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《微波技术与天线》实验指导书(DOC)

《微波技术与天线》实验指导书(DOC)
《微波技术与天线》实验指导书(DOC)

微波技术与天线实验指导书

南京工业大学信息科学与工程学院

通信工程系

目录

实验一微波测量系统的熟悉和调整.................. - 2 -实验二电压驻波比的测量......................... - 9 -实验三微波阻抗的测量与匹配 .................... - 12 -实验四二端口微波网络阻抗参数的测量 ............. - 17 -

实验一 微波测量系统的熟悉和调整

一、实验目的

1. 熟悉波导测量线的使用方法;

2. 掌握校准晶体检波特性的方法;

3. 观测矩形波导终端的三种状态(短路、接任意负载、匹配)时,TE 10波的电场分量沿轴向方向上的分布。

二、实验原理

1. 传输线的三种状态

对于波导系统,电场基本解为ift rm ift r e E e a b r V E --==

)

/ln(0

(1) 当终端接短路负载时,导行波在终端全部被反射――纯驻波状态。

ift y ift y y e x a E e x a E E )sin()sin(00π

π-=-

在x=a/2处

z E e e E E y ift ift y y βsin 2)(00-=+=+-

其模值为:z E E y y βsin 20= 最大值和最小值为:

2min

0max ==r

r r E E E

(2) 终端接任意负载时,导行波在终端部分被反射――行驻波状态。

ift y ift y y e x a

E e x a E E )sin(

)sin('

00π

π+=- 在x=a/2处

z

E e

E E e E e E e E e E e E e E E y ift

y y fit

y fit y fit y ift y fit y fit y y βcos 2)()

()('0

'

0'0'0'00'00+-=++-=+=-----

由此可见,行驻波由一行波与一驻波合成而得。其模值为:

z E E z E E E y y y y y ββsin )(cos )(2

'0022'00-++=

可得到最大值和最小值为:

'

0min

'

0max y y y

y y y E

E E E E E -=+=

(3) 终端接匹配负载时,导行波仅有入射波而无反射波――行波状态。

ift y y e E E -=0 其模值为

0y y E E =

由上述可知,在测量线的终端分别接上短路器、任意负载和匹配负载,移动探针位置,都可以观测到测量线中不同位置的电场强度(复振幅大小)对应的电流指示读数。

2. 由测量线的基本工作原理可知,指示器的读数1是探针所在处|E|对应的检波电流。

任一位置处|E|与I 的对应关系应视检波晶体二极管的检波特性而定。一般,这种关系可通过对二极管定标而确定。

所谓定标,就是找出电场的归一化值|E ’|与I 的对应关系。

max

'E E E =

我们知道,当测量线终端短路时:

d

z E E E z E E g

λπ

ββ2sin

sin '2sin 20

max 0====

如果我们取任意一零点(波节点)作为坐标起始位置,且坐标用d 表示,则:

d E g

λπ2sin

'=

晶体二极管上的检波电压u 正比于探针所在处|E ’|。所以上式可用u 的归一

化值u ’来表示。即:

d u u u g

λπ2sin

'max

==

晶体二极管的检波电流I 与检波电压u 之间的关系为:

n cu I =

式中c 为比例常数,n 为检波率。

n

g

d c I λπ

2sin

'=

式中c ’为比例常数。

3. 当测量线的探针插入波导时,在波导中会引入不均匀性,从而影响系统的工作状态。

探针在开槽线中与电场耦合,其效果相当于在等效传输线上并联了一个探针支路。即探针等效为一个导纳p p p jb g y -=。其中g p 反映探针吸收功率的大小,b p 表示在波动中产生反射的影响。在信号和测量系统匹配的条件下,由于g p 的分流作用,驻波波腹点的位置发生偏移。但当终端断路时,波节点不偏移。可见,g p 和b p 将造成误差。为了减小测量误差,必须要减小或消除g p 和b p 的影响。减小g p 的影响,可以适当减小探针插入的深度;消除b p 的影响要依靠调谐来达到。

探针的调整办法: 1.

在信号源有足够输出和检波指示器有足够的灵敏度的条件下,应尽量取较小的探针插入深度。

2.

将测量系统短路时,将探针移至相邻两个波节之间正中位置(即波腹点上),调节探头的调谐活塞,直至输出指示最大。此时b p 已达到最小。

需要指出的是,当信号源的频率或探针插入深度改变时,必须重新对探针进行调整。

三、实验仪器及线路图

图1-1

四、实验内容与步骤

1.调整测量线

(1)开启信号源。对波导系统的XB9A操作时,直接打开“电源”开关即可,经过20分钟左右信号输出稳定。

(2)按图1-1连接实验线路图(接短路器)。

(3)调节探针位置,使指示器读数为最大(此时探针位于波腹点)。

(4)调节探针插入深度,同时调整调谐活塞,使指示器读数最大,且达到满刻度的2/3量程以上。

2.绘制晶体定标曲线

(1)用交叉读数法测量波导波长λg,并确定任一波节点位置D min(坐标d的起始位置)。如图1-2所示。

(2)在相邻的波节点与波腹点之间大约取10个点(包括波节点和波腹点)。从

D min开始依次将探针移到这些点上,并读取测量线上的标尺刻度D i与相

应的指示器读数l i。

3.测绘终端三种负载时|E ’|的分布

(1) 测量线终端接短路器:在大约1个波长范围内,每半个波长范围取10个

点,依次将探针移到这些位置上并读取测量线标尺刻度D i 和相应的指示器读数l i 。

(2) 测量线终端接任意负载,重复步骤(1); (3) 测量线终端接匹配负载,重复步骤(1)。

五、数据处理

1.晶体定标

(1) 计算波导波长λg

)()(22

2''2min '2min ''1min '1min '

'2

min '2min ''1min '1min D D D D D D D D g +-+=?+-+=λ

D min3

D min2

D min1

D ’min2

D ”min2

图1-2

终端负载:短路

终端负载:开路、任意负载(各1份表格)

实验指导书

苯甲酸红外光谱的测绘—溴化钾压片法制样 一、实验目的 1、了解红外光谱仪的基本组成和工作原理。 2、熟悉红外光谱仪的主要应用领域。 3、掌握红外光谱分析时粉末样品的制备及红外透射光谱测试方法。 4、熟悉化合物不同基团的红外吸收频率范围.学会用标准数据库进行图谱检索 及化合物结构鉴定的基本方法。 二、实验原理 红外光谱分析是研究分子振动和转动信息的分子光谱。当化合物受到红外光照射,化合物中某个化学键的振动或转动频率与红外光频率相当时,就会吸收光能,并引起分子永久偶极矩的变化,产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应频率的透射光强度减弱。分子中不同的化学键振动频率不同,会吸收不同频率的红外光,检测并记录透过光强度与波数(1/cm)或波长的关系曲线,就可得到红外光谱。红外光谱反映了分子化学键的特征吸收频率,可用于化合物的结构分析和定量测定。 根据实验技术和应用的不同,我们将红外光划分为三个区域:近红外区(0.75~2.5μm;13158~40001/cm),中红外区(2.5~25μm;4000~4001/cm)和远红外区(25~1000μm;400~101/cm)。分子振动伴随转动大多在中红外区,一般的红外光谱都在此波数区间进行检测。 傅立叶变换红外光谱仪主要由红外光源、迈克尔逊干涉仪、检测器、计算机和记录系统五部分组成。红外光经迈克尔逊干涉仪照射样品后,再经检测器将检测到的信号以干涉图的形式送往计算机,进行傅立叶变换的数学处理,最后得到红外光谱图。

傅立叶变换红外光谱法具有灵敏度高、波数准确、重复性好的优点,可以广泛应用于有机化学、金属有机化学、高分子化学、催化、材料科学、生物学、物理、环境科学、煤结构研究、橡胶工业、石油工业(石油勘探、润滑油、石油分析等)、矿物鉴定、商检、质检、海关、汽车、珠宝、国防科学、农业、食品、生物医学、生物化学、药学、无机和配位化学基础研究、半导体材料、法庭科学(司法鉴定、物证检验等)、气象科学、染织工业、日用化工、原子能科学技术、产品质量监控(远距离光信号光谱测量:实时监控、遥感监测等)等众多方面。 三、仪器和试剂 1、Nicolet 5700 FT-IR红外光谱仪(美国尼高力公司) 2、压片机(日本岛津公司) 3、压片模具(日本岛津公司) 4、玛瑙研钵(日本岛津公司) 5、KBr粉末(光谱纯,美国尼高力公司) 6、苯甲酸(分析纯) 四、实验步骤 1、样品的制备(溴化钾压片法)

水力学(流体力学)实验指导书汇总

水力学(流体力学)实验指导书 编著:刘凡 河北工程大学

目录 1、静水压强实验--------------------------------------------------------3-5页 2 平面静水总压力实验-------------------------------------------- - 6-9页 3、文丘里流量计实验------------------------------------------------10-12页 4、雷诺实验------------------------------------------------------------12-14页 5、管道沿程水头损失实验-----------------------------------------15-16页 6、局部管道水头损失实验----------------------------------------17-19页 7、流线演示实验-----------------------------------------------------20-21页 8、伯努利实验---------------------------------------------------------20-21页 9、涡流系列演示实验------------------------------------------------22-24页

实验一 静水压强实验 一、 实验目的 1、加深对水静力学基本方程物理意义的理解,验证静止液体中,不同点对于 同一基准面的测压管水头为常数(即z+ p C g ρ=) 。 2、学习利用U 形管测量液体(油)的密度。 3、建立液体表面压强0p >a p ,0p

分析实验室用水检测作业指导书

1.目的 为了规范实验室用水,保证分析测定结果的准确可靠,确保实验数据的科学性和公证性,特制订此管理规定。 2.适用范围 本规定适用于检测中心分析实验用水的管理。 3. 责任 3.1 试剂管理员负责实验室用水的制备、检查分析、参与检验和贮存管理。 3.2 技术员在使用纯水的过程中应保证器皿或容器等的清洁,避免水的污染。 4. 内容 4.1 实验室用水的要求 4.1.1 外观:实验室用水目视观察应为无色透明的液体; 4.1.2 实验室用水分类、用途和检验标准: 表1 实验室用水的技术指标与检验频率

4.2 实验室超纯水的制备及检验检测(参照GB/T6682“一级水”检测) 4.2.1 按照超纯水机的说明书要求制备超纯水; 4.2.2电导率检验:Arium 611超纯水机具有电阻率的“在线”监测功能,并按校准周期要求进行校准。4.2.3吸光度检验:将水样分别注入1cm和2cm的石英比色皿中,在紫外分光光度计上,于254nm处,以1cm比色皿中水为参比,测定2cm比色皿中水的吸光度。 4.2.4可溶性硅检验:量取520mL超纯水,注入铂皿中,在防尘条件下,用亚沸蒸发至约20mL,停止加热,冷却至室温,加 1.0mL钼酸铵溶液(50g/L),摇匀,放置5min后,加 1.0mL草酸溶液(50g/L),摇匀,放置1min后,加1.0mL对甲氨基酚硫酸盐溶液(2g/L),摇匀。移入比色管中,稀释至25mL,摇匀,于60℃水浴中保温10min。溶液所呈蓝色不得深于标准比色溶液。 标准比色溶液的制备是取0.50mL二氧化硅标准溶液(10mg/L),用水样稀释至20mL后,与同体积试液同时同样处理。 4.3实验室纯化水的检验检测(按《中国药典》二部“纯化水”项下检测)

信号与系统实验指导书

实验一 常用信号分类与观察 一、实验目的 1、了解单片机产生低频信号源; 2、观察常用信号的波形特点及产生方法; 3、学会使用示波器对常用波形参数的测量。 二、实验内容 1、信号的种类相当的多,这里列出了几种典型的信号,便于观察。 2、这些信号可以应用到后面的“基本运算单元”和“无失真传输系统分析”中。 三、实验原理 对于一个系统特性的研究,其中重要的一个方面是研究它的输入输出关系,即在一特定的输入信号下,系统对应的输出响应信号。因而对信号的研究是对系统研究的出发点,是对系统特性观察的基本手段与方法。在本实验中,将对常用信号和特性进行分析、研究。 信号可以表示为一个或多个变量的函数,在这里仅对一维信号进行研究,自变量为时间。常用信号有:指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、抽样信号、钟形信号、脉冲信号等。 1、正弦信号:其表达式为)sin()(θω+=t K t f ,其信号的参数:振幅K 、角频率ω、与初始相位θ。其波形如下图所示: 图 1-5-1 正弦信号 2、指数信号:指数信号可表示为at Ke t f =)(。对于不同的a 取值,其波形表现为不同的形式,如下图所示:

图 1-5-2 指数信号 3、指数衰减正弦信号:其表达式为 ?? ? ??><=-)0()sin()0(0)(t t Ke t t f at ω 其波形如下图: 图 1-5-3 指数衰减正弦信号 4、抽样信号:其表达式为: sin ()t Sa t t = 。)(t Sa 是一个偶函数,t = ±π,±2π,…,±n π时,函数值为零。该函数在很多应用场合具有独特的运用。其信号如下图所示:

水力学实验指导书

实验一伯努利方程实验 一、实验目的 1.验证流体恒定总流的能量方程; 2.通过对动水力学诸多水力现象的实验分析研讨,进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特征; 3.掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验测量技能。 二、实验属性 综合性试验。本实验涉及的《工程流体力学》课程知识是综合性的。内容有: 流体力学相似性原理和因次分析、流体力学连续性方程、能量方程及动量方程等。 1、自循环供水器; 2、实验台; 3、可控硅无级调速器; 4、溢流板; 5、稳水孔板; 6、恒压水箱; 7、测压计; 8、滑动测量尺; 9、测压管; 10、实验管道;11、测压点;12、毕托管;13、实验流量调节阀 四、实验要求 实验前应预习实验报告。 实验开始前,待一切实验准备工作就绪后,报告指导教师。在启动设备之前,必须经指导教师检查认可。 实验结束时,实验数据要经指导教师审阅、签字,并整理好实验现场后,按要求在实验记录本上填写有关内容,方可离去,严禁将实验室的任何物品带走。

实验完成后应按学校对实验报告的格式、纸张要求写出实验报告。实验报告描述应清楚、肯定,语言通顺,用语专业、准确;结构严谨、层次清晰。实验报告数据观察细致,记录及时、准确、真实,外文、符号、公式准确,使用统一规定的名词和符号。 实验报告的内容要求: 1.实验名称; 2. 实验目的; 3.实验原理; 4. 实验装置; 5.实验步骤; 6. 实验原始数据; 7.实验数据处理及结果; 8.思考题分析。 五、实验原理 在实验管路中沿管内水流方向取n 个过水断面。可以列出进口断面(1)至另一断面(i )的能量方程(i=1,2,3,……,n ) )1(22111 122i w i i i i h g v a p Z g v a p Z -+++=++γγ 取1a =2a =……n a =1选好基准面,从已设置的各断面的测压管中读出γ p Z + 值,测出 通过管路的流量,即可计算出断面平均流速v 及g av 22 ,从而即可得到各断面测管水头和总 水头。 六、实验步骤 1、熟悉实验设备,分清哪些测管是普通测压管,哪些是毕托管测压管,以及两者功能的区别。 2、打开开关供水,使水箱充水,待水箱溢流,检查调节阀关闭后所有测压管水面是否平齐。如不平则需要查明故障原因(例连接管受阻、漏气或夹气泡等)并加以排除,直至调平。 3、开阀13,观察思考: 1) 测压管水头线和总水头线的变化趋势; 2) 位置水头、压强水头之间的相互关系; 3) 测点(2)、(3)测管水头同否?为什么? 4) 测点(10)、(11)测管水头是否不同?为什么? 5) 当流量增加或减少时测管水头如何变化? 4、调节阀13开度,待流量稳定后,测记各测压管液面读数,同时测记实验流量(毕

预拌混凝土实验室作业指导书

预拌混凝土实验室作业指导 书

(此文档为Word 格式,下载后可以任意编辑修改!) 预拌混凝土实验室作业指导书 工程名称: 编制单位: 编制人: 审核人: 批准人: 编制日期:年月日 1

一、水泥试验操作细则 ( 一) 相关标准 GB175-2007 《通用硅酸盐水泥》; GB/T 176-2008 《水泥化学分析方法》; GB/T 17671-1999 《水泥胶砂强度检验方法》; GB/T 1345-2005 《水泥细度检验方法(80um筛筛分析) 》; GB/T 1346-2011 《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》; GB/T 12573-2008 《水泥取样方法》; JC/T 738-2004 《水泥强度快速检验方法》; GB/T 8074-2008 《水泥比表面积测定方法勃氏法》 ( 二) 取样方法 1、对同一水泥厂生产的同期出厂的同品种、同强度等级的水泥, 以一次进厂 ( 场) 的同一出厂编号的水泥为一批。但一批的总量不得超过500t. 随机地从不少于 3 个车罐中各取等量水泥, 经搅拌均匀后 , 再从中取不少于12kg 水泥作为检验试样 . 把试样均匀分成两等份, 一份由实验室按标准进行试验, 一份密封贮存 , 以备复验用. 2、对以进厂( 场) 的每批水泥 , 视在厂(场) 存放情况,应重新采集试样复验其 强度和安定性 . 存放期超过三个月的水泥, 使用前必须进行复验, 并按复验结果仲裁 . ( 三) 必试项目 1、水泥胶砂强度试验 2

(1)、材料 a. 当水泥从取样至试验要保持24h 以上时,应把它贮存在基本气密的容器 里,容器应与水泥不发生反应。 b. 标准砂应符合GB/T17671《水泥胶砂强度检验方法ISO 法》的质量要求。 c. 仲裁试验或其它重要试验用蒸馏水,其它试验可用饮用水。 (2)温、湿度 a. 水泥试体成型试验温度为20±2℃,相对湿度大于50%。水泥试样、标准 砂、拌和水及试摸的温度与室温相同。 b. 养护箱温度为20±1℃,相对湿度大于90%。养护水的温度为20±1℃ (3)、试体成型 a. 成型前将试摸擦净,四周的模板与底座的接触面上应涂一些黄干油,紧 密装配,防止漏浆,内壁均匀刷一薄层机油。 b. 水泥与标准砂的重量比1:3。水灰比为0.5 。 c. 每成型三条试体需称量的材料及用量见下表: 材料用量 水泥(g)450± 2 标准砂(g)1350± 5 拌合水(g)225± 1 a. 胶砂搅拌时先把水加入锅里,再加入水泥,把锅放在固定架上,上升至固定 位置,然后立即开动机器,低速搅拌30s 后,在第二个30s 开始的同时均匀地将砂子加入。当各级砂是分装时,从最粗粒级开始,依次将所需的每级砂 量加完。把机器转至高速再拌30s。停拌90s,在第一个15s 内用胶皮刮具将叶片和锅壁上的胶砂刮入中间,再高速搅拌60s。各个搅拌阶段,时间误 3

信号与系统实验指导书

信号与系统软件实验 指导书 《信号与系统》课程组 华中科技大学电子与信息工程系 二零零九年五月

“信号与系统软件实验”系统简介《信号与系统》是电子与通信类专业的主要技术基础课之一,该课程的任务在于研究信号与系统理论的基本概念和基本分析方法,使学生初步认识如何建立信号与系统的数学模型,如何经适当的数学分析求解,并对所得结果给以物理解释,赋予物理意义。由于本学科内容的迅速更新与发展,它所涉及的概念和方法十分广泛,而且还在不断扩充,通过本课程的学习,希望激发起学生对信号与系统学科方面的学习兴趣和热情,使他们的信心和能力逐步适应这一领域日新月异发展的需要。 近二十年来,随着电子计算机和大规模集成电路的迅速发展,用数字方法处理信号的范围不断扩大,而且这种趋势还在继续发展。实际上,信号处理已经与计算机难舍难分。为了配合《信号与系统》课程的教学、加强学生对信号与线性系统理论的感性认识,提高学生计算机应用能力,《信号与系统》课程组于2002年设计并开发了“基于MATLAB的信号与线性系统实验系统”。该实验系统是用MATLAB5.3编写的,包含十个实验内容,分别是:信号的 Fourier 分析、卷积计算、连续时间系统和离散时间系统的时域分析、变换域分析、状态变量分析、稳定性分析等,基本上覆盖了信号与线性系统理论的主要内容。通过这几年为学生们开设实验,学生们普遍反映该实验能够帮助他们将信号与系统中抽象的理论知识具体化,形象化。而且对于进一步搞清数学公式与物理概念的内在联系都很有帮助。 但是近两年我们进行了教学改革,更换了教材,原有的软件系统在内容的设计上就显现出一些不足;而且随着MATLAB版本的升级,该软件系统也陆续出现了一些问题,导致个别实验无法进行。在这样的背景下,我们设计并开发了一个新的基于MATLAB7.0的软件实验系统,利用MATLAB提供的GUI,使得系统界面更加美观;根据新教材的内容,设计并完善了实验内容;保留原有一些实验内容,但完善了功能,例如动态显示卷积过程,在任意范围显示图形等。 本系统包括七个实验,分别是:信号的时域基本运算、连续信号的卷积与连续时间系统的时域分析、离散信号的卷积与离散时间系统的时域分析、信号的频域分析、连续信号的采样与恢复、系统的频域分析、信号的幅度调制与解调。为了加强学生的计算机编程能力和应用能力,所有实验均提供设计性实验内容,让学生参与编程。 本系统既可作为教师教学的实验演示,又可作为学生动手实验的实验系统。 1. 安装本实验系统 本实验系统只能在 MATLAB 环境下运行,所以要求必须先安装 MATLAB7.0 以上版本的 MATLAB 软件,推荐安装MATLAB的所有组件。安装好MATLAB7.0之后,将本实验系统包含的文件夹 Signals&Systems 复制到MATLAB 的 work文件夹下即可。 2. 运行本实验系统 在 MATLAB 命令窗口下,键入启动命令 start,即可运行本实验系统,进入主实验界面。注意:如果MATLAB软件没有安装符号(Symbolic)、控制(Control)、信号(Signal)工具箱,运行过程中会有些命令无法识别。 start ↙ %启动命令 实验的运行过程中,需要实验者输入相应的参数、向量和矩阵,请参照本书中的格式输入。在输入向量时,数字之间用空格或逗号分隔,如输入离散序列

智能仪器实验指导书.doc

《智能仪器》实验指导书 适用专业:电子信息专业 说明:实验课时数为8节课,可从以下实验中自行选取8学时进行实验 实验一模拟信号调理实验(有源滤波器的设计) 一、实验目的 1. 熟悉运算放大器和电阻电容构成的有源波器。 2. 掌握有源滤波器的调试。 二、实验学时 课内:2学时课外:2学时 三、预习要求 1. 预习有源低通、高通和带通滤波器的工作原理 2. 已知上限截止频率fH=480Hz,电容C=0.01uF,试计算图1所示电路形式的巴特沃斯二阶低通滤波器的电阻参数,运放采用OP-07。 3. 将图2中的电容C改为0.033uF,此时图2所示高通滤波器的下限截止频率fL=?。 四、实验原理及参考电路 在实际的电子系统中输入信号往往包含有一些不需要的信号成份,必须设法将它衰减到足够小的程度,或者把有用信号挑选出来。为此,可采用滤波器。 考虑到高于二阶的滤波器都可以由一阶和二阶有源滤波器构成,下面重点研究二阶有源滤波器。 1.二阶有源低通滤波器

二阶有源低通滤波器电路如图1所示。可以证明其幅频响应表达式为 图1 二阶有源低通滤波器图2 二阶有源高通滤波器 式中: 上限截止频率 当Q=0.707时,这种滤波器称为巴特沃斯滤波器。 2. 二阶有源高通滤波器 如果将图1中的R和C的位置互换,则可得二阶高通滤波器电路,如图2所示。令 和 可得其幅频响应表达式为

其下限截止频率 五、实验内容 1. 已知截止频率fH=200Hz,试选择和计算图1所示电路形式的巴特沃斯二阶低通滤波器的参数。运算放大器用OP-07。 2. 按图1接线,测试二阶低通滤波器的幅频响应。测试结果记入表1中。 表1 Vi=0.1V(有效值)的正弦信号 3. 按图2接线,测试二阶高通滤波器的幅频响应。测试结果记入表2中。 表2 Vi=0.1V(有效值)的正弦信号 4. 将图2中的电容C改为0.033uF,同时将1的输出与图2的输入端相连,测试它们串联起来的幅频响应。测试结果记入表3中。 表3 Vi=0.1V(有效值)的正弦信号 六、实验报告要求

13级给排水: 水力学实验指导书(多学时)

工程流体力学 实 验 指 导 书 河北联合大学给排水实验室 编者:杨永 2014 . 5 . 12 适用专业:建筑环境与设备工程专业

实验目录: 实验一:雷诺实验 实验二:伯努利方程实验 实验操作及实验报告书写要求: 一、实验课前认真预习实验要求有预习报告。 二、做实验以前把与本次实验相关的课本理论内容复习一下。 三、实验要求原始数据必须记录在原始数据实验纸上。 四、实验报告一律用标准实验报告纸。 五、实验报告内容包括: 1. 实验目的; 2. 实验仪器; 3. 实验原理; 4. 实验过程; 5. 实验数据的整理与处理。 六、实验指导书只是学生的指导性教材,学生在写实验报告时指导书制作 为参考,具体写作内容由学生根据实际操作去写。 七、根据专业不同以及实验学时,由任课教师以及实验老师选定实验内容。 建筑工程学院给排水实验室 编者:杨永 2014.5

实验一 雷诺实验指导书 一、实验目的: (一)观察实验中实验线的现象。 (二)掌握体积法测流量的方法。 (三)观察层流、临界流、紊流的现象。 (四)掌握临界雷诺数测量的方法。 二、实验仪器: 实验中用到的主要仪器有:雷诺实验仪、1000mL 量筒、秒表、10L 水桶等 三、实验原理: 有压管路流体在流动过程中,由于条件的改变(例如,管径改变、温度的改变、管壁的粗糙度改变、流速的改变)会造成流体流态的变化,会出现层流、临界流、紊流等现象。英国科学家雷诺(Reynolds )在1883年通过系统的实验研究,首先证实了流体的流动结构有层流和紊流两种形态。层流的特点是流体的质点在流动过程中互不掺混呈线状运动,运动要素不呈现脉动现象。在紊流中流体的质点互相掺混,其运动轨迹是曲折混乱的,运动要素发生脉动现象。 雷诺等人经过大量的实验发现临界流速与过流断面的特征几何尺寸管径d 、流体的动力粘度μ和密度ρ有关,即()ρμ、、d f u k =。由以上四个量组成一个无量纲数,称为雷诺数e R ,即ν μρ ud ud R e ==

实验室设备作业指导书

实验室设备作业指导书 拉伸试验作业指导书 1、试验目的 测定金属材料、冶金产品和石油管材的各种拉伸性能指标。 2、试验标准 GB/T 228-2002金属拉伸试验方法。 3、试验程序和步骤 3.1 检查试样的表面质量,有裂纹等缺陷的试样不得进行拉伸试验。 2012年2月1日发布2012 年3月1日实施

3.2 检查试样表面尺寸,不符合要求的试样不得进行拉伸试验,特殊情况除外;同 时记录试样的宽度、 厚度和直径,并计算试样原始面积,至少保留4位有效数字。 3.3 用小标记、细划线等标记原始标距,但不得用引起过早断裂的缺口做标记。 3.4 根据试样的尺寸和钢级选择适当的载荷范围。 3.5 根据试样的形状选择适宜的夹具。 3.6 按工作台升降按钮,以调整试样尺寸的试验空间。 3.7 将试样一端夹于钳口。 3.8 开动油泵,并闭回油阀,开启送油阀,使工作台上升约10mm然后关闭送油阀。 3.9 调整指针对正零位。 3.10把工作台降至适当高度,将试样另一端夹在下钳口中。 3.11进入试验窗口,输入相关参数。 3.12 首先夹持试样上夹持部位,调整试样使其中心线和试验机中心线一致,然后再夹持 下夹持部分,试样夹持部分最少要为夹块长度的3/4。 3.13 装引伸计时应使引伸计夹持部分位于试样标距内。 3.14开始试验,软件自动切换到试验界面。 3.15按试样要求的加荷速度,缓缓开启送油阀,进行加荷试验。 3.16依程序提供的提示窗口,卸去引伸计后,继续拉伸直至试样断裂。并关闭送油阀,并停 止油泵工作 在试验结果栏中,程序将自动计算出的结果显示其中,保存并打印试验数据。 3.17 先卸掉下部分残样,再卸下上部分残样;然后把试样断口接在一起,根据打印的标 点测量相应的L K值,测量时尽可能使断裂位置位于测量中心,当断于标距外三分之二 位置时应按标准要求进行补偿,测量保留到小数点后一位。 3.19 妥善保管残余样品。 3.20 计算并填写运转记录、记录开机、关机时间、试验时温度和试验情况等。

实验指导书

混凝土基本理论及钢桁架静力测试试验指导书

试验一、钢筋混凝土受弯构件正截面破坏试验 一、试验目的 1.了解受弯构件正截面的承载力大小、挠度变化及裂缝出现和发展过程; 2.观察了解受弯构件受力和变形过程的三个工作阶段及适筋梁的破坏特征; 3.测定受弯构件正截面的开裂荷载和极限承载力,验证正截面承载力计算方法。 二、试件、试验仪器设备 1.试件特征 (1). 根据试验要求,试验梁的混凝土强度等级为C20,纵向受力钢筋强度等级I级。 (2). 试件尺寸及配筋如图1所示,纵向受力钢筋的混凝土净保护层厚度为15mm 。 (3). 梁的中间500mm 区段内无腹筋,其余区域配有 6@60的箍筋,以保证不发生斜 截面破坏。 (4). 梁的受压区配有两根架立筋,通过箍筋与受力筋绑扎在一起,形成骨架,保证受力钢筋处在正确的位置。 2.试验仪器设备 (1). 静力试验台座、反力架、支座及支墩 (2). 20T 手动式液压千斤顶 (3). 读数显微镜及放大镜 (4). 位移计(百分表)及磁性表座 三、试验装置及测点布置 1.试验装置见图2 (1). 在加荷架中,用千斤顶通过分配梁进行两点对称加载,使简支梁跨中形成长 500mm 的纯弯曲段(忽略梁的自重)。 (2). 构件两端支座构造应保证试件端部转动及其中一端水平位移不受约束,基本符 合铰支承的要求。 2.测点布置 梁的跨中及两个对称加载点各布置一位移计f 3~f 5,量测梁的整体变形,考虑在加载的过程中,两个支座受力下沉,支座上部分别布置位移测点f 1和f 2,以消除由于支座下沉对挠度测试结果的影响。 图1 试件尺寸及配筋图

土木水力学实验指导书

《流体力学》 实验指导书 流体力学实验室编 适用专业:土木 青岛理工大学环境与市政工程学院 2015年04 月 目录

目录 (i) 实验一静水压强实验 (1) 实验二能量方程演示实验 (3) 实验三文丘里流量计 (4) 实验四动量方程演示实验 (11) 实验五水流流态实验 (12) 实验六沿程阻力水头损失实验 (14) 实验七局部水头损失实验 (18) 实验八旋涡演示实验 (24) 实验九水跃演示实验 (25) 实验十流谱与流线演示实验 (25) 实验一静水压强实验 一、实验目的: 2

3 1、测定静止液体内任意一点的静水压强 2、在重力作用下静止液体中任何一点的势能都相等 3、测定酒精的重度γ值 二、实验原理: 1、根据水静力学基本方程:P=P 0+γh 式中:P —液体中任意一点的压强,(Pa ); P 0—表面压强,(Pa ); γ —液体的重度,(9800N/m 3); h —对应计算的液体淹没深度,(cm )。 2、势能公式: γ γ B B A A p p + Z =+ Z 式中:Z —位置水头;γ p —压强水头。 三、实验装置: 如图 图一 ①放气阀;②密闭容器;③直尺;④针管;⑤阀门 四、实验步骤: 1.读取A 、B 两点的刻度B A ??、 2.打开容器上的阀门①。容器内表面压强P 0= P a ,各测压管液面齐平 3.关闭阀门①,打开阀门⑤,用针管向容器②内输水,此时P 0﹥P a ,关

4 闭阀门⑤,读各测压管液面标高▽1,▽2,……▽7 记入表中,P 0﹥P a 做三次 4.打开阀门①使容器内表面压强P 0= P a ,检查各测压管液面是否齐平, 否则重新排气 5.关闭①打开⑤,用针管抽出容器内的水,容器表面压强P 0﹤P a ,改变 容器中的水位重复三次,每次将各测压管液面位置读数记入表中。 五、注意事项 1.读取测压管水位时,视线必须和液面同在一个水平面上,避免产生误 差。 2.用针管向容器内注水或抽水时要缓慢进行,以免损坏针管。 3.如发现各测压管水位不断改变,说明容器或测压管有漏气,需要修理。 六、记录表格和计算参考表(以厘米计) 6 +++++=654321 平均 γγγγγγγ''''''' 思考题:

预拌混凝土实验室作业指导书

预拌混凝土实验室作业指导书 工程名称: 编制单位: 编制人: 审核人: 批准人: 编制日期:年月日 1

一、水泥试验操作细则 ( 一) 相关标准 GB175-2007 《通用硅酸盐水泥》; GB/T 176-2008 《水泥化学分析方法》; GB/T 17671-1999 《水泥胶砂强度检验方法》; GB/T 1345-2005 《水泥细度检验方法(80um筛筛分析) 》; GB/T 1346-2011 《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》; GB/T 12573-2008 《水泥取样方法》; JC/T 738-2004 《水泥强度快速检验方法》; GB/T 8074-2008 《水泥比表面积测定方法勃氏法》 ( 二) 取样方法 1、对同一水泥厂生产的同期出厂的同品种、同强度等级的水泥, 以一次进厂 ( 场) 的同一出厂编号的水泥为一批。但一批的总量不得超过500t. 随机地从不少于 3 个车罐中各取等量水泥, 经搅拌均匀后 , 再从中取不少于12kg 水泥作为检验试样 . 把试样均匀分成两等份, 一份由实验室按标准进行试 验, 一份密封贮存, 以备复验用. 2、对以进厂( 场) 的每批水泥, 视在厂(场) 存放情况, 应重新采集试样复验其 强度和安定性 . 存放期超过三个月的水泥, 使用前必须进行复验, 并按复验结果仲裁. ( 三) 必试项目 1、水泥胶砂强度试验

(1)、材料 a. 当水泥从取样至试验要保持24h 以上时,应把它贮存在基本气密的容器 里,容器应与水泥不发生反应。 b. 标准砂应符合GB/T17671《水泥胶砂强度检验方法ISO 法》的质量要求。 c. 仲裁试验或其它重要试验用蒸馏水,其它试验可用饮用水。 (2)温、湿度 a. 水泥试体成型试验温度为20± 2℃,相对湿度大于50%。水泥试样、标准 砂、拌和水及试摸的温度与室温相同。 b. 养护箱温度为20± 1℃,相对湿度大于90%。养护水的温度为20± 1℃ (3)、试体成型 a. 成型前将试摸擦净,四周的模板与底座的接触面上应涂一些黄干油,紧 密装配,防止漏浆,内壁均匀刷一薄层机油。 b. 水泥与标准砂的重量比1:3。水灰比为。 c. 每成型三条试体需称量的材料及用量见下表: 材料用量 水泥(g)450± 2 标准砂(g)1350± 5 拌合水(g)225± 1 a. 胶砂搅拌时先把水加入锅里,再加入水泥,把锅放在固定架上,上升至固定 位置,然后立即开动机器,低速搅拌30s 后,在第二个30s 开始的同时均匀地将砂子加入。当各级砂是分装时,从最粗粒级开始,依次将所需的每级砂 量加完。把机器转至高速再拌30s。停拌 90s,在第一个15s 内用胶皮刮具将叶片和锅壁上的胶砂刮入中间,再高速搅拌60s。各个搅拌阶段,时间误

《信号与系统》实验指导书

《信号与系统》实验指导书 张静亚周学礼 常熟理工学院物理与电子工程学院 2009年2月

实验一常用信号的产生及一阶系统的阶跃响应 一、实验目的 1. 了解常用信号的波形和特点。 2. 了解相应信号的参数。 3. 熟悉一阶系统的无源和有源模拟电路; 4.研究一阶系统时间常数T的变化对系统性能的影响; 5.研究一阶系统的零点对系统的响应及频率特性的影响。 二、实验设备 1.TKSX-1E型信号与系统实验平台 2. 计算机1台 3. TKUSB-1型多功能USB数据采集卡 三、实验内容 1.学习使用实验系统的函数信号发生器模块,并产生如下信号: (1) 正弦信号f1(t),频率为100Hz,幅度为1;正弦信号f2(t),频率为10kHz,幅度 为2; (2) 方波信号f3(t),周期为1ms,幅度为1; (3) 锯齿波信号f4(t),周期为0.1ms,幅度为2.5; 2.学会使用虚拟示波器,通过虚拟示波器观察以上四个波形,读取信号的幅度和频率,并用坐标纸上记录信号的波形。 3.采用实验系统的数字频率计对以上周期信号进行频率测试,并将测试结果与虚拟示波器的读取值进行比较。 4.构建无零点一阶系统(无源、有源),测量系统单位阶跃响应, 并用坐标纸上记录信号的波形。 5.构建有零点一阶系统(无源、有源),测量系统单位阶跃响应, 并用坐标纸上记录信号的波形。

四、实验原理 1.描述信号的方法有多种,可以是数学表达式(时间的函数),也可以是函数图形(即为信号的波形)。对于各种信号可以分为周期信号和非周期信号;连续信号和离散信号等。 2.无零点的一阶系统 无零点一阶系统的有源和无源模拟电路图如图1-1的(a)和(b)所示。它们的传递函数均为+1G(S)= 0.2S 1 (a) (b) 图1-1 无零点一阶系统有源、无源电路图 3.有零点的一阶系统(|Z|<|P|) 图1-2的(a)和(b)分别为有零点一阶系统的有源和无源模拟电路图,他们的传递函数为:2++0.(S 1)G(S)= 0.2S 1 (a) (b) 图1-2 有零点(|Z|<|P|)一阶系统有源、无源电路图 4.有零点的一阶系统(|Z|>|P|) 图1-3的(a)和(b)分别为有零点一阶系统的有源和无源模拟电路图,他们的传递函数为:++0.1S 1G (S )= S 1

实验指导书

实验一材料硬度测定(综合性) 一、实验内容 1.金属布氏硬度实验。 2.金属洛氏硬度实验。 二、实验目的及要求 该实验的目的是使学生熟悉金属布氏、洛氏、维氏硬度计的使用方法,巩固硬度试验方法的理论知识,掌握各种硬度计的结构原理、操作方法及注意事项。要求学生具有踏实的理论知识,同时也具有严谨、一丝不苟的作风。 三、实验条件及要求 (一)实验条件 1.布氏硬度计、洛氏硬度计和显维硬度计,读数放大镜,标准硬度块。 2.推荐试样用材:灰铸铁、经调质处理的45钢、淬火低温回火的T10钢。 (二)要求 制备试样过程中不得使试样因冷、热加工影响试验面原来的硬度。试验面应为光滑的平面,不应有氧化皮及污物,测布氏硬度、洛氏硬度时试验面的粗糙度Ra≤0.8μm。 试验时,应保证试验力垂直作用于试验面上,保证试验面不产生变形、挠曲和振动。试验应在10~35℃温度范围内进行。 不同硬度试验对试样及试验操作尚有具体要求。 四、实验相关知识点 1.硬度试验原理。 2.对试样的要求。 3.硬度试验方法的选择。 4.各种硬度计的结构原理、操作方法及注意事项。 5.试验数据的获得。 6.不同硬度试验方法的关系。 五、实验实施步骤 (一)金属布氏硬度试验 金属布氏硬度值是单位压痕表面积所承受的外力。

1.试验规范的选择 布氏硬度试验时应根据测试材料的硬度和试样厚度选择试验规范,即压头材料与直径、F/D2值、试验力F及试验力保持时间t。 (1)压头材料与直径的选择压头为硬质合金球。 球体直径D的选择按GB/T231.1-2009《金属布氏硬度试验方法》有五种,即10mm、5mm、2.5mm、2mm和1mm。压头直径可根据试样厚度选择,见压头直径、压痕平均直径与试样最小厚度关系表。选择压头直径时,在试样厚度允许的条件下尽量选用10mm球体作压头,以便得到较大的压痕,使所测的硬度值具有代表性和重复性,从而更充分地反映出金属的平均硬度。 (2)F/D2、试验力F及试验力的选择 F/D2比值有七种:30、15、10、5、2.5、1.25和1,其值主要根据试验材料的种类及其硬度范围来选择。 球体直径D和F/D2比值确定后,试验力F也就确定了。 试验须保证压痕直径d在(0.24~0.6)D范围内,试样厚度为压痕深度的10倍以上。 (3)试验力保持时间t的选择试验力保持时间t主要根据试样材料的硬度来选择。黑色金属:t=10~15s;有色金属:t=(30±2)s;<35HBW的材料:t=(60±2)s。 2.布氏硬度试验过程 (1)试验前,应使用与试样硬度相近的二等标准布氏硬度块对硬度计进行校对,即在硬度块上不同部位测试五个点的硬度,取其平均值,其值不超过标准硬度块硬度值的±3%方可进行试验,否则应对硬度计进行调整、修理。 (2)接通电源,打开电源开关。将试样安放在试验机工作台上,转动手轮使工作台慢慢上升,使试样与压头紧密接触,直至手轮与螺母产生相对滑动。同时应保证试验过程中试验力作用方向与试验面垂直,试样不发生倾斜、移动、振动。 启动按钮开关,在施力指示灯亮的同时迅速拧紧压紧螺钉,使圆盘随曲柄一起回转,直至自动反向转动为止,施力指示灯熄灭。从施力指示灯亮到熄灭的时间为试验力保持时间,转动手轮取下试样。 (3)用读数显微镜在两个互相垂直的方向测量出试样表面的压痕直径d1 。

《流体力学》实验指导书

实验(一)流体静力学综合性实验 一、实验目的和要求 掌握用测压管测量流体静压强的技能;通过测量静止液体点的静水压强,加深理解位臵水头、压强水头、及测管水头的基本概念;观察真空现象,加深对真空度的理解;验证不可压缩流体静力学基本方程;测量油的重度。 二、实验装臵 本实验装臵如图1.1所示 图1.1流体静力学综合性实验装臵图 1.测压管 2.带标尺测压管 3.连通管 4.真空测压管 5.U 型测压管 6.通气阀 7.加压打气球 8.截止阀 9.油柱 10.水柱 11.减压放水阀 说明: 1.所有测压管液面标高均以标尺(测压管2)零度数为基准; 2.仪器铭牌所注▽B 、▽C 、▽D 系测点B 、C 、D 标高;若同时取标尺零点作为静力学基本方程的基准,则▽B 、▽C 、▽D 亦为ZB 、ZC 、ZD 3.本仪器中所有阀门旋柄顺管轴线为开。 4.测压管读数据时,视线与液面保持水平,读凹液面最低点对应的数据。 三、实验原理 1在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 const γ p z =+ 或h p p γ+=0 式中:z —被测点在基准面以上的位臵高度;

p —被测点的静水压强,用相对压强表示,以下同; 0p —水箱中液面的表面压强 γ—液体容重; h —被测点的液体深度。 上式表明,在连通的同种静止液体中各点对于同一基准面的测压管水头相等。 利用液体的平衡规律,可测量和计算出连通的静止液体中任意一点的压强,这就是测压管测量静水压强的原理。 压强水头 γ p 和位臵水头z 之间的互相转换,决定了夜柱高和压差的对应关系:h γp ?=? 对装有水油(图1.2及图1.3)U 型侧管,在压差相同的情况下,利用互相连通的同种液体的等压面原理可得油的比重So 有下列关系: 2 1100h h h γγS w += = 图1.2 图1.3 据此可用仪器(不用另外尺)直接测得So 。 四、实验方法与步骤 1.搞清仪器组成及其用法。包括: 1)各阀门的开关; 2)加压方法 关闭所有阀门(包括截止阀),然后用打气球充气; 3)减压方法 开启筒底阀11放水 4)检查仪器是否密封 加压后检查测管1、2、5液面高程是否恒定。若下降,表明漏气,应查明原因并加以处理。

实验室作业指导书

第一部分水样采集、贮存和运输操作实施细则 一.水样的分类 (一)综合水样把从不同采样点同时采集的各个瞬时水样混合起来所得到的样品称为“综合水样”。 (二)瞬时水样对于组成较稳定的水体或水体的组成在相当长的时间和相当大的空间范围变化不大,采瞬时样品具有很好的代表性。 (三)混合水样是指在同一采样点上于不同时间所采集的瞬时样的混合样。 (四)平均污水样对于排放污水的企业而言,生产的周期性影响着排污的规律性,在排放流量不稳定的情况下,可将一个排污口不同时间的污水样,依照流量的大小按比例混合。 (五)其它水样例如为监测洪水期或退水期的水质变化,调整水污案事故的影响等都须采集相应的水样,采集这类水样时,须根据污染物进入水系的位置和扩散方向布点并采样,一般采集瞬时水样。 二.地表水和地下水样的采集 (一)水样的类型 (1)表层水 在河流、湖泊可以直接汲水的场合,可用适当的容器如水桶采样,要注意不能混入漂浮于水面上的物质。 (2)一定深度的水 在湖泊、水库等采集一定深度的水时,可用直立式或有机玻璃采水器。(3)泉水、井水 (3)对于自喷的泉水,可在涌口处直接采样,采集不自喷的泉水时,将停滞在抽水管的水汲出,新水更替之后,再进行采样。从井水采集水样,必须在充分抽汲后进行,以保证水样能代表地下水水源。 (4)自来水或抽水设备中的水 采集这些水样时,应先放水数分钟,使积留在水管中的杂质及陈旧水排出,然后再取样。 采集水样前,应先用水样洗涤采样器容器、盛样瓶及塞子2-3次(油类除外)。 (二)采样前的准备 a.确定采样负责人 主要负责制定采样计划并组织实施。 b .制定采样计划 采样负责人在制定计划前要充分了解该项监测任务的目的和要求;应对要采样的监测断面周围情况了解清楚;并熟悉采样方法、水样容器的洗涤、样品的保存技术。在有现场测定项目和任务时,还应了解有关现场测定技术。 采样计划应包括:确定的采样垂线和采样点位、测定项目和数量、采样质量保证措施, 采样时间和路线、采样人员和分工、采样器材和交通工具以及需要进行的现场测定项目和安全保证等。 c.采样器材与现场测定仪器的准备 采样器材主要是采样器和水样容器。关于水样保存及容器洗涤方法见表1-1。本表所 列洗涤方法,系指对已用容器的一般洗涤方法。如新启用容器,则应事先作更充分的清洗,

基于Matlab的信号与系统实验指导2

基于Matlab 的信号与系统实验指导 实验一 连续时间信号在Matlab 中的表示 一、实验目的 1、学会运用Matlab 表示常用连续时间信号的方法 2、观察并熟悉这些信号的波形和特性 二、实验原理及实例分析 1、信号的定义与分类 2、如何表示连续信号? 连续信号的表示方法有两种;符号推理法和数值法。 从严格意义上讲,Matlab 数值计算的方法不能处理连续时间信号。然而,可利用连续信号在等时间间隔点的取样值来近似表示连续信号,即当取样时间间隔足够小时,这些离散样值能被Matlab 处理,并且能较好地近似表示连续信号。 3、Matlab 提供了大量生成基本信号的函数。如: (1)指数信号:K*exp(a*t) (2)正弦信号:K*sin(w*t+phi)和K*cos(w*t+phi) (3)复指数信号:K*exp((a+i*b)*t) (4)抽样信号:sin(t*pi) 注意:在Matlab 中用与Sa(t)类似的sinc(t)函数表示,定义为:)t /()t (sin )t (sinc ππ= (5)矩形脉冲信号:rectpuls(t,width) (6)周期矩形脉冲信号:square(t,DUTY),其中DUTY 参数表示信号的占空比

DUTY%,即在一个周期脉冲宽度(正值部分)与脉冲周期的比值。占空比默认为0.5。 (7)三角波脉冲信号:tripuls(t, width, skew),其中skew 取值范围在-1~+1之间。 (8)周期三角波信号:sawtooth(t, width) (9)单位阶跃信号:y=(t>=0) 三、实验内容 1、验证实验内容 直流及上述9个信号 2、程序设计实验内容 (1)利用Matlab 命令画出下列连续信号的波形图。 (a ))4/3t (2cos π+ (b ) )t (u )e 2(t -- (c ))]2()(u )][t (cos 1[--+t u t π (2)利用Matlab 命令画出复信号)4/t (j 2e )t (f π+=的实部、虚部、模和辐角。 四、实验报告要求 1、格式:实验名称、实验目的、实验原理、实验环境、实验内容、实验思考等 2、实验内容:程序设计实验部分源代码及运行结果图示。

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