器在汽车上的应用。温度传感器的作用是测量发动机的进气，冷却水，燃油等的温度，并把测量结果转换为电信号输送给ECU.对于所有的汽油机电控系统，进气温度和冷却水温度是ECU进行控制所必须的两个温度参数，而其他的温度参数则随电控系统的类型及控制需要而不尽相同。进气温度传感器通常安装在空气流量计或从空气滤清器到节气门体之间的进气道或空气流量计中，水温传感器则布置在发动机冷却水路，汽缸盖或机体上上的适当位置.可以用来测量温度的传感器有绕线电阻式，扩散电阻式，半导体晶体管式，金属芯式，热电偶式和半导体热敏电阻式等多种类型，目前用在进气温度和冷却水温度测量中应用最广泛的是热敏电阻式温度传感器。
（二）利用温度传感器调节卫生间的温度。温度传感器还能调节卫生间内的温度，尤其是在洗澡的时候，能自动调节卫生间内的温度是很有必要的。通过温湿度传感器和气体传感器就能很好的控制卫生间内的环境从而使我们能够拥有一个舒适的生活。现在大部分旅馆和一些公共场所都实现了自动调节，而普通家庭的卫生间都还是人工操作，尚未实现自动调节这主要是一般客户不知道能够利用传感器实现自动化，随着未来人们的进一步了解，普通家庭的卫生间也能实现自动调节。