時間：2023-01-17 12:41:37
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電阻測量論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
論文關(guān)鍵詞：為何只用一只電壓表測量
探究導(dǎo)ks5u.com體電阻與其影響因素的定量關(guān)系的實驗是人教版物理3-1中的探究實驗，教材實驗電路如圖1所示，圖中a、b、c ks5u.com、d四條不同的金屬導(dǎo)體.在長度、橫截面積、材料三個因素方面，b、c、d跟a相比分別只有一個因素不同物理論文，b與a ks5u.com長度不同；c與a橫截面積不同，d與a材料不同. 由于四段導(dǎo)體是串聯(lián)的，每段導(dǎo)體的電壓與它們的電阻成正比，因此用電壓表分別測量a、b、c、d兩端的電壓，由電壓之比就得到ks5u.com電阻之比.
該實驗與舊教材測定金屬的電阻率實驗相比，實驗的重點不是測量待測導(dǎo)線的具體電阻值，而是運用比值法和控制變量法的思想去探究電阻與其影響因素的定量關(guān)系，體現(xiàn)了新課程實驗重在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思想和探究能力的特色.然而物理論文，不少老師發(fā)現(xiàn)教材電路圖是用一只電壓表分別測量a、b、c ks5u.com、d電壓的（圖中用虛線表示的），為何不用四只相同的電壓表同時測量電壓（如圖2）呢？是不是電路圖畫錯了呢？為此，下面從實驗的誤差角度來分析這一問題.
為便于分析，現(xiàn)將問題簡化為比較用一只電壓表分別測兩只電阻絲的（如圖3）電阻之比和用兩只電壓表測量兩個電阻絲（如圖4）電阻之比的誤差.
為簡化分析，先討論電源內(nèi)阻r=0的理想化的情形.設(shè)電源電動勢為E，電阻絲a、b的電阻分別為Ra、Rb，圖3中電壓表的測量值分別為Ua、Ub，圖4中電壓表的測量值分別為、物理論文，電壓表內(nèi)阻為RV.
電阻絲a與電壓表并聯(lián)時，電阻,ks5u.com
電阻絲b與電壓表并聯(lián)時，電阻,
圖3中 ，
整理得，即
圖3中 ，
整理得，即
所以，在不考慮電源內(nèi)阻的情況下物理論文，用一只電壓表測得兩只電阻絲的電阻之比比用兩只電壓表測得兩只電阻絲的電阻之比的誤差小.
在實際實驗中，電源有內(nèi)阻，還要接入滑動變阻器.假設(shè)滑動變阻器接入電路的阻值和電源內(nèi)阻之和為R0，再來比較圖3、圖4兩種測量結(jié)果的誤差.
圖3中 ，
整理得
即
圖4中 ，
整理得，即
比較與的大小.因，無論為真、假分數(shù)物理論文，根據(jù)不等式的性質(zhì)可知比更接近于1，所以用一只電壓表測得兩只電阻絲的電阻之比比用兩只電壓表測得兩只電阻絲的電阻之比的誤差小.
上述分析方法和結(jié)論同樣適用于四個電阻絲接入電路的情形，只是計算較為繁瑣而已.
可見，在探究導(dǎo)ks5u.com體電阻與其影響因素的定量關(guān)系的實驗中，用一只電壓表分別測量導(dǎo)體a、b、c、d的電壓得到的電阻之比比用四只相同的電壓表分別測量a、b、c、d兩端的電壓得到的電阻之比誤差小，所以教材電路中將電壓表的連線畫成虛線是科學(xué)的和正確的.
參考文獻
張維善主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書，物理選修3-1.人民教育出版社，2007.56
關(guān)鍵詞：自然電位測井，影響因素，解決方法
一：自然電位的成因
在鉆井剖面上煤巖層形成的自然電位場，是由煤巖層和井液間的電化學(xué)作用產(chǎn)生的。按其成因可分為兩大類：一是由電子導(dǎo)電性礦層和井液形成的氧化還原電位。免費論文參考網(wǎng)。這種氧化還原電位多發(fā)生在高階質(zhì)煤層上。另一類是由井液和孔隙性煤巖層形成的離子性的擴散吸附電位、過濾電位。
1：氧化還原電位形成機理
氧化還原電位是由礦層和井液的氧化還原反應(yīng)形成的。當(dāng)?shù)V層在井液中處于氧化環(huán)境中，礦層中的物質(zhì)成份由于被氧化而失去電子帶正電，井液物質(zhì)成分由于獲得電子帶負電。這樣在礦層和井液的界面處當(dāng)氧化環(huán)境達到平衡時就形成電位差。這時我們就可以測量到該礦層的自然電位的負異常。
當(dāng)?shù)V層在井液中處于還原環(huán)境時，礦層中的物質(zhì)成份由于被還原而得到電子帶負電，井液物質(zhì)成份由于失去電子帶正電，這樣也在礦層和井液的界面處當(dāng)還原環(huán)境達到平衡時就形成電位差。這時就可以測量到該礦層的自然電位的正異常。
2：擴散吸附電位形成機理
擴散吸附電位一般形成于孔隙性地層和含水層中。是由于井液離子向地層滲透過程中，在井液和地層的界面處的離子濃度差形成的，與煤巖層的孔隙度大小有關(guān)。也與井液的礦化度有關(guān)。
一般負離子的移動速度大于正離子的移動速度。當(dāng)?shù)貙铀牡V化度Cw大于井液的礦化度Cf時，地層水中的負離子向井液中擴散，擴散達到平衡時，地層水中就有較多的正離子而帶正電，井液中就有較多的負離子而帶負電。在井液和地層之間就形成電位差。這種電動勢主要取決于兩種溶液的活度（礦化度）比值。并與溶液的溫度和離子成份有關(guān)。該電動勢的大小可表示如下：
E=K*Log (Cw/Cf)
式中 k 為擴散電動系數(shù)，單位 毫伏，Cw 為地層水的電化學(xué)活度， Cf 為井液泥漿的電化學(xué)活度。
二：自然電位測井的干擾因素及解決辦法
目前，自然電位測井大多采用井下M電極，地面N電極的測量方式。免費論文參考網(wǎng)。而且測井時大多和電阻率測井共用M電極。所以自然電位測井的影響因素較多。
1：電極極化電位的影響及解決辦法
測井時，測量電極M和地面電極N同時存在著和泥漿井液間的電極極化電位，這種電極極化電位主要取決于電極采用金屬材料的電化學(xué)活性，活潑金屬的電極電位大且不穩(wěn)定，不活潑金屬的電極電位小且穩(wěn)定。所以測井電極一般采用不活潑的金屬材料制作。電極電位的存在使得自然電位測井時曲線產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。同時電極表面經(jīng)長期使用產(chǎn)生凸凹銹蝕，使得和井液接觸時產(chǎn)生較大的電極極化電位，同樣使自然電位曲線產(chǎn)生漂移。
解決辦法一般采用不活潑的金屬鉛做視電阻率測井和自然電位測井的供電及測量主電極。而且在測井前使 M , N 電極表面光滑、干凈。可以減少這類干擾因素的影響。
2：電阻率測井漏電干擾及解決辦法
目前煤田測井中，普遍采用視電阻率和自然電位共用測量電極M同時測量的方式，有時產(chǎn)生測得的自然電位曲線和視電阻率曲線倒形相似現(xiàn)象。在實際工作中經(jīng)多方面分析研究認為：視電阻率測量地面供電B電極和電阻率與自然電位測量共用地面N電極之間距離有關(guān)，同時也與井液泥漿的礦化度有關(guān)。供電B電極一般放在井口，N電極一般在泥漿池。二者距離短時有時就會產(chǎn)生這種現(xiàn)象。分析其原因是B電極和N電極之間的接地電阻大小有關(guān)。
在實際測井工作中經(jīng)多次驗證。將視電阻率測井和自然電位測井時共用的地面N電極改用電纜鎧皮作N電極可以消除這一現(xiàn)象。或?qū)⒌孛鍮、N電極距離加長至消除這一現(xiàn)象。免費論文參考網(wǎng)。
三：總結(jié)及建議
自然電位測井的影響因素較多，如工業(yè)雜散電流的影響、絞車滑環(huán)接觸電阻的影響、儀器面板插座接觸不良的影響等。希望我們今后在實際測井工作中及時發(fā)現(xiàn)問題及時解決。另外希望儀器制造廠家最好將測量電路做在探管中，以數(shù)字脈沖碼的方式向地面儀器傳送測量信號，這樣可以減少很多干擾因素的影響。
參看文獻：
(1)：李舟波孟令順 梅忠武編著，資源綜合地球物理勘查，地質(zhì)出版社，2006
開展物理實驗科技競賽，即要達到提高教師“教”的積極性，又要實現(xiàn)激發(fā)學(xué)生“學(xué)”的熱情的目的。大學(xué)物理實驗科技競賽是一項推廣物理概念，培養(yǎng)學(xué)生動手能力的活動。在搭建適合物理實驗科技競賽的平臺方面，要盡可能采用綜合設(shè)計性實驗項目，該實驗項目應(yīng)是全開放式的，只提要求，不設(shè)限制［8］，要求學(xué)生在任課老師指導(dǎo)下對自己在科學(xué)和技術(shù)范疇感興趣的內(nèi)容進行研究或設(shè)計，設(shè)計的內(nèi)容可以是對某些自然現(xiàn)象的科學(xué)理論分析；也可以是對儀器設(shè)備的創(chuàng)新設(shè)計制作；或是對現(xiàn)有儀器設(shè)備的原理和設(shè)計進行改進；或是獨特的測試方法和手段等。將其理論研究成果或設(shè)計思想、設(shè)計原理、實驗結(jié)果等，以科技論文的形式提交，并將該內(nèi)容與科技競賽結(jié)合起來，開展全校性的大學(xué)物理實驗科技競賽活動，以此來提高學(xué)生對物理實驗學(xué)習(xí)的積極性和興趣。進而提高物理實驗的效率和教學(xué)質(zhì)量。
2科技競賽的組織實施
2．1科技競賽項目及要求
首先關(guān)于舉辦大學(xué)生物理實驗科技競賽的通知。競賽分為初賽、實驗操作和答辯三個環(huán)節(jié)進行，報名與參賽均以組為單位，每組兩人。初賽以筆試形式考查報名選手的基本知識和基本實驗技能。實驗操作考察學(xué)生的動手能力和靈活運用所學(xué)知識設(shè)計實驗的能力，參照我校現(xiàn)有儀器和條件，提出競賽項目及要求：（1）學(xué)生在校期間完成的物理思想清晰，物理知識點明確的實驗制作或測試方法和手段。（2）學(xué)生在校期間完成的物理思想清晰、與實驗相關(guān)的科研論文和教學(xué)論文。教學(xué)論文包括物理實驗內(nèi)容和方法的改進、現(xiàn)代測量技術(shù)在物理實驗中的應(yīng)用以及實驗數(shù)據(jù)處理優(yōu)化等。（3）對物理實驗現(xiàn)有儀器進行改進，使操作更加便捷、測量更加精確；對物理實驗現(xiàn)有儀器進行重新組合，開發(fā)新的實驗項目，完成新的實驗功能；基于物理課現(xiàn)有實驗項目，提出新的實驗方法。實驗操作中要求兩名選手團結(jié)協(xié)作，按照自己的設(shè)計方案在規(guī)定時間內(nèi)完成儀器調(diào)試、數(shù)據(jù)測量、提交報告。
2．2評判標(biāo)準(zhǔn)
由任課教師對學(xué)生提交的論文進行評定，要求論文的物理思想清晰，物理知識點準(zhǔn)確，論文結(jié)構(gòu)合理，語言描述流暢，符合科技論文的基本要求。
2．3評獎辦法
由任課老師在每自然班篩選出三組同學(xué)進入最終的競賽，評獎小組由所有任課教師和物理實驗老師共同組成，最終采用答辯方式確定前三等獎，并頒發(fā)獲獎證書及獎金。其成績可按一定比例計入大學(xué)物理實驗課程的總成績。很明顯，這種充分體現(xiàn)學(xué)生實踐能力的競賽項目及評獎活動，會充分激發(fā)教師和學(xué)生做好物理實驗的積極性和“教好”與“學(xué)好”的熱情，可有效地將老師和學(xué)生結(jié)合成統(tǒng)一的整體。
2．4科技競賽項目實例
競賽項目：利用萬用表檢測較為復(fù)雜的集成電路故障所需儀器：萬用表；集成電路操作過程分析：首先要根據(jù)故障現(xiàn)象，判斷出故障的大體部位，然后通過測量，把故障的可能部位逐步縮小，最后找到故障所在。集成電路中總有一個接地腳與印制電路板上的“地”線是接通的，由于集成電路內(nèi)部都采用直接耦合，因此，集成塊的其他引腳與接地腳之間都存在著確定的直流電阻。可通過用萬用表測量各引腳的內(nèi)部等效直流電阻來判斷其好壞，若各引腳的內(nèi)部等效電阻與標(biāo)準(zhǔn)值相符，說明這塊集成塊是好的；反之若與標(biāo)準(zhǔn)值相差過大，說明集成塊內(nèi)部損壞。當(dāng)然，由于集成塊內(nèi)部有大量的三極管、二極管等非線性元件，在測量中單測得一個阻值還不能判斷其好壞，必須互換表筆再測量一次，獲得正、反向兩個阻值。
只有當(dāng)內(nèi)部直流等效電阻正、反向阻值都符合標(biāo)準(zhǔn)時，才能斷定該集成塊完好。也可采用在路測量。先測量其引腳電壓，如果電壓異常，可斷開引腳連線測接線端電壓，以判斷電壓變化是由元件引起，還是集成塊內(nèi)部引起。在路檢測集成電路內(nèi)部直流等效電阻時可以不必把集成塊從電路上拆下來，只需將電壓或在路電阻異常的腳與電路斷開，同時將接地腳也與電路板斷開，其他腳維持原狀，測量出測試腳與接地腳之間的內(nèi)部直流等效電阻的正、反向陽值便可判斷其好壞。效果與不足：學(xué)生通過競賽對萬用表的使用方法和注意事項有了更加深入的理解，通過對復(fù)雜的集成電路故障的分析檢測，對各種儀器設(shè)備的電路故障分析檢測能力有了明顯的提升，懂得了學(xué)以致用的樂趣，對其他的物理實驗項目也有了濃厚的興趣。不足之處是每個自然班只有三組同學(xué)參加競賽，競賽的影響面不夠?qū)拸V，今后要進一步擴大參賽同學(xué)的人數(shù)。
3結(jié)論
論文關(guān)鍵詞：數(shù)字萬用表，測電容
人民教育出版社出版的普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書《物理》選修3-1《教師教學(xué)用書》（2010年5月第3版）(以下簡稱《教參》)，在其第60面實驗參考資料一文中提供了兩種測電容的方法，方法一為“利用電容器放電測電容”；方法二為“用傳感器做定量實驗學(xué)習(xí)電容的概念”。以上兩種方法的原理均為利用給電容器充電后通過高阻漏電，測量漏電電流與時間的關(guān)系，通過曲線面積計算法得到電量，計算電容值。
但以上兩種方法在實際操作中均有不足，現(xiàn)分析如下：
方法一的難點在于記錄放電時間的同時要記錄放電電流物理論文，雖然課本上提供了“節(jié)拍器計時法”和先描點后記錄等操作技巧（具體操作步驟參見《教參》），但實驗操作技巧要求高，學(xué)生在實際操作中，實測數(shù)據(jù)偏差大。且方法一所測電流從幾微安到數(shù)百微安，測量范圍大，對電表要求較高。對《教參》中生成的圖像計算后發(fā)現(xiàn)，該實驗使用的電容值達到1400μF，在實際中不易獲得。
方法二利用朗威數(shù)字化實驗室器材，利用電流傳感器測定電流強度，其優(yōu)點是通過數(shù)據(jù)采集器與計算機連接，迅速測定電流的同時在屏幕上顯示出電流I隨時間t變化的圖像，該實驗現(xiàn)象清晰、直觀，實驗效果很好龍源期刊。但由于使用R=100Ω的電阻放電，整個放電過程在0.7s內(nèi)就基本結(jié)束，學(xué)生過程性體驗較差物理論文，同時目前配備一間數(shù)字化實驗室費用較為昂貴，部分學(xué)校暫時無法配備，在一定程度上限制了此方法的推廣和使用。
筆者在日常教學(xué)中使用價格僅數(shù)百元的數(shù)字萬用表，較好的解決了以上問題。其操作步驟如下：
首先需要準(zhǔn)備一塊具有與 PC 機聯(lián)機功能的數(shù)字萬用表，筆者使用的數(shù)字萬用表為“VICTOR 98A”。通過該表精確度高（分辨率0.1μA，精確度0.2%+4）【1】可實現(xiàn)實時測量和保存測量數(shù)據(jù)，極大的增強了準(zhǔn)確性和方便性。同時利用該表配備的聯(lián)機軟件，通過Miniusb接口與計算機的USB接口相連，可以直觀的將測量數(shù)據(jù)在大屏幕上顯示，方便教學(xué)中使用。
利用該數(shù)字萬用表，可以通過以下兩種方式完成數(shù)據(jù)記錄。
一、不使用計算機的情況下，使用該表“間隔存儲模式”，手動選擇間隔存儲時間（如1秒），待實驗完畢后，將記錄數(shù)據(jù)讀出并描點作圖。此法與《教參》中方法一相同物理論文，但與使用指針式萬用表讀數(shù)相比，簡化了實驗操作的同時，提高了測量的準(zhǔn)確性。
二、數(shù)字萬用表與計算機連接使用，借助該表配備的聯(lián)機軟件，計算機連接數(shù)字萬用表以后，選擇實時記錄功能，設(shè)置間隔時間后，即可對測量的數(shù)據(jù)進行存儲，并以圖像形式模擬顯示。
以上兩種形式存儲的數(shù)據(jù)均可按照Excel格式導(dǎo)入計算機，借助Microsoft Excel軟件進行后期的處理分析。
按照以上原理，如圖1所示連接電路，電容兩極板間電壓為U，放電電阻為R，閉合開關(guān)S1較長時間（1分鐘以上），再斷開開關(guān)S1接通S2物理論文，放電電流為I,對于此回路電壓方程為
U-IR=0
在放電時有，，將它們代入上式得
將上式積分，并注意到t=0時q=CE，可得
其中τ=RC稱為RC電路的時間常數(shù)，它標(biāo)志充放電的快慢[2]。
筆者使用標(biāo)稱電容值為16v，47μF（實測為72.0μF）電解電容，放電電阻為15kΩ，在不同充電電壓下放電測量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)經(jīng)Microsoft Excel軟件插入圖表、添加趨勢線等處理后得圖2、圖3龍源期刊。
時間（s）
電流（μA）
38.5
1
7.5
2
關(guān)鍵詞：芯線，電纜故障，斷線故障，中間接頭，點距，測定方法，電容L-XRL，電阻值
1 電纜故障的種類與判斷
無論是高壓電纜或低壓電纜，在施工安裝、運行過程中經(jīng)常因短路、過負荷運行、絕緣老化或外力作用等原因造成故障。電纜故障可概括為接地、短路、斷線三類，其故障類型主要有以下幾方面：①三芯電纜一芯或兩芯接地。②二相芯線間短路。③三相芯線完全短路。④一相芯線斷線或多相斷線。
對于直接短路或斷線故障用萬用表可直接測量判斷，對于非直接短路和接地故障，用兆歐表搖測芯線間絕緣電阻或芯線對地絕緣電阻，根據(jù)其阻值可判定故障類型。故障類型確定后，查找故障點并不是一件容易的事情，下面根據(jù)筆者的經(jīng)驗，介紹幾種查找故障點的方法，供參考。
2 電纜故障點的查找方法
2.1 測聲法
所謂測聲法就是根據(jù)故障電纜放電的聲音進行查找，該方法對于高壓電纜芯線對絕緣層閃絡(luò)放電較為有效。此方法所用設(shè)備為直流耐壓試驗機。當(dāng)電容器充電到一定電壓值時，球間隙對電纜故障芯線放電，在故障處電纜芯線對絕緣層放電產(chǎn)生“滋、滋”的火花放電聲，對于明敷設(shè)電纜憑聽覺可直接查找，若為地埋電纜，則首先要確定并標(biāo)明電纜走向，再在雜噪聲音最小的時候，借助耳聾助聽器或醫(yī)用聽診器等音頻放大設(shè)備進行查找。查找時，將拾音器貼近地面，沿電纜走向慢慢移動，當(dāng)聽到“滋、滋”放電聲最大時，該處即為故障點。使用該方法一定要注意安全，在試驗設(shè)備端和電纜末端應(yīng)設(shè)專人監(jiān)視。
2.2 電橋法
電橋法就是用雙臂電橋測出電纜芯線的直流電阻值，再準(zhǔn)確測量電纜實際長度，按照電纜長度與電阻的正比例關(guān)系，計算出故障點。該方法對于電纜芯線間直接短路或短路點接觸電阻小于1Ω的故障，判斷誤差一般不大于3m，對于故障點接觸電阻大于1Ω的故障，可采用加高電壓燒穿的方法使電阻降至1Ω以下，再按此方法測量。首先測出芯線a與b之間的電阻R1，則R1=2Rx+R，其中Rx為a相或b相至故障點的一相電阻值，R為短接點的接觸電阻。再就電纜的另一端測出a′與b′芯線間的直流電阻值R2，則R2=2R(L-X)+R,式中R(L-X)為a′相或b′相芯線至故障點的一相電阻值，測完R1與R2后，再將b′與c′短接，測出b、c兩相芯線間的直流電阻值，則該阻值的1/2為每相芯線的電阻值，用RL表示，RL=Rx+R(L-X)，由此可得出故障點的接觸電阻值：R=R1+R2-2RL，因此，故障點兩側(cè)芯線的電阻值可用下式表示：Rx=(R1-R)/2，R(L-X)=(R2-R)/2。Rx、R(L-X)、RL三個數(shù)值確定后，按比例公式即可求出故障點距電纜端頭的距離X或(L-X)：X=(RX/RL)L，(L-X)=(R(L-X)/RL)L，式中L為電纜的總長度。采用電橋法時應(yīng)保證測量精度，電橋連接線要盡量短，線徑要足夠大，與電纜芯線連接要采用壓接或焊接，計算過程中小數(shù)位數(shù)要全部保留。
2.3 電容電流測定法
電纜在運行中，芯線之間、芯線對地都存在電容，該電容是均勻分布的，電容量與電纜長度呈線性比例關(guān)系，電容電流測定法就是根據(jù)這一原理進行測定的，對于電纜芯線斷線故障的測定非常準(zhǔn)確。使用設(shè)備為1～2kVA單相調(diào)壓器一臺，0～30V、0.5級交流電壓表一只，0～100mA、0.5級交流毫安表一只。測量步驟：①首先在電纜首端分別測出每相芯線的電容電流(應(yīng)保持施加電壓相等)Ia、Ib、Ic的數(shù)值。②在電纜的末端再測量每相芯線的電容電流Ia′、Ib′、Ic′的數(shù)值，以核對完好芯線與斷線芯線的電容之比，初步可判斷出斷線距離近似點。③根據(jù)電容量計算公式C=1/2πfU可知，在電壓U、頻率f不變時C與I成正比。因為工頻電壓的f(頻率)不變，測量時只要保證施加電壓不變，電容電流之比即為電容量之比。設(shè)電纜全長為L，芯線斷線點距離為X，則Ia/Ic=L/X，X=( Ic/ Ia)L。測量過程中，只要保證電壓不變，電流表讀數(shù)準(zhǔn)確，電纜總長度測量精確，其測定誤差比較小。
2.4零電位法
零電位法也就是電位比較法，它適應(yīng)于長度較短的電纜芯線對地故障，應(yīng)用此方法測量簡便精確，不需要精密儀器和復(fù)雜計算，測量原理如下：將電纜故障芯線與等長的比較導(dǎo)線并聯(lián)，在兩端加電壓E時，相當(dāng)于在兩個并聯(lián)的均勻電阻絲兩端接了電源，此時，一條電阻絲上的任何一點和另一條電阻絲上的對應(yīng)點之間的電位差必然為零。反之，電位差為零的兩點必然是對應(yīng)點。因為微伏表的負極接地，與電纜故障點等電位，所以，當(dāng)微伏表的正極在比較導(dǎo)線上移動至指示值為零時的點與故障點等電位，即故障點的對應(yīng)點。測量步驟如下：
①先在b和c相芯線上接上電池E，再在地面上敷設(shè)一根與故障電纜長度相等的比較導(dǎo)S，該導(dǎo)線要用裸銅線或裸鋁線，其截面應(yīng)相等，不能有中間接頭。②將微伏表的負極接地，正極接一根較長的軟導(dǎo)線，導(dǎo)線另一端要求在敷設(shè)的比較導(dǎo)線上滑動時能充分接觸。
②合上閘刀開關(guān)K，將軟導(dǎo)線的端頭在比較導(dǎo)線上滑動，當(dāng)微伏表指示為零時的位置即為電纜故障點的位置。
參考文獻：
【1】魏書寧;龔仁喜;劉珺;;電力電纜故障檢測的方法與分析[A];04'中國企業(yè)自動化和信息化建設(shè)論壇暨中南六省區(qū)自動化學(xué)會學(xué)術(shù)年會專輯[C];2004..
【2】邢海文;電力電纜故障診斷技術(shù)的研究[D];廣西大學(xué);2005.
【3】華菊金;電纜故障無損檢測系統(tǒng)設(shè)計[D];中北大學(xué);2006.
【4】秦方;;多芯電纜的故障測試[A];冶金企業(yè)自動化、信息化與創(chuàng)新——全國冶金自動化信息網(wǎng)建網(wǎng)30周年論文集[C];2007.
【關(guān)鍵詞】單片機；測試系統(tǒng)；電阻測量；電容測量
1.引言
基于單片機的鐵路信號測試系統(tǒng)，是根據(jù)現(xiàn)場的實際使用需要而研制開發(fā)的，可以很精確的測試電阻和補償電容，直接讀出電阻阻值、電容容量。接地線電阻作為軌道電路的一個重要參數(shù)，為了保證通信、信號設(shè)備及人員安全，要求通信、信號設(shè)備的地線接地電阻必須達標(biāo)，控制在一定范圍內(nèi)。補償電容可以彌補電容不足，抵消鋼軌感性，使鋼軌阻抗盡可能呈阻性負載，以保證軌道電路的傳輸距離和機車信號系統(tǒng)的可靠性。
2.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
基于單片機的鐵路信號測試系統(tǒng)的軟件流程圖如圖1所示，硬件框圖如圖2所示。系統(tǒng)的工作過程：啟動測試系統(tǒng)，上電或復(fù)位，系統(tǒng)進行初始化，完成初始化后，選擇工作模式，電阻測試或者電容測量。通過STC89C52單片機控制電阻模塊和電容模塊，測試的數(shù)據(jù)存儲在SD卡中，通過RS232串口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿C存儲。
在硬件設(shè)計過程中，采用單片機STC89C52編程，實現(xiàn)對電阻、電容測試的控制，LCD顯示；采用24位HX712A/D轉(zhuǎn)換器芯片；RS232串行口通訊頻率9600bit/s；電源采用線性穩(wěn)壓芯片ASM1117，供電電壓3.3V、5V。
3.測試工作原理
采用STC89C52單片機，20引腳為接地端，40引腳為電源端，31引腳需要接到電位使單片機選用內(nèi)部程序存儲器，18、19引腳接上一個11.0592MHz的晶振為單片機提供時鐘信號，第9引腳為復(fù)位引腳，單片機只有滿足這些才能正常工作。利用P2口作為數(shù)據(jù)讀寫，片選信號端，功能切換。P3口采用第二功能，定時器/計數(shù)器外部計數(shù)脈沖輸入，外部數(shù)據(jù)存儲器寫/讀。采用HX712芯片完成測阻。在設(shè)計程序測量時，首先選擇測試工作模式，在測量的同時，程序執(zhí)行做出判斷，不能超過設(shè)定的量程，然后跳轉(zhuǎn)到測量程序，在范圍內(nèi)正常測試并且顯示結(jié)果，按“確定”鍵后數(shù)據(jù)存儲。測阻電路如圖3所示。
4.系統(tǒng)軟件設(shè)計
基于單片機的測試系統(tǒng)，在Keil環(huán)境下，由主程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序、時鐘芯片程序、數(shù)據(jù)存儲程序等部分子程序組成。主程序完成各個子程序的上電初始化，以及實際控制各個功能模塊的正常工作。讀寫、存儲產(chǎn)生程序設(shè)計根據(jù)測量的接地電阻，補償電容的屬性，來不斷循環(huán)延時，并且通過單片機來控制完成測試。
系統(tǒng)的程序設(shè)計，完全是基于單片機的應(yīng)用，其中包括I/O口的控制、定時器、外部中斷及寄存器的使用。
5.結(jié)語
本系統(tǒng)以單片機為核心，以HX712 A/D轉(zhuǎn)換器芯片為數(shù)模轉(zhuǎn)換原件，SD-SPI數(shù)據(jù)存儲，RS232串行口數(shù)據(jù)通訊。電路結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠，實現(xiàn)了對電阻、電容的測試。此系統(tǒng)可以順利的完成與PC機的數(shù)據(jù)通訊，還可以在單片機的預(yù)留的I/O口增加檢測傳感器，以提高系統(tǒng)的廣泛性。
參考文獻
[1]金川，董愛華，馬一杰.基于步進電機的運料系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計[J].儀表技術(shù)，2013（2）：35-37.
[2]張燦.單片機花樣流水燈設(shè)計[J].信息通信，2013（1）：42-43.
[3]潘磊.基于單片機的多路溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計[J].信息通信，2013（1）：65-66.
作者簡介：
實驗以其形象、生動、形式多樣，蘊藏非常活躍的因素，需要嚴謹、踏實的治學(xué)態(tài)度，為學(xué)生提供全面發(fā)展和個性發(fā)展的空間，活化知識結(jié)構(gòu)和訓(xùn)練思維空間，塑造完善品格和為以后從事科研工作打下堅實基礎(chǔ)。
在物理新教材中《從微安計改裝為歐姆表》一文中僅從理論上予以研究，本人試著從理論分析和實踐相結(jié)合的角度入手，給予學(xué)生充分的自。通過這個實驗使學(xué)生了解科學(xué)實驗的一般思路和研究方法，鍛煉了學(xué)生刻苦耐勞的毅力和嚴謹治學(xué)的態(tài)度，取得了學(xué)生的共識。
在實驗中力求貫穿如下教學(xué)原則：
一、教師的主導(dǎo)作用與學(xué)生的主動性相結(jié)合的原則
創(chuàng)設(shè)實驗條件，讓學(xué)生自主性學(xué)習(xí)實驗操作規(guī)程和能力訓(xùn)練目標(biāo)。讓學(xué)生懂得萬用電表的使用，能掌握測量電阻、電流、電壓的方法，懂得一些常用電子元件的測量方法、電子器材的操作測量，掌握電烙鐵的焊接技術(shù)，印刷電路板的制作與加工，化學(xué)用品的使用，電動器具的使用和安全注意事項。
二、科學(xué)性和思想性原則
培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和工作方法，深諳電路理論知識是我們的目標(biāo)。強調(diào)電路原理的解讀，強化實驗的各個環(huán)節(jié)有條不紊地進行，包含各種儀器儀表的使用、電子元件的測量、電路的焊接和聯(lián)接、實驗數(shù)據(jù)的測量、表頭面板的繪制，需要學(xué)生的細心、耐心和恒心。在長期的實驗中，思想上會有一些波動和挫折感，適時地進行個別引導(dǎo)是必要的，總體上應(yīng)進行一些科學(xué)家的成長故事的講座，使學(xué)生產(chǎn)生共響，從而深化實驗的教學(xué)過程。
三、循序漸進和因材施教的原則
要充分了解學(xué)生的認識規(guī)律和心理特點，進行成功教學(xué)方法。在實驗中會有迷茫失措的時候,困難會時時困擾每一個學(xué)生，發(fā)揮成功教學(xué)方法的優(yōu)越性，分階段進行各個實驗環(huán)節(jié)，使學(xué)生在每個階段都有成就感，體驗成功的快樂蘊藏于每一次的成功中。第一階段：實驗器材的準(zhǔn)備階段。包含微安計、電阻、電容器和二極管的準(zhǔn)備和電路板的制作。第二階段：電路的焊接、連接和元件的測量使用。第三階段：儀表的裝配、調(diào)試、安裝階段。四、自主式原則
自主理解控制實驗條件、探索物理規(guī)律的思維方法，強化圖象處理的技能訓(xùn)練，學(xué)習(xí)排除簡單故障的實驗方法，不通電電阻測量法，通電電壓、電流測量法的應(yīng)用，認識總結(jié)實驗技術(shù)。
1、實驗儀器設(shè)備準(zhǔn)備階段
微安計、直流電源、變阻器、變阻器、電阻、微調(diào)電阻50mm*50mm的印制電路板、化學(xué)用劑fecl3、電動鉆（含0.8mm鉆頭）、萬用電表、電解槽、透明膠、電池盒、螺絲、組合工具。
2、實驗實施操作階段
①、根據(jù)電路原理圖設(shè)計繪制電路板，把需要的電路布線結(jié)構(gòu)用透明膠貼上，放入加熱的30－50度的fecl3溶液中腐蝕，一個小時左右腐蝕完畢，放入水槽沖洗涼干，用0.8mm鉆頭在需要連接元件的地方鉆孔，用砂紙擦亮銅箔，用電烙鐵熔化焊錫均勻涂于銅箔表面,均勻分布焊錫,保護鋼箔不被養(yǎng)化.②、根據(jù)電路原理圖焊接有關(guān)元件和連接線路,檢測電路各部分是否正常,分為通電測試和不通電測試.③、調(diào)節(jié)變阻器確定四個是量程的中值電阻,用已知電阻代替電阻變阻箱.④、繪制表頭面板刻度。調(diào)節(jié)變阻器的電阻分別為1、2、3、5、10、15、20、25、30、40、50、100、150、200、250、300、400、500等，根據(jù)指針?biāo)谖恢么_定面板刻度。
例如，用Excel電子表格進行“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的數(shù)據(jù)處理時，可以先在表格中輸入測量數(shù)據(jù)，然后將輸入的兩列或兩行數(shù)據(jù)選中，再點擊菜單欄中的“插入”菜單下的“圖表”選項，在彈出的對話框中選擇“XY散點圖”，點擊“下一步”，再點擊“下一步”，在圖表向?qū)Р襟E之三上填寫上“圖表標(biāo)題”“x軸”和“y軸”，點擊“完成”，然后在圖表散點中選中所描的點，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單對話框中點擊“添加趨勢線”，再在彈出的面板“類型”選項中選中線形，在“選項”選項中選中“顯示公式”，再單擊“確定”，一個圖表就畫好了，根據(jù)圖表公式的斜率可直接讀取彈簧的勁度系數(shù)。
在電學(xué)實驗“分壓電路和限流電路的選擇”以及“滑動變阻器的選擇”中，諸如分壓電路和限流電路有何區(qū)別、變阻器的選擇原則是什么等問題，如果直接告訴學(xué)生結(jié)果，學(xué)生會由于不知其所以然而不能領(lǐng)會物理學(xué)真諦，更無法融會貫通。下面就說明如何利用Excel解釋電路和變阻器的選擇。
（1）電源電壓3 V，燈泡電阻10 Ω，采用如圖1所示的限流電路。為了方便地調(diào)節(jié)燈泡兩端電壓并使燈泡電壓有一個較大的取值范圍，所選用的滑動變阻器應(yīng)為：
A.1 Ω B.10 Ω C.100 Ω D.1 000 Ω
圖1
對該問題，首先要告訴學(xué)生：所謂“方便地調(diào)節(jié)”，即每當(dāng)變阻器的滑片滑動一定距離時，燈泡兩端的電壓就會有一個相應(yīng)的、比較明顯的變化，故變阻器接入電路中的電阻與燈泡兩端電壓之間有一個近似線性的關(guān)系為最好。我們可以根據(jù)串聯(lián)電路的電壓分配原則，分別把每一個電阻的阻值進行十等分連入電路，用Excel公式計算出燈泡兩端的電壓，然后作圖，觀察燈泡電壓與電阻的關(guān)系圖像就可以一目了然。圖2分別為R=1 Ω，10 Ω，100 Ω，1 000 Ω時的圖像。
從圖像中可以明顯看出，當(dāng)R=1 Ω時，線性關(guān)系最好，但測量范圍卻很小，不滿足“使燈泡電壓有較大的取值范圍”的條件。當(dāng)R=1 000 Ω時，電壓與電阻的線性關(guān)系不好且可測量范圍也很小，因此也不適合。當(dāng)R=100 Ω時，雖然可測量范圍比較大，但線性關(guān)系不好，在剛開始時變阻器滑片移動很小電壓就有較大變化，而到后來電阻變化很大電壓卻變化很小，也不好。兩方面綜合考慮，當(dāng)R=10 Ω時，燈泡電壓既有較大的變化，而且也有比較好的近似線性的關(guān)系。因此可得出結(jié)論：在限流電路中，當(dāng)變阻器的阻值與待測電阻相當(dāng)時較好，太大或太小都不合適。
圖2
（2）如果將上述限流電路改為分壓電路，其他條件不變，如圖3所示，該如何去選擇呢？
圖3
我們可以根據(jù)同樣的方法用Excel電子表格畫出它的圖像，再利用圖像進行分析。圖4是用Excel電子表格做出的4個圖像。
根據(jù)這4個圖像，可以很明顯地看出，無論變阻器的電阻多大，分壓電路所能調(diào)節(jié)的電壓范圍都是從零到電源電動勢，可改變的電壓范圍都相同。變阻器的電阻越小，待測電阻兩端的電壓與并聯(lián)接入電路中變阻器的電阻的關(guān)系越接近于線性關(guān)系。當(dāng)變阻器的全電阻很大時，不適合分壓電路。由此得出：當(dāng)采用分壓電路時，所選擇的變阻器的全阻值應(yīng)與待測電阻的阻值差不多或更小一些。
圖4
通過這樣的分析，學(xué)生就很容易理解變阻器的選擇原則，并且知道分壓電路的電壓可以從零開始調(diào)節(jié)、電壓的可調(diào)節(jié)范圍大；當(dāng)實驗時要求待測電阻的電壓從零開始連續(xù)可調(diào)節(jié)，或要求多測幾組數(shù)據(jù)描點作圖時，應(yīng)選擇分壓電路。
參考文獻
[1] 邢.中學(xué)物理論文寫作教程[M]. 鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社，1993.
[2] 陳清梅，胡揚洋，邢.物理高端備課：構(gòu)建U-S合作的橋梁：以“生活中的圓周運動”為例[J].教育科學(xué)研究，2013（12）：55-60.
論文摘要：隨著科技的發(fā)展，無人所的實現(xiàn)指日可待，無人所開關(guān)位置信號的正確也越來越值得關(guān)注，下面就消除感應(yīng)電對開關(guān)位置信號干擾的消除，提出自己的見解，希望能起到拋磚引玉的效果，對兄弟單位的運行提供一定的幫助。
京滬線卞莊分區(qū)所、沙河集分區(qū)所在運行中偶爾會發(fā)出3001、3002分相隔開分合信息，但是詢問電調(diào)電調(diào)未對開關(guān)進行操作。現(xiàn)場調(diào)查分相開關(guān)信號電纜過長（約1.6公里），且在經(jīng)過跨河橋時與電務(wù)及其他電纜在保護線槽內(nèi)共同鋪設(shè)。
1控制信號回路通斷的輔助開關(guān)斷開時，誤發(fā)分合信號產(chǎn)生原因分析
1.1控制電纜直流回路負母線存在兩點接地或負母線間絕緣不良，使信號回路正負電源不經(jīng)輔助開關(guān)導(dǎo)通，發(fā)出分合信號。
1.2控制電纜中存在感應(yīng)電，致使信號回路負母線帶電，感應(yīng)電勢隨時間變化至負半波，滿足二極管的工作條件時二極管對三極管發(fā)出脈沖信號，使連接在三極管發(fā)射極上的信號燈亮發(fā)出分合信息。
1.3控制電纜中信號回路負母線在輔助開關(guān)后串入交流電，其電勢隨時間變化至負半波，滿足二極管的工作條件時二極管對三極管發(fā)出脈沖信號，使連接在三極管發(fā)射極上的信號燈亮發(fā)出分合信息。
2誤發(fā)分合信號原因查找
2.1針對湖南科明絕緣不良報警值低的現(xiàn)象，將報警值調(diào)高后仍未報絕緣不良，由此基本可以排除信號電纜絕緣不良引起。
2.2交流電串入原因排除，甩開分區(qū)所端控制、信號電纜，甩開貫通線供分相開關(guān)機構(gòu)箱交流電源，將電纜對地放電后，測量信號電纜中仍有28V交流電，由此可以排除機構(gòu)箱內(nèi)交流電串入可能。
2.3將電纜對地充分放電后，測量電纜絕緣芯線對地及線間絕緣電阻均大于2MΩ,由此可以排除絕緣不良，及其他交流電源串入，引起誤發(fā)分合信號。
2.4通過將以上三種原因排除后，可以斷定信號電纜中串入的交流電為感應(yīng)電。
3感應(yīng)電勢計算公式
B為磁感應(yīng)強度；Φ為感應(yīng)磁通；N為感應(yīng)線圈的匝數(shù)（因為是平直導(dǎo)線取1）；A為導(dǎo)線靠磁場側(cè)半球面積
R為控制電纜距導(dǎo)線的距離（近的取7.85m遠的取11.1m，因為受路基條件限制，波動范圍在0.3m左右，因為開關(guān)都在正線所以側(cè)面限界值取3.1m）
為空氣的磁導(dǎo)率，因為空氣中磁感應(yīng)強度和磁場強度基本相等，所以空氣的磁導(dǎo)率取1根據(jù)上式將機車在區(qū)間運行時，上下行供電臂中通過的電流帶入感應(yīng)電計算公式，就可以得出機車通過時電纜中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢。(當(dāng)機車運行至分相處時，電纜中的感應(yīng)電最大；距分相較遠時，電流I1產(chǎn)生的磁場會抵消掉一部分，電纜中的感應(yīng)電勢相對較小)。
其他高壓線路對控制電纜的感應(yīng)電干擾同樣按照上述內(nèi)容，對復(fù)雜線路要綜合進行考慮和計算。
3常用消除控制電纜中感應(yīng)電對信號影響的辦法
3.1在信號電纜負電回路串接電阻，通過電阻分壓減弱施加在穩(wěn)壓二極管上的感應(yīng)電壓，消除感應(yīng)電壓對開關(guān)位置信號的干擾。
3.2在信號回路的正負電源間接一個電容，利用電容隔直通交的特性，使信號回路正負電源間感應(yīng)電勢相同，從而使加在穩(wěn)壓二極管兩端的交流電勢相同，使穩(wěn)壓二極管不會再因正負電源回路的感應(yīng)電勢不同，誤發(fā)分合信號。
4兩種方法比較
4.1方法一較簡單，原理上只要找一個足夠大的電阻（一般取經(jīng)驗值10KΩ）來分擔(dān)回路中感應(yīng)電勢即可，但是因為反應(yīng)開關(guān)變位時采用的設(shè)備不同而存在差異。目前采用的反應(yīng)開關(guān)的位置信號的設(shè)備有光控開關(guān)、位置繼電器等，無論是采用哪種設(shè)備都要考慮串接電阻與回路電阻的匹配即開關(guān)正常分合時，不能因串接電阻分壓造成開關(guān)位置變位無法正常顯示。當(dāng)采用光控繼電器時還要考慮到光控繼電器內(nèi)部連接在發(fā)光二極管回路的電阻，如果二極管對于工作電壓要求較高時，串接電阻消除信號回路感應(yīng)的方法就不可取了。
4.2方法二相對于方法一來說更為可靠也更便于實施。電容量計算及其允許通過電流的相關(guān)公式如下：
通過上式可以看出選擇的電容容量和C及U有關(guān)，通過電容的電流和U及XC有關(guān)。通過以上邏輯關(guān)系可以得出如下結(jié)論：光控繼電器正負信號線間并聯(lián)的電容容量可以隨意選則，只要其耐壓大于感應(yīng)電壓即可使用。為防止信號回路正母線與機構(gòu)箱內(nèi)的交流電源由于某種原因短接致使電容擊穿，正負母線短路產(chǎn)生故障，要求并接電容器的耐壓略高于機構(gòu)使用的交流電壓或者直接根據(jù)電纜的耐壓選擇相同耐壓等級的電容進行并接，從節(jié)約費用方面考慮一般選擇容量為1uf的電容器。
5結(jié)束語
通過以上分析和處理方法的對比，建議今后處理類似問題無論從成本還是改造方面考慮，采用第二種方法，使所內(nèi)和遠動終端均能準(zhǔn)確反應(yīng)開關(guān)位置信號。
參考文獻：
【關(guān)鍵詞】 RC正弦波振蕩電路 文氏電橋電路 二極管穩(wěn)幅
各種電器設(shè)備要正常工作，常常需要各種小波形信號的支持。電器設(shè)備中常用的信號有正弦波、矩形波、三角波和鋸齒波等。在電器設(shè)備中，這些信號是由波形產(chǎn)生和變換電路來提供的。波形產(chǎn)生電路是一種不需外加激勵信號就能將直流能源轉(zhuǎn)化成具有一定頻率、一定幅度和一定波形的交流能量輸出電路，又稱振蕩器或波形發(fā)生器。通過與波形變換電路相結(jié)合，它能產(chǎn)生正弦波、矩形波、三角波和階梯波等各種波形，能滿足現(xiàn)代測量通信、自動控制和熱加工、音視頻設(shè)備及數(shù)字系統(tǒng)等對各種信號源的需求。
RC正弦波振蕩電路因其選頻網(wǎng)絡(luò)由R、C元件組成而得名。根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和連接方式的不同，又可分為文氏電橋振蕩器、移相式振蕩器和雙T式振蕩器。RC振蕩電路的工作頻率較低，一般為1HZ～1MHZ,常采用外穩(wěn)幅電路，用于低頻電子設(shè)備中。RC文氏電橋振蕩器具有電路簡單、易起振和振蕩頻率易調(diào)節(jié)等特點，為大多數(shù)低頻振蕩電路所采用。本文設(shè)計一個振蕩頻率f0=1000HZ的文氏電橋正弦振蕩器，輸出電壓U0=4V（峰值），波形失真系數(shù) 。通過設(shè)計電路及選取各元件參數(shù)Kf=0.1％-0.2％，輸出電壓均符號指標(biāo)要求。
1、主電路選擇
根據(jù)輸出指標(biāo)的要求，本設(shè)計選擇二極管外穩(wěn)幅的文氏電橋電路。該電路利用二極管的非線性自動調(diào)節(jié)負反饋的強弱來控制電壓的恒定。其中，二極管VD1、VD2組成外穩(wěn)幅電路，振蕩過程中VD1、VD2將交替導(dǎo)通和截止，總有一個處于正向?qū)顟B(tài)的二極管與R3并聯(lián)，由于二極管正向電阻 隨 增大而下降，因此負反饋隨振幅上升而增加，直到滿足振幅平衡條件為止。二極管穩(wěn)幅電路簡單又經(jīng)濟。
圖1 二極管外穩(wěn)幅的文氏電橋振蕩器
該電路的放大倍數(shù)為
Au=1+RFR4
式中，RF為等效電阻；RF=r∥R3+RP ； 為二極管VD1、VD2導(dǎo)通時的動態(tài)電阻。振蕩電路剛起振時，輸出電壓U0幅度較小，rd較大，Au較大，有利于起振。隨著振蕩的進行，輸出電壓U0幅度逐漸增大，導(dǎo)致二極管動態(tài)電阻 逐漸減小， 逐漸下降，輸出電壓U0幅度趨于穩(wěn)定，最終電路達到穩(wěn)定振蕩狀態(tài)。
2、 電路參數(shù)選擇
2.1 選擇R、C
為了使RC選頻網(wǎng)絡(luò)的特性不受集成運算放大器的輸入輸出電阻的影響，在選擇R時，應(yīng)滿足以下條件
r1＞R＞＞r0
式中，r1是集成運算放大器同相輸入電阻； r0是集成運算放大器的輸出電阻。查閱集成運放手冊，可以初選R2=R1=15KΩ ,則根據(jù)式f0=12πRC,可計算出電容值為
C=12πf0R=12×3.14×103×15×103
據(jù)此，可選取標(biāo)稱值為C=0.01μF的電容。將C=0.01μF代入式f0=12πRC計算電阻 R的準(zhǔn)確值R=15.9KΩ,取標(biāo)稱值R=16KΩ的電阻即可。
2．2 選擇 、
電阻R4和RF可根據(jù) 文氏電橋振蕩電路的振幅起振條件：RF＞2R3來確定，本設(shè)計取RF=2.1R4,這樣即能保證起振，又不會引起嚴重的波形失真。同時，為了減小運算放大器輸入失調(diào)及其漂移的影響，根據(jù)平衡電阻概念，應(yīng)使電阻R4和RF盡量滿足R2=R=R4∥RF的條件。聯(lián)解RF2.1R4和R=R4∥RF可得
R3.12.1R=3.12.1×16KΩ=23.6KΩ
可選取標(biāo)稱值為R4=24KΩ的電阻，則RF的取值為
RF=2.1KΩ=2.1×24KΩ=50.4KΩ
2.3 二極管VD1、VD2的選擇
穩(wěn)幅二極管的選擇應(yīng)特別注意兩點：一是為了保證電路的對稱性，兩個穩(wěn)幅二極管的特性參數(shù)必須匹配；二是為了提高電路的溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用硅管。由于二極管VD1、VD2導(dǎo)通時的動態(tài)電阻rd的值與Rf有關(guān)，二極管VD1、VD2的選擇還要通過實驗調(diào)整來確定。
2.4 選擇RF和Rf
實驗表明，二極管動態(tài)電阻rd與并聯(lián)電阻阻值相當(dāng)時，穩(wěn)幅特性和改善波形失真都有較好的效果。通常Rf選幾千歐姆，Rf選定后，Rp的值便可以初步確定。因為RF=r∥Rf+Rp
設(shè)rd≈Rf ，則RP=RF-rd∥RF-0.5Rf，取Rf=6.8KΩ，則Rp=50.4KΩ-3.4KΩ=47KΩ，選WXWX-3型47KΩ多圈微調(diào)電位器。
注意：Rp和Rf的最佳值，仍然要通過實驗調(diào)整來確定。
2.5 選擇集成運算放大器
選擇集成運算放大器時，除希望輸入電阻較高和輸出電阻較低外，最主要的是要選擇其增益寬積（（G•BW）能滿足下面的關(guān)系式，即Aod•BW＞3f0
在實際電路中，可選擇運放μA471，它的上限截止頻率（即-3dB帶寬）fH，10HZ開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod=2×105 ，可以滿足設(shè)計需要。
3、結(jié)束語
本文通過工程設(shè)計中常采用的方法，根據(jù)振蕩器的振蕩頻率和設(shè)計原則，合理地選擇電路形式和器件，然后進行近似估算確定參數(shù)，最后通過實驗調(diào)整，使電路達到要求的設(shè)計指標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】 問題情境 實用情境 討論情境 辨誤情境 展示情境 創(chuàng)設(shè)
學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人，教師是學(xué)習(xí)的組織者和引導(dǎo)者。教師在教學(xué)中不但要注意調(diào)動學(xué)生的智力因素，更要注意調(diào)動學(xué)生的動機、情感、意志、興趣等非智力因素。教師有意識地創(chuàng)設(shè)具體生動的教學(xué)情境，使學(xué)生處于主動積極狀態(tài)，使學(xué)生心情歡暢、精神飽滿地學(xué)習(xí)，形成以學(xué)生為中心的生動的學(xué)習(xí)局面，對提高教學(xué)效果有很大幫助。
1 創(chuàng)設(shè)問題情境，誘導(dǎo)積極思維
教學(xué)之前，教師提出問題或激發(fā)學(xué)生提出問題，然后引導(dǎo)學(xué)生從多種不同的角度加以分析、思考，探求問題的解答，置教學(xué)于問題情境之下。例如：學(xué)習(xí)“機械運動”時，教師以講故事的形式提出，法國飛行員在飛行時，抓住一顆飛行的子彈的問題，進而引導(dǎo)發(fā)問，什么情況下，我們也能抓住一顆飛行的子彈呢？在這里，問題情境激發(fā)了學(xué)生探究的愿望，從而聯(lián)系實際情況，展開了積極的思維。
2 創(chuàng)設(shè)實用情境，喚起學(xué)習(xí)興趣
物理知識和生活聯(lián)系非常密切。新課標(biāo)要求，從生活走向物理，從物理走向世界。教師要創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生用物理知識解決實際問題，使學(xué)生知道物理是有用的，使學(xué)生有一種成就感、收獲感，喚起想更深層次進行探究的學(xué)習(xí)興趣。例如：學(xué)習(xí)“密度的應(yīng)用”時，老師可以拿一枚戒指，讓學(xué)生辨別是什么金屬做的。學(xué)生的答案都是猜測的。教師可以提示用密度解決問題，學(xué)生設(shè)計實驗，動手測量，最后測出戒指密度，知道是什么金屬制作的。還可以組織學(xué)生利用單子元件組裝電子門鈴、制作潛望鏡等。學(xué)生在動手動腦中，認識了學(xué)習(xí)物理的重要性，增強了學(xué)習(xí)物理的興趣，掌握了知識，提高了能力。
3 設(shè)討論情境，培養(yǎng)發(fā)散思維
教學(xué)中，教師給定問題，組織學(xué)生創(chuàng)設(shè)討論情境，學(xué)生自主探索、發(fā)現(xiàn)、討論，允許并鼓勵不同的見解。由老師引導(dǎo)，組織學(xué)生討論、判定見解的優(yōu)劣正誤。學(xué)生在討論過程中，加深了對物理知識的理解，培養(yǎng)了發(fā)散思維。例如：在學(xué)習(xí)“伏安法測電阻”時，教師提出問題：如果只有電壓表或電流表，怎樣測未知阻值的電阻阻值？學(xué)生通過課上和課下積極的思考，熱烈的討論，交流綜合設(shè)計出了八種測電阻的方案，無論在掌握知識上還是提高技能上，都取得了良好的效果。
4 設(shè)辨誤情境，培養(yǎng)分析能力
針對學(xué)生常出現(xiàn)的問題，教師有意設(shè)置錯誤的題設(shè)，讓學(xué)生交流、討論、辨別、分析，從而充分暴露其錯誤所在，進一步推導(dǎo)出荒謬的結(jié)果，學(xué)生在驚愕之余，加深了印象，加深了理解，收到了“吃一塹，長一智”的效果。例如：在學(xué)習(xí)“電阻的并聯(lián)”時，學(xué)生認識到并聯(lián)電路的總電阻小于任何一個并聯(lián)電阻。但是，有不少學(xué)生認為：兩個或幾個電阻并聯(lián)，其中一個電阻變大時，電路的總電阻變小。教師以此為題設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生思考、討論、交流、推導(dǎo)，學(xué)生從兩個方面，一是從公式：1／R=1／R1+1／R2；二是從干路和支路電流的變化，都證明了題設(shè)的錯誤。辨誤情境對教學(xué)中的易錯點的預(yù)防和糾正，有著非常好的作用。
5 創(chuàng)設(shè)展示情境，展現(xiàn)個性才能
【關(guān)鍵詞】大地電磁測深 觀測深度 采樣頻率
1 大地電磁測深的觀測深度
大地電磁測深法簡稱（MT），是利用天然交變電磁場研究地球電性結(jié)構(gòu)的一種地球物理勘探方法。大地電磁測深的場源為地球與太陽風(fēng)互相作用產(chǎn)生的天然交變電磁場，具有頻率低、波長長、探測深度大、成本低的優(yōu)點。主要應(yīng)用于區(qū)域性的大地構(gòu)造勘探。
大地電磁測深具有勘探深度大的特點，大地電磁測深的測量深度亦稱為趨膚深度，趨膚深度的推算過程如下：
同一相位面為平面的電磁波稱為平面電磁波。若在這一平面上場振幅為常數(shù)，則稱為均勻平面電磁波，否則為非均平面電磁波。假設(shè)所觀測到的電磁波是在均勻介質(zhì)中進行傳播，則X軸和Y軸位于波的極化平面上，Z軸位于波的傳播方向上，在XOY平面上的場振幅是相同的。其振幅和相位分別為
上式表明電場在沿Z軸方向前進時 距離時，振幅衰減為 倍。習(xí)慣上將距離 稱為電磁波的趨附深度，在忽略位移電流時則將趨附深度寫成 電磁波的趨膚深度隨電阻率的增加和頻率的降低而增大。所以為了進行深部地質(zhì)調(diào)查應(yīng)采用較低的工作頻率。
2 大地電磁場的場源特點
關(guān)于大地電磁場的起源問題一般認為其一次場源是由太陽微粒輻射作用下形成的地球磁層和電離層變化。太陽風(fēng)的微粒輻射流具有相當(dāng)高的導(dǎo)電能力，所以地球的正常偶極磁場不能穿過它而受到畸變。在導(dǎo)電的電離層中形成很強且變化迅速的電流。這些電流主要集中在靠近地極 緯度帶附近，及大地電磁場的場源位于100km左右的高空處。地球表面上的有限區(qū)域可視為平面波。其傳播深度主要依賴振動頻率或者場的變化周期。
對大地電磁頻譜的多年觀測結(jié)果表明，其中含有多種不同頻率的振動成分。頻率為1Hz的變化具有最小的振幅，向高、低頻段振幅均明顯增加。在電法勘探中利用稱之為地磁脈動的短周期脈沖。它具有周期為零點幾秒到幾百秒的似周期振動特性。除了與宇宙現(xiàn)象有關(guān)的低頻場外，在地球上還有相對高頻（3-10000Hz）的電磁場，主要是由大氣電現(xiàn)象（雷電）及地磁場的變化引起的，但由于高頻信號被介質(zhì)吸收低頻信號逐漸占優(yōu)勢，根據(jù)許多觀測結(jié)果表明，交變電場的最大場強在8-300Hz頻帶內(nèi)。但是在某一瞬間，大地電磁場具有在幾百平方公里或更大的范圍內(nèi)，振幅頻率均保持一定的特點。
3 大地電磁測深的測量深度與測量頻率選擇間的關(guān)系研究
在進行大地電磁測深測量時所采集的低頻段的和高頻段的信號都是連續(xù)的時間信號，以現(xiàn)有的技術(shù)水平無法做到不失真的連續(xù)的對信號進行采集，只能將連續(xù)的信號采集成離散的時間信號，所以如何保證對離散時間信號進行不失真的恢復(fù)，以保證沒有信息的損失就是一個十分重要的問題。
假設(shè)存在理想的連續(xù)時間信號 ，如果 是非周期且能量有限的信號則：
， 。
從 取樣得到離散時間信號x（n），
， 。
注意到周期取樣在信號 與x（n）中的變量t與n之間存在關(guān)系 ， ，則在頻率 內(nèi)的 與頻率 內(nèi)的 一致，故有：
，
假定存在一個帶限模擬信號的譜，當(dāng) 時，譜為0。如果 ，則離散時間信號的譜沒有混疊，離散信號的譜等于在基本頻率范圍 或 的模擬信號的譜。
圖1 離散時間信號還原示意圖
根據(jù)上述結(jié)論最高頻率為BHz的連續(xù)時間帶限信號，當(dāng)取樣率 滿足 時，可以從它的取樣信號惟一恢復(fù)出原始信號。所以為了能夠?qū)λ杉男盘栠M行不失真的恢復(fù)，工作中所采用的采樣頻率至少要大于2倍的信號最高頻率。
而根據(jù)上文所述進行大地電磁測深測量時為了達到更深的勘探深度，所采用的信號頻率越低越好，但是在實際上大地電磁場的場源的頻率分位低頻段和高頻段兩個頻段，在低頻段約為零點零零幾赫茲到10Hz之間，高頻段為8Hz到300Hz之間。因此在實際工作中必須對兩個頻段的信號都進行采集。對于低頻信號段和高頻信號段最低采樣頻率至少為兩頻段最高頻率最大值的2倍即至少600Hz。對于離散信號的恢復(fù)，采樣頻率越高則單位時間內(nèi)得到的信息也就越大，還原后的真實性也就越強，所以理論上采樣頻率越高越好。但是在實際工作中受到儀器設(shè)備性能等技術(shù)因素的制約，采樣頻率不可能定的過高，而且隨著采樣頻率的升高所能達到的勘探深度也會隨之降低，但是無論如何不能小于其最低采樣頻率，所以這要根據(jù)所使用的儀器的性能結(jié)合和實際工作需要進行確定。
4 結(jié)合白音圖嘎工作區(qū)實際測量工作進行驗證
為了白音圖嘎工作區(qū)南部的高磁異常區(qū)的異常源的深部構(gòu)造進行研究，在該工作區(qū)區(qū)布設(shè)了1長為1.8公里的大地電磁測深剖面，測深點的點距為400米，共46個測深點。其測線分布位置圖如下：
圖2 大地電磁測深（MT）測線位置分布圖
本次大地電磁測深（MT）采用測量儀器的是美國KJT公司提供的kms-820系統(tǒng)，該系統(tǒng)專為 EM（電磁）和微震記錄而設(shè)計，獲取電阻率和速度結(jié)構(gòu)，該儀器可用于常規(guī)用途的數(shù)據(jù)采集， 也可用于長期監(jiān)測。
Kms-820系統(tǒng)可同時測量各個頻段的電磁信息，在測量時分別用一個高頻頻段和一個低頻頻段采集地下的電磁信息，由于高頻信號在地下介質(zhì)傳播中衰減較快，而低頻信號在地下介質(zhì)中傳播時衰減較慢，所以高頻頻段所采集的數(shù)據(jù)可較好的反映淺部的地質(zhì)體信息，低頻頻段所采集的數(shù)據(jù)可較好的反映深部的地質(zhì)體信息。由于大地電磁測深數(shù)據(jù)需要進行傅里葉變換處理，所以采樣頻率越高，信號的保真性就越好，但是隨著采樣頻率的提高，其探測深度也隨之變淺，且相應(yīng)的所采集的數(shù)據(jù)量也隨之?dāng)U大，后期處理時所耗費的時間也隨之增長。根據(jù)設(shè)計探測深度10km的要求，而基性巖的視電阻率一般為100 左右，根據(jù)趨膚深度的計算公式計算得采樣頻率 ，所以采樣頻率的區(qū)間為600Hz至40000Hz，為了盡可能的達到更深的勘探深度所以采樣頻率的選取應(yīng)盡量的小，結(jié)合kms-820系統(tǒng)自身特點，即本身所能提供高頻段和低頻段的采樣頻段組合，在本次測量中對于高頻段采用10kHz的采樣頻率，低頻段采用1kHz的采樣頻率。
現(xiàn)在選擇剖面上的54點的高頻信號和低頻信號數(shù)據(jù)進行處理，以對地下地質(zhì)體的分層信息進行推斷并對上述結(jié)論進行驗證。
通過對kms-820系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)進行初步處理可得到如下結(jié)果：
圖3 54號點低頻信號處理結(jié)果
對比54號點低頻信號的X方向（測線方向）與Y方向（垂直測線方向）的電阻率數(shù)據(jù)可以看出，其電阻率值的變化趨勢是相似的，兩個方向的信號有著較高的一致性，這就說明X方向與Y方向的電性性質(zhì)相近，該點所反映的深部的地下介質(zhì)為各向同性的。
X方向與Y方向的測深曲線為K型曲線，其所反映的地下介質(zhì)的電阻率的變化是先升高在降低的，其表示地下介質(zhì)按電阻率可以分為3層 、 、 ，其電阻率大小關(guān)系為 。 為表層，表層是低阻層，表層的視電阻率 約為5 ； 是高阻層，其視電阻率 約為80 ，根據(jù)公式 計算得到其底界面的深度約為6368米； 層的視電阻率比 層的小，但由于測量時間較短，所測得的數(shù)據(jù)量不足不能夠很好的反映出其視電阻率和底界面深度。
圖4 54號點高頻信號處理結(jié)果
對比54號點高頻信號的X方向（測線方向）與Y方向（垂直測線方向）的電阻率數(shù)據(jù)可以看出，其電阻率值的變化趨勢是相似的，兩個方向的信號有著較高的一致性，這就說明X方向與Y方向的電性性質(zhì)相近，該點所反映的淺部地下介質(zhì)為各向同性的。
X方向與Y方向的測深曲線為A型曲線，其所反映的地下介質(zhì)的電阻率的變化是逐漸升高的，其表示地下介質(zhì)按電阻率可以分為3層 、 、 ，其電阻率大小關(guān)系為 。 為表層，表層是低阻層，表層的視電阻率 約為0.1 ，由于測量時間原因?qū)τ诒韺拥男畔⒉荒苡行У胤从场?為中間層，中間層是低阻層，表層的視電阻率 約為10 ； 是高阻層，其視電阻率 約為100 。
通過對54號點的低頻信號和高頻信號的初步分析可以發(fā)現(xiàn)分別采用1kHz和10KHz的采樣頻率進行采樣可以較好的反映地下介質(zhì)的電性參數(shù)。
在對24號點至54號點的測深數(shù)據(jù)進行反演處理后，得到的地下地質(zhì)體的反演模型如下
圖5 MT24至52號點數(shù)據(jù)反演結(jié)果圖
從圖中可以看到在34號點向下有一條明顯的低阻帶，與兩側(cè)的高阻帶有明顯的界限，而且該低阻帶一直向下延伸，推測這是一條深大斷裂。其依據(jù)是當(dāng)?shù)貙颖诲e斷后在其破碎帶內(nèi)填充大量的巖石碎屑，且碎屑間存在大量得孔隙，這些孔隙被地下水填充后其電阻值就會比周圍的基巖低，在圖中的表現(xiàn)就是一條低阻帶；并且在實地測量時34號點就位于深溝內(nèi)，該深溝就是斷裂帶在實地的表現(xiàn)。在圖中可以清楚地看到高阻巖體的分布范圍，根據(jù)反演結(jié)果高阻體的頂界面深度約為1800米，底界面深度約為4500米，但是由于測量時間較短，對低頻的信號采集較少，底界面的深度準(zhǔn)確性不高。
上述的反演結(jié)果中反演得到的斷裂構(gòu)造和高阻體的位置，與航磁異常解譯結(jié)果中的區(qū)域大斷裂位置和高磁巖置基本吻合，這充分說明了采用1kHz和10kHz采樣頻率的準(zhǔn)確性。也間接證明了說明了最低采樣頻率與測量深度間的關(guān)系。
5結(jié)語
本論文結(jié)合大地電磁的場源中低頻信號與高頻信號的頻率特征，及大地電磁測深的勘探深度趨膚深度與采樣頻率之間的關(guān)系以及采樣頻率與采集信號的自身的頻率之間的關(guān)系這三者之間的聯(lián)系對大地電磁測深的采樣頻率與趨膚深度之間的關(guān)系進行了討論，并結(jié)合實際生產(chǎn)中的測量結(jié)果對所得結(jié)論進行了初步的驗證，初步證明了所得結(jié)論的正確性。
參考文獻：
