發(fā)布時(shí)間：2021-10-07 17:54

　　在玻爾共振儀研究受迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)中,先針對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的三個(gè)設(shè)計(jì)巧妙的地方（周期與振幅的測(cè)量,阻尼的產(chǎn)生,相位差的測(cè)量）與學(xué)生進(jìn)行討論。在此基礎(chǔ)上,針對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中容易產(chǎn)生的五個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了分析討論,對(duì)學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn),深入理解實(shí)驗(yàn)原理和操作目的有一定幫助。 

【文章來(lái)源】：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn). 2020,33(02)

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

玻爾振動(dòng)儀結(jié)構(gòu)圖

首先是擺輪A振動(dòng)過(guò)程中的振幅與周期(頻率)的測(cè)量。擺輪的外圍有一卷槽型缺口，其中一個(gè)長(zhǎng)形凹槽C比其它凹槽長(zhǎng)出許多。機(jī)架上對(duì)準(zhǔn)長(zhǎng)型缺口處有一個(gè)上下并列的雙光電門(mén)H，如圖2所示，它與電器控制箱相聯(lián)接，用來(lái)測(cè)量擺輪的振幅角度值和擺輪的振動(dòng)周期。擺輪振幅是利用雙光電門(mén)H的上光電門(mén)測(cè)出擺輪讀數(shù)A處圈上凹型缺口個(gè)數(shù)，并在控制箱液晶顯示器上直接顯示出此值，精度為1°。擺輪周期是利用雙光電門(mén)H的下光電門(mén)通過(guò)檢測(cè)長(zhǎng)形凹槽C來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的。儀器第二個(gè)設(shè)計(jì)巧妙的地方是利用電磁鐵產(chǎn)生電磁阻尼實(shí)現(xiàn)阻尼振動(dòng)。儀器可以通過(guò)軟件控制阻尼線圈內(nèi)直流電流的大小，達(dá)到改變擺輪系統(tǒng)的阻尼系數(shù)的目的。

那么在有限的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)中，如何合理改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速呢?實(shí)驗(yàn)中不少同學(xué)一開(kāi)始比較盲目地進(jìn)行調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。而每次改變了強(qiáng)迫力矩的周期，都需要等待系統(tǒng)穩(wěn)定(約需兩分鐘)，等待擺輪和電機(jī)的周期相同然后再進(jìn)行測(cè)量。因此，如果在實(shí)驗(yàn)操作中沒(méi)有比較明確的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)規(guī)劃，必將浪費(fèi)不少實(shí)驗(yàn)時(shí)間，導(dǎo)致無(wú)法在課上完成完整的幅頻、相頻特性規(guī)律的測(cè)量。從圖3的幅頻特性曲線和相頻特性曲線中可以看到，對(duì)于幅頻特性曲線，隨著驅(qū)動(dòng)頻率的增加，振幅的變化是非單調(diào)的，振幅在達(dá)到共振極大時(shí)開(kāi)始減小;而對(duì)于相頻特性曲線，可以看到，隨著驅(qū)動(dòng)頻率的增加，擺輪和電機(jī)之間的相位差是單調(diào)變化的。因此，根據(jù)隨ω單調(diào)變化的相頻特性曲線，如果在實(shí)驗(yàn)中以相位差作為判據(jù)，即以監(jiān)控相位差變化來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速將是一個(gè)比較直接高效的操作方法。實(shí)驗(yàn)中建議學(xué)生可先把電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)至極小或極大，然后便可單向改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變可按照Δφ控制在10°左右。這樣的操作使得電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)只要單向改變即可，避免了振幅極大值的尋找以及在共振頻率前后電機(jī)轉(zhuǎn)速的往返調(diào)節(jié)，易于學(xué)生理解和操作。(3)在確定了“強(qiáng)迫振蕩”實(shí)驗(yàn)中電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變可按照Δφ單向改變后，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)的問(wèn)題是如何選擇數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，相關(guān)數(shù)據(jù)的測(cè)量必須根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或者實(shí)驗(yàn)過(guò)程的具體特征決定。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集應(yīng)該能夠很好地反映實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)過(guò)程的主要特征。根據(jù)圖3，可以看到，在共振點(diǎn)附近由于曲線變化較大，而受迫振蕩中共振現(xiàn)象則是其最重要的特征，所以在共振點(diǎn)附近，建議學(xué)生電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變的數(shù)據(jù)應(yīng)該相對(duì)密集些。在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，學(xué)生可以根據(jù)儀器頻閃法中相位差刻度盤(pán)讀數(shù)誤差不大于2°自行選擇Δφ間隔(亦即自行選擇電機(jī)轉(zhuǎn)速間隔)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]波爾共振實(shí)驗(yàn)中相位差測(cè)量的改進(jìn)[J]. 馬明哲,劉芬,趙俊浩,鄧揚(yáng)揚(yáng),王愛(ài)芳.  物理實(shí)驗(yàn). 2018(12)
[2]波爾共振實(shí)驗(yàn)中值得探討的兩個(gè)問(wèn)題[J]. 張改平,李智強(qiáng),閆明寶.  大學(xué)物理實(shí)驗(yàn). 2016(04)
[3]波爾共振儀實(shí)驗(yàn)的不確定度分析[J]. 全紅娟,潘淵,朱婧,魏俊波,丁健.  大學(xué)物理實(shí)驗(yàn). 2014(05)
[4]關(guān)于玻爾共振實(shí)驗(yàn)中幾個(gè)問(wèn)題的理論探討[J]. 張銳波.  大學(xué)物理. 2013(12)
[5]用波爾共振儀研究受迫振動(dòng)特性[J]. 朱華澤.  大學(xué)物理實(shí)驗(yàn). 2011(03)
[6]波爾共振實(shí)驗(yàn)“異�，F(xiàn)象”的研究[J]. 董霖,王涵,朱洪波.  大學(xué)物理. 2010(02)
[7]波耳共振儀受迫振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程[J]. 朱鶴年.  大學(xué)物理. 2006(11)
[8]波爾共振儀實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)[J]. 方愷,陳銘南,李五旗.  物理與工程. 2006(01)
[9]波爾共振儀相位差測(cè)量方法的改進(jìn)[J]. 徐少磊,孫文光,何雨華.  物理與工程. 2004(05)
[10]用波耳共振儀研究受迫振動(dòng)[J]. 陳銘南,何雨華.  工科物理. 1999(02)



本文編號(hào)：3422506