在网络里流传着这么一个关于量子力学的神话:我们的意识决定了微观粒子的行为,甚至决定了物理世界的客观实在性。这是真的吗?这篇文章将为你破除这个神话,回复科学的本来面目。这一切都要从一个实验说起。
从牛顿时代开始,光的性质问题就在科学界引起了争论,当时科学界有两种截然不同的观点,一种观点是牛顿所认为的光是微粒,另一种观点是胡克、惠更斯等人所认为的光是波。由于牛顿在物理学界统治性的地位和威望,使他的光微粒说盖过了光波动说,成为此后一百年科学界的主流观点。
直到牛顿《光学》发表一百年后的1801年,英国科学家托马斯·杨以一个实验逆转了这种形势,使光波动说再度复活,甚至成为了主流,这个实验就是——双缝干涉实验!
双缝干涉实验是从单缝衍射实验衍生出来的,让一束光经过相距很近的两条狭缝后,投射到缝后的屏幕上,一般来说,当光经过一条竖着的狭缝时,会发生衍射——光绕过障碍物弯散传播的现象,在屏幕上看到的并不是一条竖着的亮纹,而是一条横着的亮带。(如下图上部分)这种现象早在17世纪就被意大利耶稣会神父弗朗切斯科·马里亚·格里马尔迪发现,并把它命名为衍射。
而当两条缝的亮带在屏幕后重叠时,理论上应该会显示一条更亮的光带,但神奇的事情发生了,最终在屏幕上显示的却是一条条明暗相间的条纹……(如下图下部分)
这是一件很诡异的事情,因为在这些条纹的暗纹上,原来应该是有光的,但当两条缝的光重叠后,那些位置却变成了没有光。这种现象用牛顿的微粒说似乎无法解释,托马斯·杨从水波的干涉里得到启发,提出光是一种波,暗纹是光波互相干涉产生的。
人类对宇宙的认知革命永远是由极少数天才推动的。在双缝干涉实验证明光的波动说后又过了一百年,一位天才再次刷新了人们对光的认知,这位天才就是二十世纪最伟大的物理学家爱因斯坦。
1905年,物理学博士刚毕业,还是专利局小职员的爱因斯坦发表题为《关于光的发射和转化的启发式观点 》的论文,以光作为能量子即光量子的形式解释了光电效应现象。这一开创性的理论使他获得了1921年度的诺贝尔物理学奖。
光量子的提出使光微粒说再度复活,但问题随之而来:光究竟是粒子还是波?两种形式都有实验证据,似乎两个都对。但是问题又来了,波和粒子是两种截然不同的特性,光在什么情况下会表现出波的特性?什么情况下又会表现出粒子的特性?
光量子假说提出四年后,一位英国的物理研究生杰弗里·泰勒设计了一个弱光双缝实验,他利用熏黑的玻璃极大限度地降低了光源的亮度,直到理论上在光源与屏幕之间任意时刻最多只有一个光子经过,然后利用照相机的感光胶片超长时间的曝光,记录下了经过双缝的光。
当照片冲印出来,神奇的一幕出现了,即使光子一个个地通过双缝,最后曝光的照片里依然出现了清晰的明暗干涉条纹。
这意味着即使只有一个光子通过双缝,依然产生了干涉,那究竟光子跟谁干涉?似乎只能有一种解释:光子跟自己干涉了。
这个问题直到10多年后才被法国科学家德布罗意解决。他在其物理学博士论文中提出了波粒二象性,他指出不单光子,所有的微观粒子都同时具有波的特性,他称之为物质波。物质波理论预言了单个电子过双缝也能产生干涉条纹。
在确定了光的波粒二象性后,一个问题横梗在科学家面前:光波是什么时候成为粒子的?
一个显而易见的事实是:在所有的实验里,光最终都是以粒子的形式呈现的!比如在光电效应里轰出电子,在曝光不足的照片里呈现的也是一些零星的光点,所以答案显而易见:光在被观察到的时候是个粒子。也就是观测使波成为了粒子?如果测量发生得更早又会如何?科学家决定升级双缝干涉实验——测量粒子通过哪一条缝。
很多人看到科普里关于双缝干涉观测实验的描述都是这种近乎神话的故事,有的故事里用摄像机拍摄,有的故事里更干脆,直接拿眼睛看。这些描述显然并非事实,只是一些虚构的思想实验,现在看来,这些思想实验有极大的误导性。
直接观察并不会导致干涉条纹消失!无论是用眼睛看还是用摄像机拍都不会!
跟很多人的想象可能不一样,科学家实际上并不是被观察干涉就消失的实验结果吓到,而是这结果造就在他们的预料当中。科学家实际要进行的不是观察,而是测量!
他们要测量粒子是从哪一条缝通过,怎么测量?以光子为例,没有任何方式在不干扰光子的情况下从侧面看到光子,因此测量的方式实际上就是让光子仅能从其中一条缝通过……比如在其中一条缝上放一个垂直偏振镜,这样,所有水平偏振的光子就都不能从这条缝经过……
看到这里聪明的你一定已经发现猫腻了,这特么就是让光只能从其中一条缝经过啊?这不就相当于过单缝了吗?前面我们说过光子是跟自己干涉的,现在光子只能穿过其中一条缝,还跟谁干涉去?……
综上分析,观测导致干涉条纹消失并不诡异,但这并不表示量子力学就不诡异了!量子力学真正诡异之处在于微观粒子在被观测到之前所处的“波”态!这个波的状态被称为叠加态,量子力学真正诡异的地方就在这个叠加态!但这已经不是这篇文章要讨论的范围了,我们以后有机会再说说叠加态。
我是星宇飘零,关^_^注我,和你分享更多有趣科学知识。
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就是一个不知名的科学家提出来的,因为他觉得人的意识是非常的厉害的,即使人死了,那么意识仍然可以干涉条纹,是因为人的精神物质还在。
随着科学技术的发展,人们对世界的了解越来越深刻,当然通过天神的观察再来惩罚一些恶人,这种说法并不可靠。但在一些微观世界里面,这些微观粒子好像就是拥有灵性一样,会懂得识别观察者的观测,这就不得不说双缝干涉延迟实验了。
早在牛顿提出光的粒子性之前,就已经有人提出了光的波动性,他就是惠更斯。那时候惠更斯已经提出了光的一套综合理论,对于光的传播、反射定律和折射定律,都能解释一些相应的自然现象。
但这个理论在一些其他的自然现象的解释当中就遇到了困难。同一时期,另外的一位伟大科学家牛顿,就提出了光的粒子性,它认为光是有很多不同颜色的粒子混合在一起,并且可以通过三棱镜折射出不同的颜色,牛顿也通过光的粒子性来建立起光的颜色理论。
由于当时牛顿在科学界上的地位已经非常高,现在常常所讨论的万有引力定律就是由牛顿证明的,而且他还是英国皇家科学院院长,加上他的这个身份,人们认为牛顿所提出来的光的粒子性更拥有权威性,所以在之后的很长一段时间内,光的粒子性都占有了非常大的位置。
到了1807年,有一个医生改行研究物理学的,他就是托马斯·杨,他设计出了光的双缝干涉实验,以此来证明光的波动性。但牛顿在英国科学界的地位非常牢固,这种新的实验带来的证明,并没有在英国得到很好的传播,但这个实验一传到了法国之后,就得到了法国科学家的确认,并且使他们对光的波动性的确认。
不过这并无法否定光的粒子性学说,基本上科学界对于光的性质又分成了两派,其中一派支持光的波动性,另一派是支持光的粒子性。这又引起了人们的争论,人们纷纷通过实验来证明自己支持的学说,但在很长的时间里,谁也无法说服谁,总的来说还是光的波动性占据了上风。
随着光电效应被人们所发现,紧接着爱因斯坦也提出了光量子学说,可以很好的解释了光电效应,又使得人们对光的粒子性得到重新的认识。爱因斯坦也因此获得了1921年的诺贝尔物理学奖。
由于这些新的发现,和任何一派的学说都无法说服对方,所以物理学者不得不承认,光除了波动性之外,还拥有粒子性,这也就是波粒二象性。
1924年,在光的波粒二象性启发下,法国的物理学家德布罗意认为,不仅仅是只有光才会拥波粒二象性,他认为一切的微观粒子,包括电子、质子和中子,都应该拥有波粒二象性。
德布罗意按照这一思路,并且应用了狭义相对论,计算出了这些波长与速度之间的关系,并且还弄成了一篇博士毕业论文,但当时他的导师无法作出决定,就将这篇论文发给了爱因斯坦,请爱因斯坦对论文进行评价。
此时的爱因斯坦在科学界已经拥有了很大的权威,他的评论自然会在科学界上受到很大的重视,而爱因斯坦所给出的评价,大概也就是这篇论文里面拥有的一些狠心很有趣的思想等等。
有了爱因斯坦的回信,对论文进行评审的评审委员会成员也就不敢随意地下定论了,在论文的答辩过程中,他们就问德布罗意应该如何才可以通过实验验证他的这个假设。
按照这个假设,德布罗意认为可以通过电子加速之后投射到一些晶体上,这样就可以给电子进行衍射实验,以此来证实电子拥有波动性。其实当时已经有一些科学家利用电子来进行衍射实验,但他们并没有获得成功,在德布罗意的假设指导下,他们给电子加大了能量,最终使实验获得了成功,也证实了电子拥有波动性,德布罗意也因此获得了1929年的诺贝尔物理学奖。
值得一说的是,德布罗意原来只是读 历史 的,后来才转行去读物理,但却获得了如此巨大的发现,所以说转行的人也有可能从中获得很大的成就。
也正是因为发现了电子的波动性,所以人们就利用电子去做一些以前的波动性实验,像双缝干涉实验也就是其中的一种。
但电子是可以一个一个地发射的,当只发射一个电子的时候,难道电子还可以进行自我干涉?人们通过实验发现,还真的发现了电子自我干涉的现象,当电子进入到其中一个缝的时候,它就会一分为二,这样就可以自我干涉,并且产生干涉条纹。
这个现象让人们百思不得其解,就像是踢一个足球,且可以同时的将它踢进两个球门,这种现象对于人们来说是匪夷所思的。
然后科学家为了想了解电子穿过双缝之后到底做了什么?所以在后面加了一个监控器,以此来对电子进行行为监测,但令人想象不到的是,加了这个监测器之后,人们完全无法监测得到后面的干涉条纹。
这种现象就更加诡异了,当加了监测器之后,电子之间的自我干涉就消失了,试验可以得到的结果就是双缝,但当人们关闭监测器进行实验的时候,干涉条纹又出现了。
这就是它们的诡异之处,但在实验中加入了一个监测室之后,可以得到完全不同的两种结果,就好像人们想要观察电子的时候,电子就好像会通灵一样,完全就表现出了另外一种姿态,还故意不让人们观察它的另外一种姿态,科学家也无法解释这种现象。
其实这一现象已经指向,这些微观粒子并不是一种物质而已,而是拥有一种意识,当人们想要对它进行观察的时候,它却有意识的改变了这种姿态。也正是因为这种现象,才令科学家感到恐惧。
综上所述 ,科学家对于双缝干涉延迟实验的恐惧,并不是对于这个实验的恐惧,而是对于这些微观粒子的表现的恐惧,因为从实验的结果来看,这些微观粒子就好像拥有了意识一样,可以自主的进行改变姿态,并不是一种单纯的物质,这当然会令科学家感到恐惧了。
如果说宇宙不是完美的,它有BUG(漏洞),你信么?双缝干涉实验似乎一步步地发现了这个宇宙“漏洞"
当我们在水中丢下一块石头,那么水面就会产生波纹,如果同时丢下两块石头,两个水波之间就能够出现交叉的干涉条纹。这就是波能够互相干涉的特征。
双缝干涉实验既在一个光源前放置一个开了两条缝隙的不透明挡板,挡板后面再放置一个能够观测到的背景。当我们打开光源,会看到背景上出现明暗相间的条纹,这就是简单的双缝干涉实验。 这个实验证明了光是一种波! 因为光在穿过两条缝隙后产生只有波特有的干涉,相反的波被抵消,相向的波被增强,导致背景上明暗相间的条纹。(日常生活中主动降噪耳机就是利用了这个原理,用相反的声波抵消了噪音)
下面我们把实验升级一下,光源变得非常小,背景换成高灵敏高分辨的底片。打开光源后,一开始我们看到了无数随机分布的小点,随后这些小点越来越多最终形成明暗相间的条纹!实验升级后证明光是一种粒子并且还具备波的特征 , 也就是光的 波粒二象性 !
虽然双缝干涉实验已经让人赞不绝口,不过科学家们还是在这个实验上再次升级。将光源变成一次发射一粒的电子!电子要通过这块挡板只能随机通过两条缝隙。
我们知道,要干涉就必须有对象,没有对象怎么被干涉?然而这一次实验结果出事了,即便单个电子在随机穿过两条缝隙后依然在最后形成了干涉条纹。
这个结果震惊了科学界!为什么单个电子能够自我干涉?难道他还有一个分身?更诡异的是当我们观察电子是通过哪一条缝隙时,干涉条纹消失了。当取消观察时,干涉条纹又神奇的出现了!冥冥中仿佛有一双眼睛窥视着我们,只能让我们看到电子穿越缝隙的路径(粒子特征)或者电子的干涉条纹(波特征)其中之一!
看到这里,你也许认为上面的实验会有很多未知的漏洞,我们观察电子时已经打扰了电子的正常运动导致电子属性改变,只是我们没有办法找出这个因素。接下来科学家用更加复杂精密的方法来做双缝实验。将一个光子分离成一对纠缠的光子A和B(纠缠的量子能够无视距离影响对方)
AB分别做双缝干涉实验(互不影响的环境),而B距离感应屏比A远,这样 A会比B要先到达感应屏 。当我们在B实验中放置相机观测到B通过双缝的路径时,A实验的干涉图像消失,显然,纠缠的两个光子是互相影响了,B得不到的波属性A也得不到。接下来,我们通过技术手段把B获得的路径信息擦除,然后A和B都出现了干涉条纹。这里就出现了两个个非常诡异的现象。 测量到光子的路径信息只是"泄露”,没有主管观意识去查看,干涉条纹会消失!把这个路径信息擦除掉,干涉条纹又会出现!
更诡异的是,实验中我们设定从B获得路径信息时,A早就已经到达了感应屏形成了图像!这时候擦除B的路径信息,A感应屏已经"拍好照"的图像会鬼魅般地变成干涉条纹!
很多人一开始认为,观察光子路径就是人类意识干预了实验。不过我们从最后一个实验得知,在延迟选择实验中,测量到的路径信息,你看与不看,宇宙程序它已经认定了你泄露了天机!光子波动属性就被隐藏了!我们得不到干涉图像。如果我们把这个泄露的天机抹除掉,宇宙程序马上修复了光子的波动性,让我们得到了干涉图像。没想到的是,我们人类在实验室上利用量子纠缠钻了个空子,让图像形成之后再得到路径信息。接着我们再去选择是泄露还是擦除,宇宙程序任然按照原来的指令执行了。让已经形成的图像变了回去(曾经不干涉的光子,在曾经又干涉了。这话很绕)?这是不是意味着我们找到了一个宇宙程序的BUG,用现在的决定,改变了过去!还是另有其他原因?我们生存的宇宙,这个看不到边无比真实的世界,难道是一个设定好的“程序”?或者说宇宙这个看似无比完美运行的世界其实还有一些漏洞。如果人类将来利用这些漏洞未来的世界会发展成什么样子?
很多人听过双缝干涉实验后会认为“玄之又玄”,于是有了“遇事不决量子力学”。实际上,量子力学是人类了解宇宙底层逻辑的敲门砖,而双缝干涉实验则是量子力学核心的显现,下面我聊聊双缝干涉实验到底多“诡异”,它揭示了宇宙哪些核心?
由于量子太过抽象,因此我们把量子现象过渡薛定谔的猫,再回到双缝干涉实验就容易理解了。这是薛定谔给我们理解量子力学的好例子。
话说啊,有个封闭的盒子里面装一只猫,然后一个量子装置连着毒药瓶,猫的生死取决于量子性质,如果量子发生衰变猫死,反之则没事。换句话说,猫的生死间接表现了量子的性质。实验的问题是猫最后是死的,还是活的?
各路大佬都说出了自己的看法,主流看法有三个:
哥本哈根学派,波尔:这是只 量子猫,它在盒子里的概率是100%的可能性是活的,同时100%可能性是死的,两种状态同时存在,叠加在一起,当你打开盒子一瞬间,猫的生死才会表现出来,生死的结果是随机的。
爱因斯坦、薛定谔:猫50%是死的,50%是活的,我们打开盒子之前它就已经死了,或者还活着,我们打开盒子看到的是结果,而不是诱发结果。
爱因斯坦:波尔,按你的意思是打开盒子时,上帝发现有人要来看结果了,赶紧摇号决定了猫的生死?
波尔:你别管上帝能干什么!
休·埃弗雷特:安静安静,我还没说呢!首先波尔的叠加态我是认同的,但是100%+100%=200%,打开盒子前与打开盒子后应该守恒才对,因此我认为如果打开盒子时猫死了,那么活着的猫应该存在于另外一个世界中——平行宇宙。
爱因斯坦、薛定谔、波尔:你厉害, 我们竟然不知道如何证明你说的是错的!
故事先到这里,看得懂看不懂没关系,先说结果:波尔是对的!而平行宇宙证明不了,最多算假说。在这个故事中有几点很重要:
1. 猫即死又活的状态——叠加态
2.打开盒子意味着观测, 观测会让叠加态随机坍缩为单一状态 。(上帝摇号!)
3.前两点, 打开前与打开后,还隐含了波粒二象性。 (下面再说)
接下来我们看双缝干涉,这事要先从牛顿说起,源于一个看似简单,然而谁都答不上来的问题——光是什么东西?
图:牛顿三棱镜实验
牛顿作为当代学霸,为光学做出了不少贡献,比如阳光是由多种光混合而成的三棱镜实验就是他搞出来的。他认为光又能反射,还折射,运动轨迹会改变,就像乒乓球扔墙上会反弹回来,因此它最小的单位应该是粒子。
十九世纪,托马斯·杨反击牛顿,他只干了一件事,让一束光通过了两条小缝,后面有块感应屏。“按照牛顿的说法”这个实验的结果应该是两条条纹,如下面:
实际上却出现了下面的结果:
于是老杨说光就像下面的水波一样,其实波:
通过缝隙的光波变成了两个波,两个波接触干涉,出现和水一样的现象,于是在屏幕上显示出干涉条纹。
这就是双缝干涉实验,但是诡异的事情是量子力学的双缝干涉实验。
好景不长,随着黑体辐射实验,普朗克发现光能量是一份一份不连续的,爱因斯坦发现光电效应,即光与原子作用时是以粒子的形式交换能量的。于是大家重新审视双缝实验,对它进行升级。
既然光是一粒一粒的,那么我们把光子一粒粒通过双缝会发生什么?(实际实验用的是电子,道理是一样的)
大佬们很快地照着两条缝像机关枪一样发射一梭子电子,显示屏上随机出现大量的粒子,但站远点看这些粒子同样组成了干涉条纹。既然是粒子,为何会发生干涉?
于是有人认为一大堆电子在一起挤来挤去的所以发生了干涉,有点像儿童乐园里的海洋球,当你跳进去,海洋球虽然是一粒一粒的,但是会像波一样往向外扩散,于是就有了虽然是粒子但同样会发生干涉。但真的只是这样吗?
图:实验结果
科学家再次做了实验,改成了“手枪式”发射,“啪”打一发电子,电子到达了感应屏,再打下一发,杜绝了两个电子在运动时发生干涉。然而科学家懵了,快点打和慢点打,结果是一样的,屏幕还是出现了波动性,才会出现的干涉条纹,而不是两条条纹!也就是说单个电子发生了干涉,那么它和谁干涉呢?就两个缝,它只能选一个穿过,另一个缝没有电子出来,上哪干涉去?
为了解决了问题,大佬们就在实验中安上了光电探测器“去看它”,看看电子是如何完成干涉的!结果发现电子老老实实的在感应屏上形成了两条条纹。大家:上帝,告诉我发生了什么!
先按不靠谱的平行宇宙理论来解释:你不看时,电子即从A缝过去,又从B缝过去,然后发生了干涉,你可以理解为量子出现了一个分身。如果你去看它,宇宙就分裂了,如果电子从A缝进入,那么平行宇宙中的电子就从B进入,是我们去探测引起了宇宙的分裂,导致处于两个宇宙中的电子(分身)无法形成干涉。
波尔的解释:前半段和平行宇宙一样,电子处于叠加态,这是一个波的状态,但当你去看它,就随机坍缩成了粒子态。
爱因斯坦:无法解释!肯定有什么我们还没弄清楚的,反正上帝是不会摇号的。
图:我们印象中电子在原子中是这样的
图:实际上它是这样的,因此也叫电子云,具有概率性、波动性。
到目前的科学研究成果来看,波尔是对的。量子具有波粒二象性,这是量子力学的核心。一个电子同时具有波与粒子的性质。
当它没有坍缩成粒子时,虽然也是以单个粒子发射,但波的性质也在发挥着作用,当你发单个电子就类似于发射出水波,你发射了一堆电子,其实就是在发射一堆波,这些波都会按着干涉后的结果显示在感应屏上。当你探测电子,它坍缩成单独的粒子性质,所以一堆电子打出去,没有发生干涉,只出现两条条纹。
如果不理解量子的性质就会觉得,我不看出现干涉条纹,我看了却不干涉了,似乎有点“恐怖”,理解了就理所当然了,量子力学是目前人类发现的宇宙最底层的逻辑,它可以解释宇宙起源,大到宇宙的构成,小到组成宇宙最小结构的粒子的形成。
问题一:怎么将毕业设计刻录成光盘 光盘刻录,首先将光盘放入电脑,打开文件资源管理器,选择光驱盘,将所要刻录的文件复制到光驱所在盘中。这个时候文件呈灰色,点击窗口左边的“将文件刻录到CD”按钮,按照提示步骤进行相关参数设置,进行刻录。 如果系统没有自带刻录功能,可以选择第三方刻录软件完成。常用刻录软件有:Nero,UItraISO,BurnAware,狸窝DVD刻录等。将光盘放入电脑,绩开刻录软件,将文件添加至刻录目录内,点击软件中得刻录按钮,进行刻录即可。 问题二:毕业论文写好后怎样刻成光盘 把光盘插入有刻录机的主机,然后打开我的电脑,将写好的文档,拖入到光盘里,点旁边的写入到时光盘即可。 问题三:怎样刻录毕业设计光盘 找一个带刻盘功能的光驱,把空光盘放进光驱,把要刻录的内容复制到光盘里就OK了。 问题四:电子版毕业论文为什么要刻录成光盘 可能是为长期保存 做做形式吧 如果是研究生论文很多过了时限网上能查到 本科生论文一般就放着 问题五:将毕业论文刻成光盘需要去买一个光盘吗 把文件刻光盘,需要在电脑上安装刻录软件,同时需要有一台刻录机,当然也要买刻录用的光盘了。有的系统盘还自带刻录软件,就更方便了。也可以到电子市场,有专门从事刻录光盘的公司,花钱委托他们刻录也可以的,更加省事。 问题六:刻录光盘 怎么刻的 我就是一份毕业论文.world的 老师说要刻录成光盘.需要什么软件的话给个下载地址 谢谢 Nero Burning ROM 7这个软件很好,不过很难搜到,搜不到就用 光盘刻录大师 免费版。 光盘刻录大师 免费版下载方法:打开360软件管家,点击软件宝库,再点击上处第2行第4列的压缩刻录,在下面找到第4行光盘刻录大师 免费版,最后点击右边绿色的按钮“一键安装”就可以了。 光盘刻录大师 免费版信息:大小: 评分:分 我认为还挺好用的 问题七:毕业论文光盘上要刻字嘛 经过长时间的充分准备,所有设计资料已经准备齐全,在第一草、二草、三草、征稿等阶段的不断推敲上,已全部完成毕业设计(论文)的要求内容。 现已向答辩组提交的内容有:1、毕业设计(论文)任务书,2、毕业设计(论文)开题报告,3、毕业论文,4、毕业设计(论文)指导教师记录表,5、毕业设计(论文)指导教师中期检查表,7、毕业设计(论文)答辩申请表。 综上所述,本人已具备参加答辩能力,现向答辩组提出正式申请,望批准! (第二段要根据学校要求自己改一下) 问题八:环艺毕业设计怎么刻光盘 自己买空盘有能刻盘的电脑下个刻盘软件就行,不会的话去打印店也能刻。 问题九:所有的大学本科毕业论文电子版都是要刻录光盘的吗?求教! 你好的! 基本上来说工科的论文都需要刻光盘的! 至于文科的毕业设计是不一定要这么做的! 祝你顺利毕业! 望采纳! 问题十:请问 毕业论文的刻盘是怎么回事 把论文电子稿,还有相关程序资料,到答辩时候用演示程序,最后可能还要上交 一般情况不会很多东西,CD就行
每个学校的要求可能不同。但大致包括:开题报告、论文定稿、外文文献及翻译三大部分。一般学校的打印室就能刻录,三四块钱左右。具体包括哪些你可以问学校指导老师,他们会跟你讲清楚的。希望对你有帮助。
基本要求
写毕业论文主要目的是培养学生综合运用所学知识和技能,理论联系实际,独立分析,解决实际问题的能力,使学生得到从事本专业工作和进行相关的基本训练。
毕业论文应反映出作者能够准确地掌握所学的专业基础知识,基本学会综合运用所学知识进行科学研究的方法,对所研究的题目有一定的心得体会,论文题目的范围不宜过宽,一般选择本学科某一重要问题的一个侧面。
毕业论文的基本教学要求是:
1、培养学生综合运用、巩固与扩展所学的基础理论和专业知识,培养学生独立分析、解决实际问题能力、培养学生处理数据和信息的能力。
2、培养学生正确的理论联系实际的工作作风,严肃认真的科学态度。
3、培养学生进行社会调查研究;文献资料收集、阅读和整理、使用;提出论点、综合论证、总结写作等基本技能。
毕业论文是毕业生总结性的独立作业,是学生运用在校学习的基本知识和基础理论,去分析、解决一两个实际问题的实践锻炼过程,也是学生在校学习期间学习成果的综合性总结,是整个教学活动中不可缺少的重要环节。
撰写毕业论文对于培养学生初步的科学研究能力,提高其综合运用所学知识分析问题、解决问题能力有着重要意义。
毕业论文在进行编写的过程中,需要经过开题报告、论文编写、论文上交评定、论文答辩以及论文评分五个过程,其中开题报告是论文进行的最重要的一个过程,也是论文能否进行的一个重要指标。
以上内容参考:百度百科-毕业论文
什么样的课题我帮忙吧。
百战程序员这套视
干涉测量技术是以光波干涉原理为基础进行测试的一门技术。现代干涉测量技术采用激光作光源并且综合了光学和电子学的最新成就,具有量程大、分辨率高、抗干扰能力强、测量精度高等特点,另外随着科学技术的迅速发展,现代工业对测量要求越来越高,其他方法已难以胜任,因此在现代工业中应用非常广泛。 目前已经有几家致力于干涉仪产品的生产和研制的著名厂家,美国Zygo公司就是其中之一。本实验室的Zygo数字波面干涉仪是85年从Zygo公司购进的,属Fiseau型等厚干涉仪,可用于进行各种形状及各种复杂程度的实时干涉图形和干涉图片的快速测量。其关键部件包括MARK III干涉仪,干涉条纹处理器和一个控制终端,并备有许多附件,来满足不同测量需要。但因配套软件缺乏、采集系统性能和处理功能落后,已无法满足现在测量需要。本论文的主要目的是以此Zygo干涉仪为依托,设计以干涉条纹图像为对象的图像采集系统和图像处理软件,构建一套现代干涉测量系统,以满足当前测量需要。本论文完成以下几项工作: 1)针对干涉图像,设计以CMOS图像采集芯片为核心的高性能图像采集系统,包括系统硬件和控制软件 分给我
一个研究型实验项目的探讨——利用迈克耳逊干涉仪测气体折射率王法远(淮北煤炭师范学院物理系 指导教师:戴建明)摘 要:“研究型”物理实验的开设对激发学生的求知欲、拓宽其知识面、培养其创新思维能力等方面都具有重要意义。本文以迈克耳逊干涉仪实验为例,通过在实验装置中增设可调压强的气室和CCD图像采集系统,实现对干涉图样的实时观察和气体折射率的较精确测量。实验设计还考虑到了实验内容及其难度的可深入与拓展空间,具有很强的研究型实验特点,并且可以根据适当的教学设计将此实验开设成综合性或设计性实验。关键词:研究型物理实验;迈克耳逊干涉仪;CCD;折射率A Research-type Physical Experiment——Measurement of gas’ refractive index by using Michelson interferometerFayuan WangTutored by Jianming DaiDepartment of Physics, Huaibei Coal Industry Normal CollegeAbstract: The research-type physical experiments can play very important role to excite the students’ thirst for knowledge, widen the range of knowledge, cultivate the innovative and research ability. As an example, a research-type experiment, the measurement of gas’ refractive index by using Michelson interferometer and CCD system, is designed and putted in practice. The developmental space in content and complexity is considered in the design of experiment. It is indicated that the experiment has the obvious characters of research and very suits to study as research-type experiment for students. Keywords: research-type physical experiment;michelson interferometer;CCD;refractive index 1 引言随着社会科技、经济的高速发展,人才竞争越来越激烈,如何培养具有创新能力的高素质人才已受到普遍关注,这也对高校教育教学提出了新的挑战和要求。对理工科各专业来说,大学物理实验教学对培养学生的实践能力、分析和研究问题的能力起到十分重要的作用,因此在高校创新型人才的培养中,大学物理实验教学的改革首当其冲。长期以来,由于受应试教育和传统文化等方面的影响,与国外学生相比我国的学生学习非常刻苦、理论知识相当扎实,但在动手能力和创新意识上显得不足。而另一方面,目前大学物理实验教学中也存在许多不利于学生创新能力培养的因素,突出表现在实验内容偏重于验证性,实验的理念、思想、方法和手段落后等。为改变这一格局,近年来,各高校和教学管理部门都十分重视对“综合性、设计性、研究性”实验的开设要求[1-3]。但究竟什么是综合性、设计性、研究性实验,如何开设这样的实验,仍然需要作深入的研究和教学实践。本文就如何开设研究型实验作一探讨,并给出一个研究型实验案例作详细的实验分析。 2 研究型实验及其开设要求 研究型实验的基本内涵通常“研究型”物理实验是在综合性、设计性物理实验的基础上由学生自己选题、查阅文献、设计实验方案,在教师指导下完成实验。“研究型”实验通常是要求学生带着问题测取数据,摸索实验规律,然后带着问题查找资料、探寻答案,并试着对所观察到的现象进行理论分析,并做出合理的解释。这类实验的开设目的是全方位地锻炼学生实验研究的能力,充分调动学生的主动性和积极性,激发他们从事物理学研究的兴趣和热情,为以后从事科研工作打下良好的基础。 研究型实验的选题研究型实验要精心选题、科学设计。实验内容要新颖、有趣味性,物理现象比较明显和具有可研究性。同时还要考虑实验室条件和学生的水平与能力,能让学生在比较熟悉的理论基础上作初步的分析与发展。既要与已知的现象、理论和方法有联系又要有一定的深度和广度。作为基础物理实验,研究型实验内容不能过于复杂,要求不宜过高,要能通过分析、讨论和查阅资料等方式让学生可以比较容易地设计和实施实验方案。 如何开展研究型实验的教学与传统物理实验不同,研究型实验可以较充分地发挥学生的主观能动性去探索未知的领域。因此,开设此类实验项目的最好方式是利用实验室开放的形式,由学生自主选择和掌握实验时间。研究型实验项目可以有教师指定和学生自拟等形式,但无论那种形式,对实验指导教师都提出了更高的要求。指导教师要对学生所选的研究型实验项目在实施过程中可能出现的各种问题有充分的估计和认识,能够引导、启发和激励学生完成实验,并掌握能作进一步深入研究的空间。研究型实验更注重实验结果的分析、讨论和总结。因此,学生完成研究型实验后要求写出的实验报告可以不同于普通实验的报告,可以写成研究总结报告形式或研究论文形式,甚至可以采用学术报告的形式口头报告研究结果。 3 利用迈克耳逊干涉仪进行研究型实验项目的设计迈克耳逊干涉仪是一种典型的利用分振幅方法实现干涉的光学仪器,作为近代精密测量光学仪器之一,被广泛用于科学研究和检测技术等领域[4]。利用迈克耳逊干涉仪,能以极高的精度测量长度的微小变化及其与此相关的物理量。如果与CCD摄像、图象处理等现代监测技术结合,可以实时观测和分析各种干涉现象的变化,达到干涉检测和自动控制的目的[5,6]。因此,利用迈克耳逊干涉仪进行研究型实验设计具有变化多、内容丰富、研究性突出等特点。这里我们以“利用迈克耳逊干涉仪测量气体折射率” 为题,作为一个研究型实验的案例,简述其实验设计与实施过程。 设计原理与实验装置实验时,可以向学生提供:迈克耳逊干涉仪、He-Ne激光器、带气压表的“气室”、CCD图象采集系统等实验器材,要求设计一个实验方案并测定空气等气体的折射率。这里简述实验基本原理:在传统的迈克耳逊干涉仪的一个测量光路上放置一个可充气的“气室”,干涉图的观测采用CCD和计算机进行图象采集与处理。如图 1为利用迈克耳逊干涉仪测定气体折射率的实验光路图。 图 1 实验光路图图中P为“气室”,它是由腔体、压力表和皮囊等组成。通过皮囊可以给气室中的气体增加压力,也可以通过皮囊的减压阀放气给气室减压,腔内气压可以通过压力表读出。图中接收屏W处放置一CCD摄像头,干涉图像可以通过计算机进行显示和处理。当激光束通过图1中M1前面的气室时,干涉图样随气室里气体气压的变化而变化:当气压增加时,干涉圆环从中心涌出;反之,干涉圆环向中心陷入。通过研究气体压强变化与条纹移动的关系可以得到气体折射率。在恒定温度下,气体折射率n与气压成正比: (1)式中p为气体压强,k为比例系数。在绝对真空下 ,则 。对于常压 条件下,则 ,当气室内压强改变 时,由于折射率的变化引起光程差改变( ),可以观测到条纹的移动个数N。各参数之间的关系为 (2)式中L为气室的有效长度,由上述各式可以推得常压( )下空气折射率为 (3) 实验结果与分析 利用图1的光路经仔细调节可以获得等倾干涉图象,图2是经CCD和计算机系统采集到的干涉图象。当改变气室内的压强时可以看到干涉圆环从中心涌出或向中心陷入。实验中先向气室充气加压,然后缓慢放气并观测干涉圆环向中心陷入的条纹数。实验中用He-Ne激光作为光源( = nm),所用气室的有效长度L=75 mm,如果常压 取标准大气压强760 mmHg,则(3)式可以写成: (4)表1给出了气室内压强增加值 与条纹移动数N和计算得到的折射率 之间的关系。 图2 CCD和计算机系统采集到的干涉图象表1:气室内压强增加值 、条纹移动数N和计算得到的折射率 值 /mmHg 230 210 190 170 150 130 110N/个 对测量数据求平均值并计算不确定度,得到 数据处理的方法还可以用作图软件,作出 ~N的关系曲线,通过求斜率计算得到折射率 。空气折射率的标准值是(对 nm)[7],测量误差主要来自条纹移动非整数部分的估读和气压表读数误差。另外,对气室的有效长度L和实验室的常压 的测量也对实验结果引入误差。 实验内容和难度的拓展作为研究型实验,迈克耳逊干涉仪可以提供丰富的设计思想。例如,采用上述方法将气室与一充满不同气体的气囊(如氧气袋)相连,可以用于测量各种气体的折射率;如果对CCD采集图象进行计算机处理和编程可以实现条纹移动的自动记数;利用这一实验系统可以仔细观测、分析定域和非定域干涉现象[8];如果采用面光源或扩束的平行光作为光源,在图1光路中气室P换成一个平板玻璃(或有机玻璃片、透明塑料片等),则可以检测玻璃表面平整度或介质内部的不均匀性;如果对有机玻璃片或透明塑料片等施加一定的应力,用上述方法可以分析透明介质的应力分布。等等这些内容经过精心设计均可作为研究型实验开设。值得一提的是根据综合性、设计性实验的不同要求,将上述研究型实验进行适当的教学设计,完全可以开设成综合性或设计性实验。 4 结束语研究型物理实验是一种不同于传统物理实验教学的模式,它具有很强的灵活多样性,主要以激发学生的求知欲、拓宽其知识面、培养其创新思维能力为目的。我们通过“利用迈克耳逊干涉仪测量气体折射率”作为一个研究型实验的案例,较详细地进行了研究型实验设计和实验测试与分析,结果表明可以作为一个很好的研究型实验项目提供给学生作为实验教学用。参考文献:[1] 周进,于瑶,王思慧,潘元胜.学生主导性物理实验的探索〔J〕.物理实验,2005,25(1):28[2] 张瑞,林幸笋,何友军等.一个研究型物理实验项目——周期物成像规律实验〔J〕.物理实验,2001,21(4):28[3] 金恩培,钱守仁,赵海发,张立彬.如何开好设计性实验〔J〕.物理实验,2000,20(7):24[4] 程守洙,江之永.普通物理学〔M〕.北京:高等教育出版社,1998: 198[5] 胡再国,黄建群,李娟.提高CCD实验效果[J].物理实验,2002, 22(8):43[6] 许伯强,王纪俊.用现代技术设备改善迈克尔孙干涉仪的性能〔J〕.物理实验,1999,19(4):10[7] 杨述武.普通物理实验(光学部分)[M].北京: 高等教育出版社,2000: 269[8] 沈元华,陆申龙.基础物理实验[M]. 北京: 高等教育出版社,2003: 245致 谢本文能够得以完成,非常感谢我的指导老师戴建明老师,他的渊博知识以及在治学过程中表现出来的严谨态度使我深受鼓舞,给予我极大的指导和帮助,在此向戴建明表示衷心的感谢!
学院:汽车学院 班级:热动0504 姓名:张志强 学号:0120507210410大学物理实验论文 -------实验心得与体会通过这个学期的大学物理实验,我体会颇深。首先,我通过做实验了解了许多实验的基本原理和实验方法,学会了基本物理量的测量和不确定度的分析方法、基本实验仪器的使用等;其次,我已经学会了独立作实验的能力,大大提高了我的动手能力和思维能力以及基本操作与基本技能的训练,并且我也深深感受到做实验要具备科学的态度、认真态度和创造性的思维。下面就我所做的实验我作了一些总结和体会。自从我第一次上物理实验课的时候我就深深地感觉到物理实验的重要性,因此我每次上课都能全身心地听课,比如说第一次的不确定度等我就比班上其他同学学的要好一点,基本上学会了不确定度的每一步计算、回归直线的绘制以及有效数字的保留等,这也为我以后的实验数据处理带来了极大的方便。我现在还记得我第一次做迈克尔逊干涉仪实验时我虽然用心听讲,但是再我做时候却极为不顺利,因为我调节仪器时怎么也调不出干涉条纹,转动微调手轮也不怎么会用,最后调出干涉条纹了却掌握不了干涉条纹“涌出”或“陷入个数、速度与调节微调手轮的关系。测量钠光双线波长差时也出现了类似的问题,实验仪器用的非常不熟悉,这一切都给我做实验带来了极大的不方便,当我回去做实验报告的时候又发现实验的误差偏大,可庆幸的是计算还顺利。总而言之,第一个实验我做的是不成功,但是我从中总结了实验的不足之处,吸取了很大的教训。因此我从做第二个实验起,就在实验前做了大量的实验准备,比如说,上网做提前预习、认真写好预习报告弄懂实验原理等。因此我从做第二个实验起就在各个方面有了很大的进步,实验仪器的使用也熟悉多了,实验仪器的读数也更加精确了,仪器的调节也更加的符合实验的要求。就拿夫-赫实验/双光栅微振实验来说,我能够熟练调节ZKY-FH-2智能夫兰克—赫兹实验仪达到实验的目的和测得所需的实验数据,并且在实验后顺利地处理了数据和精确地画出了实验所要求的实验曲线。在实验后也做了很好的总结和个人体会,与此同时我也学会了列表法、图解法、函数表示法等实验数据处理方法,大大提高了我的实验能力和独立设计实验以及创造性地改进实验的能力等等。下面我就谈一下我在做实验时的一些技巧与方法。首先,做实验要用科学认真的态度去对待实验,认真提前预习,做好实验预习报告;第二,上课时认真听老师做预习指导和讲解,把老师特别提醒会出错的地方写下来,做实验时切勿出错;第三,做实验时按步骤进行,切不可一步到位,太心急。并且一些小节之处要特别小心,若不会,可以跟其他同学一起探讨一下,把问题解决。第四,实验后数据处理一定要独立完成,莫抄其他同学的,否则,做实验就没有什么意义了,也就不会有什么收获。总而言之,大学物理实验具有非常重要的意义。首先,物理概念的建立、物理规律的发现依赖于物理实验,是以实验为基础的,物理学作为一门科学的地位是由物理实验予以确立的;其次,已有的物理定律、物理假说、物理理论必须接受实验的检验,如果正确就予以确定,如果不正确就予以否定,如果不完全正确就予以修正。例如,爱因斯坦通过分析光电效应现象提出了光量子;伽利略用新发明的望远镜观察到木星有四个卫星后,否定了地心说;杨氏双缝干涉实验证实了光的波动假说的正确性。可以说,物理学的每一次进步都离不开实验。这对我们大学生来说也是非常重要的,尤其是对将来所从事的实际工作所需要具备的独立工作能力和创新能力等素质来讲,也是十分必要的,这是大学物理理论课不能做到,也不能取代的。因此,我希望我能更加努力,在下个学期顺利完成所有的实验,圆满结束大学物理实验。大学物理实验论文赵新梅 学号:0120509330327 信息学院电子0503班在即将结束的这个学期里,我完成了大学物理实验(上)这门课程的学习。物理实验是物理学习的基础,虽然在很多物理实验中我们只是复现课堂上所学理论知识的原理与结果,但这一过程与物理家进行研究分子和物质变化的科学研究中的物理实验是一致的。在物理实验中,影响物理实验现象的因素很多,产生的物理实验现象也错综复杂。老师们通过精心设计实验方案、严格控制实验条件等多种途径,以最佳的实验方式呈现物理问题,使我们通过努力能够顺利地解决物理实验呈现的问题,考验了我们的实际动手能力和分析解决问题的综合能力,加深了我们对有关物理知识的理解。通过一学期的课程,我学到了很多东西。做大学物理实验时,为了在规定的时间内快速高效率地完成实验,达到良好的实验效果,需要课前认真地预习,首先是根据实验题目复习所学习的相关理论知识,并根据实验教材的相关内容,弄清楚所要进行的实验的总体过程,弄懂实验的目的、基本原理,了解实验所采用的方法的关键与成功之处;思考实验可能用到的相关实验仪器,对照教材所列的实验仪器,了解仪器的工作原理,性能、正确操作步骤,特别是要注意那些可能对仪器造成损坏的事项。然后还要写预习报告,预习报告能够帮助我们顺利完成实验中的各项操作。在写预习报告的时候,我们一般包括实验目的,基本原理,实验仪器,操作步骤,测量内容,数据表,预习思考题等。数据表与操作步骤密切相关,数据表中的栏目排列顺序应与操作步骤的顺序合理配合。这样就可以随时将数据按顺序填入表中,也可以随时观察和分析数据的规律性。刚开始时我们不注意预习报告里的数据表格,将数据随便的记录在一张纸上,结果发现整理数据时会出现很多混乱和错误,尤其是数据比较多的时候,比如在做《用动力学共振法测固体材料的样式弹性模量》实验时,由于实验前未提前设计好表格,数据记录得很随便,很乱,处理时很困难。后来汲取了教训,在实验前根据所要测的物理量和实验步骤设计好数据表格,在实验记录时和处理数据时轻松了不少。实验教会了我们要养成良好的科学的实验习惯。预习思考题,是加深实验内容或对关键问题的理解、开发视野的一些问题,在实验前认真地思考并回答这些问题,有助于提高实验质量。对于不明白的问题或实验原理中一些不明白的地方,可以跟自己的同学讨论一下或查一下相关的资料,实在不明白的地方可以带到课堂上问老师,只有把实验中所有的地方都弄通弄透彻,才能达到实验应有的效果。预习是做实验前必须的工作,但是做实验的主要工作还是课堂操作。课堂操作需要我们严格的遵守实验的各项原则,要将仪器放置在合理的位置,以方便使用和确保安全,比如象高压电源的输出端钮应该远离操作者。经常需要操纵或调节的器件,应该放在便于操纵的位置上。一些电学实验仪器部件较多,首先要把这些仪器部件一一放在合适的位置上,然后再连线。实验过程中要严格按照实验仪器的操作要求来操作,所有仪器要调整到正确的位置和稳定的状态,在安装和调整仪器时还不能使用书本这些本身就不稳定的物品做垫块,否则容易造成测量数据的分散性,影响实验质量,并且容易在成实验仪器的损坏。在的过程中,经常会出现一些故障或观察到的实验现象与理论上的现象不符,首先应认真思考并检查实验仪器使用以及线路连接是否正确,不正确的及时进行改正,若自己不能解决,应及时请老师来指导,切不可敷衍过关,草草了事。还有读数,需要有足够的耐心和细心,尤其是对一些精度比较高的仪器,读数一定要按照正确的读数方法并且一定要细心。对于数据的纪录,则要求我们要有原始的数据纪录,它是记载物理实验全部操作过程的基础性资料。而且在实验过程中必须认真地观察实验现象,并做如实的记录。如果发现实验现象与实验理论不符合,或者测试结果出现异常,就应该认真检查原因,并细心重做实验。实验完成后,应把所有的实验仪器恢复到原位,并认真清理实验台。在实验操作完成后,应认真地处理实验数据。实验数据是对实验定量分析的依据,是探索、验证物理规律的第一手资料。在系统误差一定的情况下,实验数据处理得恰当与否,会直接影响偶然误差的大小。所以对实验数据的处理是实验复习的重要内容之一。在这一学期中我们学到的处理数据的方法有:1. 平均值法 取算术平均值是为减小偶然误差而常用的一种数据处理方法。通常在同样的测量条件下,对于某一物理量进行多次测量的结果不会完全一样,用多次测量的算术平均值作为测量结果,是真实值的最好近似。 2. 列表法 实验中将数据列成表格,可以简明地表示出有关物理量之间的关系,便于检查测量结果和运算是否合理,有助于发现和分析问题,而且列表法还是图象法的基础。列表时应注意:①表格要直接地反映有关物理量之间的关系,一般把自变量写在前边,因变量紧接着写在后面,便于分析。②表格要清楚地反映测量的次数,测得的物理量的名称及单位,计算的物理量的名称及单位。物理量的单位可写在标题栏内,一般不在数值栏内重复出现。③表中所列数据要正确反映测量值的有效数字。 3. 作图法 选取适当的自变量,通过作图可以找到或反映物理量之间的变化关系,并便于找出其中的规律,确定对应量的函数关系。作图法是最常用的实验数据处理方法之一。 描绘图象的要求是:①根据测量的要求选定坐标轴,一般以横轴为自变量,纵轴为因变量。坐标轴要标明所代表的物理量的名称及单位。②坐标轴标度的选择应合适,使测量数据能在坐标轴上得到准确的反映。为避免图纸上出现大片空白,坐标原点可以是零,也可以不是零。坐标轴的分度的估读数,应与测量值的估读数(即有效数字的末位)相对应。这学期我们还学习了用电脑处理数据。用电脑处理数据方便快捷,可以节省不少时间,而且也比较清晰明了。但是用电脑处理的前提依然是我们对理论知识比较熟悉,而且实验操作过程必须认真地完成,记录的数据准确,有效。撰写实验报告和进行问题讨论等也是大学物理实验不可缺少的重要环节。实验报告是对我们的动手能力、写作能力和总结能力的一种锻炼,实验报告也促进我们对实验过程以及所得结论进行更深刻的思考。我们的实验报告应包括实验过程中所出现的实验现象以及对这些现象的解释,实验中所遇到的问题以及解决方法,实验数据的记录以及对数据进行计算并求得最终的结果,验证跟理论值是否相符,误差的大小,最终得出的结论,对实验思考题进的讨论以及讨论的结果和对实验进行的总结。一份认真的,高水平的实验报告才算是为本次实验画上一个圆满的句号。“加强基础、重视应用、开拓思维、培养能力、提高素质 ”是大学物理试验的指导思想;“加深学生对有关物理知识的理解,培养学生正确的科学实验习惯,提高学生的动手能力、观察分析能力和创新能力”是大学物理实验的目的。学大学物理实验这门课程,是对个人能力的一种锻炼,它不但锻炼了我们的细心、耐心,而且使我养成了良好的学习习惯和严谨的学习态度。这一学期物理实验课程的学习,使我受益匪浅。但我也还有很多不足的地方需要改正,比如做实验速度很慢,下学期我们还将学习这门课程,我在以后的课程学习中一定要 注意慢慢改进。
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确的工程测量对于工程建设来讲是不可忽视的部分,而受到内外因素的作用,工程测量会出现精度不足,这会制约工程测量的发展,并直接对工程建设造成影响。下面是我为大家整理的工程测量研究 毕业 论文 范文 ,供大家参考。
《 水利工程测量中全站仪误差分析 》
摘要:我国的经济发展在经历了高速阶段以后现在更是越加的发展平稳,这对于国内的一些基础建设提出了更加高的要求。所以对于我国的水利工程建设也是近些年以来重要的建设项目之一。所以其水利工程的质量也得到了较为广泛的重识,在这其中对于水利工程测量中全站仪的误差分析与精度控制也有了更加严格的要求,所以我们在下文中着重的对水利工程测量中全站仪的误差分析与精度控制进行具体的研究。
关键词:水利工程测量全站仪
1前言
全站仪在水利工程的测量中被广泛的使用,我们对水利工程的测量必须保证其精度,在这种情况下我们必须使用全站仪对其进行测量,这使得测量工作更加的便利,所以做好全站仪的误差分析与精度的控制工作就显得更加的重要,我们通过全站仪的测量来降低测量时的精度产生误差,使用改进的 方法 ,使得测量的结果准确性可以有效的得到保证。所以在下文中我们对水利工程中所使用的全站仪的测量误差与精度进行分析。
2全站仪在水利工程测量中的应用
我们在对水利工程进行测量的时候,全站仪在其中的应用比较广泛,由于其使用仪器种类多类型繁杂,如经纬仪与水准仪就是其中之一。但是就现在的综合情况分析,并且结合其仪器间的精确度与实用性而言,全站仪较其他几种仪器具有较为明显的精度优势。全站仪的便携性较好,而且其准确性与全面性较优,水利工程中对于测量的要求较高,而全站仪可以对其测量精度的要求进行满足,对于水利工程测量中所使用的一些基础的测量资料,全站仪都可以通过测量获得,而且其精度控制较高。特别是在水利工程前期的设计阶段,还有水利工程中期的施工阶段,后期的养护阶段与应用的管理时都需要对全站仪进行使用,还有一些需要提供高等级的平面布控网的大型的水利工程项目,也需要对全站仪进行使用。
3误差分析
分析全站仪的轴系误差
全站仪进行测量时所产生误差的原因在于:首先对于全站仪的镜头在我们进行测量使用之前并没有对其进行安装与校正,其望远镜内的十字丝产生了中心的偏移,这种情况的发生直接导致了全站仪的视准轴与水平轴不垂直;视准轴还会受到温度大气折光的影响,以上都是产生误差的原因。并且因其定位时发生的错误,由于有错误的定位存在于竖轴的横向误差补偿、横轴的误差补偿、视准轴的误差补偿中,造成轴系误差。
分析全站仪度盘误差
度盘误差产生的原因在于其垂直角,其因受到垂直角的影响,使得其垂直角越大那么其所产生的误差就越大。我们在对其进行观测的时候,我们观测的方向如果在盘的左边,那么视准轴就会位于标准视准轴的右侧或是左侧,这时度盘所产生的误差会因其测量值的大小而产生实际的变化。如果我们将其望远境进行转变圈的处理,那么观测方向当位于其右边时,那么视准轴就会位于其标准视轴的左侧或是其右侧,那以视准轴所产生的落差就与其两边的测量结果是相反的。以上两种情况下所产生的误差,其度盘的数值是相同的,但是其所标的符号是相反的,其数值也相同,这时我们就可以对其度盘两则的测量数值进行取平均值的处理。我们在保证其扫描盘进行转运的过程中,其照准部的方向是相同的,这样可以对其因转动所引起的水平方向中的度盘误差产生。如果其方向是垂直的,我们就通过对其进行光电扫描度盘与垂直轴的方向进行调整来进行,使得其半测回角中的误差减少或是其误差消失,这时其度盘所产生的误差减少。全站仪的常见的测距误差主要是加、乘数误差与其周期误差。
分析全站仪测距误差
全站仪的使用原理就是利用仪器发出的载波,通过测定出载波在测线两端点间往返传播的时间来测量距离进行确定。我们在确定测距的时候,由于精度会受到人自身视觉原因的影响,其全站仪的瞄准功能难以得到有效的使用。所以会造成一定的系统误差的产生,这就使得人的判断与其测量而出的结果产生了一定的差距与精度的不同。由于全站仪在使用时多是以相位式进行,所以测量时的误差与其测量所产生的距离会产生一定的比例关系。这时误差的产生会有诸多原因造成,如大气的折光、温度、湿度、气压等都会对全站仪的测量产生一定的误差,造成较大的影响。
4精度控制及注意事项
控制全站仪的轴系误差精度
水利工程中的测量数据因其会由全站仪的轴系误差的影响而产生变化,使得整个测量的结果产生一定的误差,所以我们对于全站仪所产生的误差必须加以控制。对全站仪的轴系误差的减小我们可以通过不同的观测方式进行,例如用半测回角度代替全测回角度,通过对全站仪的测角精度进行考虑其变化。全站仪在出厂时,其精度会有一定的标准,所以我们在测量使用时会对其观测的角度进行改变,这就造成了垂直轴方向与其水平轴方向产生一定的误差,或者造成扇形段弧形的轴系误差。
控制全站仪的度盘误差
水利工程的实际情况与其高程测量相结合,我们通过使用三角高程的测量方法对其全站仪的误差进行精度的控制,然后通过其三角高程对其所产生的误差进行计算,以其在地球所产生的曲率进行计算的基础,得其结果,然后根据工程中所产生的实例进行计算,然后根据其测量工作的实际。这样可以使得其进行外界作业时工作效率得到提升。
控制全站仪的测距误差
这种技术是专门针对观测环境和人眼的观测能力,分辨率所造成的限制,这可以使得精度的误差的精度可以得到有效的提高。如果我们想在将全站仪的测距误差变小,那么我们就可以对其进行多次测量,然后取其平均值将其进行结果的确定。
使用全站仪的注意事项
使用全站仪时要注意使全站仪尽量靠近两个测量点的中轴线,这是由于全站仪的安放位置会影响到高程测量的精度以及全站仪的轴系误差。由于全站仪的角度会对全站仪的度盘误差产生直接的影响,因此要对观测目标的垂直角大小的精确性予以保障。要将合适的测距位置选择出来,进行测距仪器的安放,将全站仪的测距误差降到最低。使用全站仪注意事项:(1)若长距离运输仪器,在使用前必须进行仪器检查及校正,可以直接按照全站仪使用 说明书 中的校正方法进行安装校正,再进行使用;(2)我们在使用全站仪进行三角高程控制测量时尽量架设在两个测量点等距离中间进行,这样可以抵消部分由于轴系误差产生的影响,以保证观测目标精度减小误差;(3)在使用全站仪测量时,自由架站位置选择尽量远离变电站、高压线、及信号塔等有电磁波发射的附近,特别是在埋标选点的时候也应该尽量避开这些地方,以免电磁干扰仪器载波使得测量距离产生误差较大;(4)使用全站仪进行高等控制测量时尽量选择天气条件良好,通视状况优良的天气进行,并且选择好观测时间,避开高温及两点温差较大等情况,通过干湿温度气压计进行测量并记录结果,以便数据处理的时候进行改正使用;(5)一般使用全站仪时,尽量避免仪器暴晒引起仪器平整度不好,应给仪器打伞,并带上遮阳罩,使用过程中要经常查看仪器是否平整,进行微调,如有必要从新进行定向设站,以保证其精度。
5结束语
根据我们对上面的研究我们得知,水利工程是我国基础建设中最为重要的基础,我们在水利工程测量过程中如何更好的提升其精度水平,与水利工程的使用具有重要的意义,所以我们必须在测量中严格的控制其技术,对其进行水利工程测量中全站仪的误差分析与精度控制方式进行选择,必须认真切实的对水利工程测量质量进行提升,才能有效的保障水利工程测量的质量。
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[4]胡跃进.全站仪的误差分析及精度控制在水利工程测量中的研究[J].价值工程,2015(02):57-58.
《 建筑工程测量问题及对策 》
测量的过程众所周知,不言而喻,它不是一个阶段性的工作而是贯穿于整个建筑工程的始终。为了确保建筑的施工达到预定设计的目标,通常在实践中,我们会对具体的施工进行检测。这种检测既是一种检查也是一种核对。当建设项目完成以后还仍需进行测绘,以便为之后的建设和维护提供数据。测量工作可以说连接建筑工程图纸和实际施工的桥梁同时它也是非常重要的前期准备工作,对于之后建筑工程的品质有着非常重要的影响。也许有一种错误认识认为已经投入使用的项目就不用检测了,因为整个建筑工程都已经完成了。其实即使投产,也应该适时检测,这种检测更像是一种监测行为,这保证建筑过程的安全可靠,这是非常重要的。由此我们就可以知道测量工作贯穿于整个建筑工作当中。测量的有效性和效率都从很大程度上对测量的结果以及整个建筑工程的质量有非常重要的影响,因而,我们要提高认识,认识到测量的重要性,规划好测量工作。当前在测量工作中也出现了很多问题,只有将这些问题都解决了才能够保证测量的有效性。
1建筑工程测量中存在的问题
从业人员专业素养不高且人员缺乏
现在测量工作存在问题首当其冲的就是当前的从业人员素养不高,并且测量人员比较少。这从根本上造成了测量工作的一些问题。实践中有很多的建筑工程都出于成本及其其他方面的考虑,任用一些其他岗位的没有丝毫 经验 的来进行测量。由于这些人员本身不专业并且没有经过专业的培训,那么测量结果可想而知。另外,当前测量人员非常紧缺,专业性人才更是少之又少。这也在一定程度上增加了测量准确的难度。
测量设备陈旧且数量不足
现在很多的建筑公司没有具备相应的测量设备,大部分通过临时租赁来应付了事。而有的企业测量设备没有及时更新,非常的陈旧,这都对测量的准确性造成了隐患。如果不具备相应设备的企业设备有一些不足,那么就得寻找更加精密的设备,这影响了测量的进度。而设备陈旧的企业呢,由于没有及时的与时俱进,测量的速度和精确性都很值得商榷。因而我们应该从设备上解决这一问题,以免造成更多不必要的影响。
测量仪器操作与保养不当
测量工作的特点决定了其设备的是高精密仪器并且操作人都必须进行专业的培训,如果在测量的过程中操作人员不具备操作知识操作失误,哪怕只是一点小小的失误,测量出的结果也会大相径庭。有的精密仪器在使用完后要进行规范的保养和存放,否则会影响测量效果。但是在现实生活中,往往忽略了这一点,操作人员并未对仪器设备进行保养导致精密度受到影响。当然在使用过程中也必须注重保养事宜,确保测量数据的精确。
测量的质量控制被忽视
现阶段,大部分的工程竣工验收时都并未着重的对测量质量进行检测,从某种程度上来说忽略了这一点。这导致了建设企业对于建筑工程测量的质量控制也不太重视,从而当前的测量标准都经不起检验,大部分都没有达到测量标准和要求,严重的阻碍了建筑工程测量工作的进步。
2建筑工程测量问题的解决方法
强化对建筑施工测量工作的认识
测量工作可以说是一种客观性的工作,但是我们也不可否认,它也带有主观性。测量的方法和测量工具的选择这都是主观意识起了很大的作用。但是当前人们落后的主观思想阻碍了测量工作的进行。因而为了确保测量工作的顺利进行了,首先必须在思想上力求科学,正确的认识。我们要让相关工作者摒弃错误的思想观念,让人们意识到测量工作的重要性和重要的价值。只有这样,他们才会从根本上转变其思想,扭转当前测量的窘境。
加大测量仪器的资金投入及加强对仪器的保养
现阶段,技术在我们生活中带来了翻天覆地的变化,同时它也给测量工作带来了福音。技术的提高,对测量工作的精确度的提高起到了重要的作用。但是就像前文所述,很多公司处于成本的考虑设备仪器陈旧,因而公司应紧跟时代潮流,加大对测量设备仪器的投入。以适应仪器设备快速发展以及建筑工程测量准确性的要求。当然增加仪器投入的同时也应该加强对现有仪器的保养。例如在我们日常测量工作中为避免重测现象的发生就应该定期的对仪器进行校正。这看似比较麻烦,但是保证了测量的准确,并且避免了返工的行为,从某种程度上来说节省人力、物力、财力。取出仪器的时候我们应该坚持轻拿轻放的原则。仪器取出来我们安装的时候也应该注意,如果是安装在三脚架上面的仪器为避免摔坏应该拧紧螺丝。使用仪器应坚持平稳的原则,禁止对仪器进行粗暴对待,尤其是带有阻尼功能的仪器。
加强相关人员的培养与培训
随着现代化建设的步伐的加快,建筑工程的增多,对于测量专业人员的素养和数量需求也日益扩张。另外,随着测量技术的发展,各种新的设备和技术不断引进,这对我们测量人员的素养的要求更高,因而当前我们应加强对相关人员的培养和培训。这种培养和培训从企业方面来说应该提高企业对测量工作的认识,并且认识到培训的重要性。当然对于测量人员也应该提高自学的认识进行心得交流,增强自身的职业素养。对于整个社会来说应该加强对测量人员培训的投入,只有国家支持,企业和个人的响应,才能形成一个测量专业素养全面提高的局面。
3结语
我国建筑行业的快速发展,对建筑工程质量的要求毋庸置疑,这就需要我们不断的与时俱进,不断的改进当前的测量方式和测量技术因为测量工作对建筑的质量的影响是非常重大的。因此,我们应认识问题,然后分析问题,解决问题。通过这个解决问题的思路才能够寻求到科学的解决办法,推进整个测量工作的发展。
《 公路桥梁工程测量技术探析 》
武汉鹦鹉洲长江大桥位于武汉长江大桥上游公里,为武汉市的第八座长江大桥,全长公里,其中正桥全长公里,桥面宽38米。正桥布置双向8车道,设计行车速度为60公里/小时。武汉鹦鹉洲长江大桥为我国首座三塔四跨地锚式悬索桥,施工过程具有强烈的几何非线性,对风速、温度和制造误差等都非常敏感,应于猫道、主缆和加劲梁的施工前分别进行全桥贯通测量;同时,为控制主缆和索股线性,还必须监测跨径和索塔的变化。所以,为保证桥梁的高程与跨距一致,测量基准统一,桥梁工程对测量测绘技术要求很高,传统的测量测绘技术已不能满足要求,而现代化测量测绘技术的应用很好地弥补了不足,为武汉鹦鹉洲长江大桥的建设与实现提供了技术支持。
1规划设计阶段测量、测绘技术的应用
利用VRS系统绘制高精度的地形图
利用VRS系统,也就是虚幻参考站系统,只要完成采集碎部点的属性和坐标,就可绘出地形图。这样,一台GNSS接收机便可完成几台GNSS接收机的工作,不仅降低了测量成本,还提高了工作效率。而且,与常规的测图方法相比,VRS系统的可靠性、定位精度也得到了很大的提升。
桥梁勘测设计一体化系统的建立和运用
桥梁勘测设计一体化系统是在现代信息技术的条件下对桥梁勘测设计工作的一种创新:利用GPS技术获得无人机对公路桥梁航拍的航带内控制点三维坐标的空间信息,借助数字摄影测量系统完成地形图的绘制;用遥感技术收集桥梁沿线的水文地质等各种信息,并将之绘制到遥感图上,便可以快速地得到勘测结果,并且耗费低,节约了勘测成本;在CIS(地理信息系统)中传入遥感信息、地形等野外采集信息,桥梁工程的前期规划、方案设计、施工等工作便可得以进行,而诸如立项、评估、决策以及桥梁的工程勘测设计等一系列工作也有了有力的信息保障。
2施工阶段测量、测绘技术的应用
施工控制网的测量
桥梁平面控制网通常分两级布设,桥的轴线主要被首级控制网控制。根据公路桥梁所处的地形条件以及桥梁所跨越的河宽,首级GPS平面控制网的布设按照一级GPS控制网的技术指标进行。公路桥梁的首级控制网一般用GPS静态相对定位测量,再经过相应的处理获得平面定位成果,具有精度高,工效高,成本低等优点。由于在公路桥梁的勘察阶段,设计单位的控制点达不到施工过程中对施工放样的点的密度要求,加上不可避免的一些点位损坏等因素,需加密控制测量网。利用VRS动态测量可以在桥梁工程加密控制测量网中获得测点的三维坐标,这一方法已被中小型公路桥梁广泛应用在对施工平面控制网的测量中,并取得了良好的成效。
桥台、桥墩的施工测量
准确地测设公路桥梁桥台、桥墩的中心位置及它的纵横轴线是桥梁施工阶段最重要的工作之一,可采用直接丈量法,电磁波测距法或交会法。除测设纵横轴线,还要进行桥梁桥台、桥墩的定位,桥台、桥墩中心位置线的放样,大梁架设位置的放样,支座垫石的放样等工作。
架设的施工测量
主缆架设前要进行全桥贯通测量,以确定高程和各跨径都符合设计要求。全站仪坐标法可用来直接测量平面,全站仪三角高程法可用来测量高程,并配合水准仪钢尺复核。而近年新兴的机器人(锁定)功能被越来越到的用来控制公路桥梁架设的安装,并取得了良好的成效。
施工测量中的新兴技术
随着测量、测绘技术的发展与进步,一些更先进,更便捷的技术手段被运用于公路桥梁的施工测量中。VRS系统可对点线面及坡度线进行高效的精度放样,同时与全站仪相配合,更好的发挥各自的优势。超站仪可以在需要处通过PTK技术建立控制,而且用超站仪测量和放样可以减少全站仪的安置,不仅提高了效率,还提高了精度。由于超站仪可适用于各种类型的作业,省时,省力,又高效,这种技术已经被广泛应用于施工测量的整个领域。
3运营阶段测量、测绘技术的应用
系统在公路桥梁结构检测中的应用
质量监督部门为了加强对桥梁的质量管理,在公路桥梁施工过程中需要对桥梁的轴线、高程、柱位、支座偏位等进行检测,在传统方法中,监督部门常用全站仪等仪器进行测量,这种方式受控制点的因素影响很大。而随着GPS技术和网络信息化的发展,VRS技术已被广泛应用于桥梁施工的测量中。现在的VRS系统可在一个施工标段内设立一个固定的点,以此点作基准点,此标段内的所有公路桥梁结构都可通过移动站进行检测,从而大大提高了整体检测的精度。
桥梁工程的变形监测
由于桥梁工程的特殊性,在它的变形监测方面需要研究开发桥梁动态和静态的变形监测,对测量测绘的自动化技术及 措施 要求更高。VRS系统于传统的水准测量相比,不仅速度更快,周期更短,精度也更加均匀。VRS系统与数字水准测量结合使用,便可减少公路桥梁变形监测费用的三分之一,缩减时间的三分之一。而测量机器人在固定的测站上安装全自动化的站仪,与自动检测软件相配合,便可全自动地在计算机的控制下实施工作,不仅可采集、处理与输出变形点的三维数据,还可进行远程的在线监控管理,使公路桥梁工程的检测实现了自动化、智能化、网络化的完全自动化的最新最高境界。此外,三维激光扫描技术利用激光测距原理来获取所需目标数据,可以将被扫描对象的形态特征和整体结构准确地描述出来,并生成三维数据模型,定性、定量地分析公路桥梁,对桥梁运营管理中的变形作用进行更好地检测。
4结束语
测量测绘工作贯穿整个公路桥梁的工程,在桥梁建设中担当了非常重要的角色。随着测量与测绘技术的发展,以及新技术在公路桥梁工程中的运用,桥梁工程的作业方法和测量手段已经发生了革命性的变革。PTK系统、VRS系统以及全自动机器人功能等这些现代化的测量测绘技术将会成为未来公路桥梁工程测量发展的主流方向,它们为公路桥梁工程建设的现代化发展提供了强有力的技术支持,并且促使传统的公路桥梁工程测量迈向数字化,自动化,网络化和社会化,进入测量测绘信息化的新时代。
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浅谈公路施工测量问题及解决措施摘要:公路工程施工测量贯穿于公路施工整个过程,公 路工程测量对保证工程的规划、设计、施工等方面的质量与 安全都具有重要的意义。 关键词:公路施工问题及解决措施 0 引言 在公路工程建设的各个阶段都需要进行测量,而且测量 的精度和速度直接影响到整个工程的质量与进度。公路工程 施工测量贯穿于公路施工整个过程,是公路施工主旋律的序 曲、尾声及和弦。因此,公路工程测量对保证工程的规划、 设计、施工等方面的质量与安全都具有重要的意义。 根据多年来从事基本建设管理所掌握的情况来看,公路 施工测量明显不适应公路发展形势的需要。大多公路施工企 业对施工测量在现代公路施工中的重要性认识不到位,轻视 施工测量工作的组织、管理和投入。 1 公路施工测量存在以下问题 1 测量人员素质较差且人员较少部分公路施工企业没 有专职的施工测量人员,在施工过程中基本上都是由其他技 术员(施工员)兼职。这些缺乏专门训练的业余人员,对常 规测量仪器的性能、操作及测设方法都一知半解,根本不能 胜任施工测量工作,也就无法保证施工测量的质量。 测量仪器设备落后且数量不足有相当一部分施工企 业没有足够的测量仪器,甚至不少施工企业没有测量仪器。 在施工时由于测量仪器落后,严重影响了测量的精度。而且 由于仪器不够,也影响了施工的进度。 测量仪器的操作不当且保修不到位一般来说, 测量所 用的仪器都属于精密仪器,在使用过程中,由于测量人员的 水平有限,没有严格按照正确的使用方法操作,导致测量仪 器的灵敏度降低。另外在使用后,由于没有将仪器及时入箱 保护,使仪器出现了不应有的损坏。 测量的质量控制不到位对公路工程质量的监控, 现有 的体制是政府监理和社会监理共同参与, 有条件的建设单位, 还有自己的工程监督部门,可谓三管齐下。但是,在实际的 工程质量监控和工程竣工验收时,都只注重其他施工质量的 2 检查与控制,而忽视施工测量质量的检验。许多工程验收监 督部门到现场看看,走走过场,没有做到亲自用仪器进行实 测。少数工程验收也仅停留在复核一下公路中线标高,不能 从根本上对施工测量质量进行监控。这种现象误导了公路施 工企业的管理者,认为公路施工测量不重要,不利于公路施 工测量水平的提高。 2 针对以上公路施工测量存在的问题, 可采用以下措施解 决 转变观念, 充分认识公路施工测量在现代公路施工中 的作用落后的思想观念是任何事业改革发展的最大障碍。公 路施工测量工作者要彻底抛弃低品位质量观,树立“百年大 计、质量第一”的思想:应以发展的眼光充分认识公路施工 测量在公路施工中的重要作用; 要有改变公路施工测量现状、 提高公路施工测量水平的危机感和紧迫感;转变观念,切实 加强公路施工测量工作的领导、监督、组织管理及投入,以 充分发挥公路施工测量在现代公路施工中的作用。 加大测量仪器的投入力度, 为提高施工测量奠定物质 基础当前公路工程规模日益扩大,施工技术精度要求越来越 高。因而在公路工程的施工测量中,采用原有的测量方法和 3 手段受到巨大冲击,有些必将被淘汰。公路企业的管理者要 有发展的眼光,结合自身发展需要,尽早引进实用的新仪器, 以提高公路施工测量质量,适应现代公路工程快速、高效、 优质的施工需要。 增强公路施工队伍建设, 确保施工测量人员素质随着 公路规模的日益扩大、工程质量要求的不断提高以及新测量 技术和仪器的发展与应用,必须采取有效措施加强公路施工 队伍建设,提高施工测量人员素质。公路企业管理者要树立 “以人为本”的观念,发挥“人是生产中最活跃的因素”作 用。公路施工测量人员要通过自学、参加培训等形式,努力 提高自身业务素质: 主要应掌握常规测量仪器和工具的性能、 操作、维护和保养;掌握施工测量常用的测设方法和技能; 掌握测量新技术发展与应用动态,并开展创造性实践。此外, 施工测量人员必须具有高度的责任心,吃苦耐劳、精益求精 的工作作风。在任何艰苦复杂的条件下,都必须保证测量成 果的质量。否则,稍有差错,就会给国家和人民造成重大损 失。 强化工程建设监理的控制, 促进施工测量水平的提高 工程建设监理在履行建筑工程施工质量监控过程中,要切实 把建筑施工测量成果的检查与验收纳入日常的监理工作。在 4 对施工测量质量监控中,一定要坚持“事前控制”的原则, 加强对施工测量的监控。对主要的施工测量放样,一定要复 测,最好采用各种不同的方法加强校核工作。测量成果合格 方可进行下一道工序。另外,施工测量成果经监理测量检测 后,经双方测量人员签字,可作为工程竣工验收、工程质量 等级评定的技术资料。 加强对公路施工测量的监控,可有效地杜绝工程质量事 故,既有利于促进公路企业测量管理人员素质的提高,也有 利于监理测量水平的提高。 随着科学技术、经济的高速发展,公路理论和公路技术 也日益完善。公路的风格、形式、空间、功能将发生深刻变 化并不断延伸。
拿把椅子看表演
伞书共分10章,理论与实践相结合,主要内容有:光电检测技术概述、光电检测常用光源、光电探测器概述及光电导探测器、光伏特探测器、光电发射器件、光电成像器件、非相干检测方法与系统、相干检测方法与系统、光电检测技术的典型应用。概括地讲,本书内容包含4部分,即理论基础、各类电光与光电器件、光电变换检测技术与方法、典型应用。本书配有免费电子课件。
传感器与检测技术属于自动化专业、电气工程及其自动化专业及过程装备与控制专业的技术基础课程,对学生综合运用所专业学知识有着关键的作用,这是我为大家整理的传感器与检测技术论文,仅供参考!传感器与检测技术论文篇一 传感器与检测技术课程教学探索 摘 要:传感器与检测技术属于自动化专业、电气工程及其自动化专业及过程装备与控制专业的技术基础课程,对学生综合运用所专业学知识有着关键的作用,文中针对课程的特点及现存的问题,对该课程的教学内容调整与 教学 方法 改进进行了有益的探讨,以期获得更好的教学质量与效果。 关键词:传感器与检测技术;教学改革;教学方法 中图分类号:G71 文献标识码:A 文章 编号:1009-0118(2012)05-0132-02 传感器与检测技术是自动化专业、电气工程及其自动化专业及过程装备与控制专业的技术基础课程,主要研究自动检测系统中的信息提取、信息转换及信息处理的理论与技术为主要内容的一门应用技术课程。传感技术是自动检测系统,更是控制系统的前哨,它广泛的应用于各个领域,在在促进生产发展和现代科技进步方面发挥着重要作用。学生学好这门课程不仅能为后续课程打下好的基础,也对学生综合运用所专业学知识有着关键的作用,自从2005年课程教学大纲调整以后,在教学中出现了一些新的问题,原有的传统教学模式很难获得良好的教学质量与效果。 一、课程教学现存的问题 自2005年起我校重新制定了自动化专业的教学大纲,其中将传感器与检测技术由考试课调整为考查课,并将课时由64学时更改为32课时,通过几年的 教学 总结 出该课程在教学中存在的一些困难: (一)教学内容多而散 课程内容多且散,涉及知识面广,有物理学,化学,电子学,力学等等,属于多学科渗透的一门课程,学生学习有难度,特别是对于一些基础不太好的同学更是有困难。 (二)典型应用性 传感器与检测技术属于典型的应用课程,要学习各种传感器的原理,并掌握它的使用,在此基础上掌握搭建检测系统的方法,单靠理论的学习必定是有差距的。而实验课时不充裕,实验条件也有限。 (三)学时越来越少 学校目前对学生的定位是“培养优秀的工程应用型人才”,为了加大实践环节的因此对课程设置与课时作了调整,本课程课时被缩减至32课时。 (四)学生的学习主动性差 由于本课程被定为考查课,所以有相当一部份同学从 学习态度 上不太重视,没有投入必要的精力和时间,学习主动性差,直接影响教学效果。 二、教学内容与教学方法的探索 (一)教学内容的调整 目前大部分的传感器与检测技术的教材多侧重于传感器的工作原理、测量线路及信息处理等方面,而对具体应用涉及较少,针对课程的内容多课时少的情况,教学时无法做到面面俱到,教学内容必须做适当调整。根据学校对工科本科生工程应用型人才的定位,教学内容的调整遵循以下原则: 1、避免繁琐的理论推导过程,以避繁就简的方式向学生讲解传感器的工作原理。例如:用幻灯片演示使用酒精灯分别燃烧热电偶的两端,在两端存在温差的时候两电极间即出现电势差,无温差时电势差消失,通过这个实例讲解电势差之所以存在的原因,可以配以大家能够理解的简单的公式推导,而不把重心放在构成热电偶的温差电动势和接触电动势形成的公式推导上。 2、重点讲述传感器的实物应用。增加实际案例是学生能够对传感器的应用有更感性的认识。 3、适当补充传感器与系统互联的方法。在先期几种传感器的应用中加入传感器接入控制器的方式介绍,使其思考所学课程之间的关联,对所学专业课程之间的联系能更加深入的认识,建立起系统的概念。 (二)教学方法的改革 为了克服课程教学中客观存在的困难,获得良好的教学效果,在课堂教学使用多种教学方法和手段,力求将教学内容讲解得更加生动、具体。 1、采用多媒体技术,使用现代化的教学手段来提升教学效果和教学质量 采用多媒体课件教学,一方面可以省去教师用于黑板板书的大量时间,克服课时减少的问题;另一方面,以动画的形式生动形象的演示传感器的工作原理,展示所学传感器的各种照片、复杂检测系统的原理图或线路图,使学生能够直观地认识传感器,更容易理解传感器的工作原理和应用。例如,学习光栅传感器时,使用传统的教学手段,很难使同学们理解莫尔条文的形成及其移动过程,使用对媒体课件就可以以动画的形式使同学们直观的明暗相间的莫尔条纹是什么样子,还可以以不同的速度使指示光栅在标尺光栅上进行移动,清晰的看出条纹移动的方向与光栅夹角及指示光栅移动方向的关系。学习增量式光电编码器时,很多同学很难理解编码器的辨向问题,通过使用幻灯片展示编码器的内部结构,直接了解光栏板上刻缝、码盘及光电元件的位置关系后,同学们就能更容易的理解辨向码道、增量码道与零位码道形成脉冲的相位关系,佐以简单的辨向电路就可以使同学们更高效的学习该传感器的工作原理及应用方法。 总而言之,利用多媒体技术使学生能够获取更多的信息,增强学习的趣味性和生动性。 2、重视绪论,提升学生的学习主动性 很多教材的绪论写的比较简略,但我个人认为这不代表它不重要,特别是面对学生主观上不重视课程的情况下,更要下大力气上好绪论这第一次课,吸引学生的注意力,激发学习兴趣,使学生认识到这门课程的实用价值。通过幻灯片演示传感器与检测技术在国民经济中的地位和作用,使同学们了解到小到日常生活,大到航空航天、海洋预测等方面都有着传感器与检测技术的应用,更根据各种行业背景中需要检测的物理量,自动控制理论在实现过程中传感器与检测技术的关键作用,使学生认识该课程的重要性。另一方面,我校长年开展本科生科研实训项目,在开设本课程时已有部分同学成功申请实训课题,一般本专业的同学还是围绕专业应用领域申请课题,其中大部分会涉及传感器与检测技术的内容,所以也就他们正在进行的课题中使用传感器解决的具体问题进行讨论,更加直接的体会到本课程的关键作用,从而提升学生学习的兴趣,增强主动性,克服考查课为本课程教学带来的部分阴影。 3、加大案例教学比重、侧重应用 根据培养工程应用型人才的目标,本课程教学的首要目的是使学生能够合理选择传感器,对传感器技术问题有一定的分析和处理能力,知晓传感器的工程设计方法和实验研究方法。所以在教学中注意分析各类传感器的区别与联系,利用大量的具体案例分析传感器的应用特点。 例如,教材中在介绍电阻应变式传感器是,主要是从传感器的结构、工作原理及测量电路几个方面进行分析介绍的,缺乏实际应用案例。在教学中用幻灯片展示不同应用的实物图,譬如轮辐式的地中衡的称重传感器,日常生活中常见的悬臂梁式的电子秤、人体称、扭力扳手等。用生动的动画显示不同应用下的传感器的反应,例如,进行常用传感器热电偶的学习时,展示各种类型热电偶的实物照片,补充热电偶安装的方式,以换热站控制系统为案例,分析热电偶在温度测量上的应用,重点讲解传感器的输出信号及与控制系统互连问题。在介绍光电池传感器时补充用于控制的干手器、用于检测的光电式数字转速表及照度表的应用案例,通过案例是同学们对传感器应用的认识更加深入。 4、利用学校的科研实训提升学生的学习兴趣、加强学生的实践能力 我校学生自二年级起可以开始申请科研实训项目,指导老师指导,学生负责,本课程在学生三年级第一学期开设,在此之前已有部分同学参加了科研实训项目,在这些项目中,譬如智能车项目、数据采集系统实现等实训项目中都包含传感器与检测技术的应用,上课前教师了解这些项目,就可以就实际问题提出问题,让学生带着问题来学习,提升学习的兴趣。另外可以在学习的同时启发同学们集思广益,与实验中心老师联系,联合二年级同学进行传感器的设计制作,或者进入专业实验室进行传感器应用方面的实训实验,鼓励同学申报的科研实训项目,提高学生的实践能力。 三、结束语 通过几年的教学与总结,对教学内容、教学方法进行了分析研究,作了适当的改革。调整的教学内容重点更突出,侧重应用,补充了丰富的案例,激发了学生的学习兴趣,多媒体的教学方法增强了教学的生动性,与科研实训的相结合,对课堂教学进行拓展,加强了学习的主动性,提升了实践能力。从近几年的网上评教结果来看,所做的教学调整与改革受学生的欢迎和好评,取得了较好的教学效果。 参考文献: [1]袁向荣.“传感器与检测技术”课程教学方法探索与实践\[J\].中国电力 教育 ,2010,(21):85-86. [2]陈静.感器与检测技术教学改革探索\[J\].现代教育装备,2011,(15):94-95. [3]周祥才,孟飞.检测技术课程教学改革研究\[J\].常州工学院学报,2010,(12):91-92. [4]张齐,华亮,吴晓.“传感器与检测技术”课程教学改革研究\[J\].中国教育技术装备,2009,(27):42-43. 传感器与检测技术论文篇二 传感器与自动检测技术教学改革探讨 摘要:传感器与自动检测技术是电气信息类专业重要的主干专业课,传统授课方法侧重于理论知识的传授,而忽略了应用层面的培养。针对此问题试图从教学目的、教学内容、教学形式、教学效果等多个方面进行分析,对该课程的教学方案改革进行探讨,提出一套技能与理论知识相结合、行之有效的教学方案。 关键词:传感器与自动检测技术;教学内容;教学模式;工程思维 “传感器与自动检测技术”是电气信息类专业重要的主干专业课,是一门必修课,也是一门涉及电工电子技术、传感器技术、光电检测技术、控制技术、计算机技术、数据处理技术、精密机械设计技术等众多基础理论和技术的综合性技术,现代检测系统通常集光、机、电于一体,软硬件相结合。 “传感器与自动检测技术”课程于20世纪80年代开始在我国普通高校的本科阶段和研究生阶段开设。本课程侧重于传感器与自动检测技术理论的传授,重知识,轻技能;教师之间也缺乏沟通,教学资源不能得到充分利用,教学效果不理想,学生学习兴趣不高。 一、教学过程中发现的问题及改革必要性分析 笔者在独立学院讲授“传感器与自动检测技术”课程已有四年,最开始沿用了研究型大学的教学计划和教学大纲,由于研究型大学是以培养研究型人才为主,而独立学院是以培养应用型人才为主,在人才培养目标上有较大差异,在逐渐深入的过程中发现传统方案不太符合学院培养应用型人才的定位,存在以下几方面的问题。 1.重理论,轻实践 该课程是应用型课程,其中也有大量的理论知识、数学推导,而传统的研究型教学方法普遍都以理论教学为主,在课堂上大篇幅讲解传感器的原理,进行数学公式推导,相比而言传感器的应用通常只是通过一个实例简单介绍,导致最后大多数学生只是粗略地知道该传感器的结构,而不知道如何用,在哪里用。 2.教学模式单一 该课程传统上以讲授的教学方式为主,将现成的结论、公式和定理告诉学生,学生不能主动地思考和探索,过程枯燥乏味,导致学生产生了厌学情绪。同时理论教学与实训、实践教学脱节问题也很严重。 3.教学实验安排不合理 传统的实验课程安排,验证性实验比例高达80%,综合设计性实验极少,缺少实训、实践环节。然而应用型人才的培养应该以实践教学为核心,重点培养学生的工程思维和实践能力、动手能力,以在学生 毕业 时达到企业对技术水平与能力的要求,使学生毕业后能尽快适应工作岗位。 二、适合独立学院培养应用型人才的教学方案改革 传统的传感器与自动检测技术课程重理论、轻实践,教学模式单一,教学实验以验证性实验为主,这种方案能够培养研究型人才,但却无法培养合格的应用型人才。在教学过程中,笔者潜心研习,并反复实践,总结出以下几个可以改革的方面。 1.优化教学内容,注重工程思维 本课程一个很重要的内容是各种类型传感器的原理,传统的教学要讲清楚其中的来龙去脉,而本人则认为针对应用型人才培养,充分讲授清楚基本概念、基本原理和基本方法即可,涉及大额数学公式可以选择重要的进行讲解,其他则可作为学生的自学内容,让学生课余自学。同时应该重点讲解该传感器的工程应用实例;另一方面要结合最新实际工程讲解。这样才能激发学生的学习兴趣,培养学生应用型工程学习思维。 2.改革教学方法,改变教学模式 传统的教学是“灌输式”的方法,无论学生是否接受,直接把要讲的内容全部讲述给学生,而这也违背了培养学生分析问题和解决问题的能力以及创新能力的出发点和归宿。笔者认为应该应用工程案例教学,实行启发式、讨论式、研究式等与实践相结合的教学方法,发挥学生在教学活动中的主体地位。 3.与工程实际相结合,与其他课程相结合 教学过程中要从不同行业提取典型的工程应用实例,精简以后作为实例进行讲解。在进行教学时,要培养学生的系统观,让学生明白这不是一门独立的课程,而是与自动控制原理、智能控制理论等课程相融合的,以达到融会贯通的学习效果。 4.实验环节改革 实验教学主要是为了提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力,加深学生对课堂教学中理论、概念的感性认识。以往该课程的实验内容大部分为原理性、验证性的实验,学生容易感到枯燥无味,毫无学习积极性,很少有学生进行独立思考并发现问题,实验效果极不理想。为了改变这种模式化的教育,笔者将实验内容由传统的验证性实验调整为设计开发型实验。在实验教学中根据客观条件在适当减少验证性实验的基础上,增加了开拓性实验项目以及设计综合性实验。 5.改革教学评价方法,提高课堂教学效率 高效的学习成果反馈机制是促进教学相长的必要手段,目前该课程都是通过课程作业进行学习效果反馈,可以采用每一个章节布置一道设计型题目,让学生更加广泛地查阅资料,并在一定知识广度的基础上深入分析题目中用到的内容,进而从更深的层面分析解决问题,以达到深度、广度相结合的效果。 本文针对传感器与自动检测技术传统研究型大学的方案,提出了三个方面的问题,并根据四年的教学积累,在教学内容、教学模式、实验环节、教学评价及反馈等几个方面进行了探讨分析并提出了一套改革的方法和 措施 。本方案以实际工程应用实例为核心,在教学内容上侧重于传感器应用方面的讲解,以提出问题、分析问题、解决问题为主线调动学生的学习积极性和主动性,培养学生的工程思维和能力,重视实验环节,以设计性、综合性实验代替验证性实验培养学生将抽象的知识具体化、培养学生的实际应用能力、动手能力和创新能力。 参考文献: [1]吴建平,甘媛.“传感器”课程实验教学研究[J].成都理工大学学报. [2]曹良玉,赵堂春.传感器技术及其应用.课程改革初探[J].中国现代教育装备. [3]李玉华,胡雪梅.传感器及应用.课程教学改革的探讨Ⅱ技术与市场. (作者单位 重庆邮电大学移通学院)
CMOS模拟集成温度传感器的设计
光的干涉应用的新进展 光的干涉无处而不在,如在日光照射下,肥皂泡的薄层色及昆虫翅膀上的彩色便是最明显的例子。这仅在生活中光的干涉便随处可见,那么在它的实际应用岂不更让人意想不到。光的干涉最要的前提条件就是:必须满足传播方向相同、初相位恒定、频率相同。对于光干涉最开始的意愿是为了测单色光的波长,然而现在我们熟悉的照相机便也运用了光的干涉,普通照相是把照相机的镜头对着被拍摄的物体,让从物体上反射的光进入镜头,在感光底片上产生物体的像。感光底片上记录的是从物体上各点反射出来的光的强度。一、全息照相是应用光的干涉来实现的。它用激光(是良好的相干光)作光源。全息照相的原理如图所示,激光束被分成两部分:一部分射向被摄物体,另一部分射向反射镜(这束光叫参考光束)。从物体上反射出来的光(叫做物光束)具有不同的振幅和相位,物光束和从反射镜来的参考光束都射到感光片上,两束光发生干涉,在感光片上产生明暗的干涉条纹,感光片就成了全息照相。干涉条纹的明暗记录了干涉后光的强度,干涉条纹的形状记录了两束光的位相关系。 从全息照片的干涉条纹上不能直接看到物体的像,为了现出物体的像,必须用激光束(参考光束)去照射全息照片,当参考光束通过全息照片时,便复现出物光束的全部信息,于是就能看到物体的像。二、光学千涉生物传感器的建立及其在多种生物分子识别中的应用1.光学千涉生物传感器系统的设置(1)光学干涉生物传感器的硬件构成 (2)聚荃乙烯薄膜厚度与光学常数的测定及软件的编译2.光学干涉生物传感器敏感膜的构建3.光学干涉生物传感器在多种类型分子识别中的应用(1)酶标记的表面抗原一表面抗体相互作用(2)寡核昔酸分子杂交实验(3) L一天冬酞胺酶B细胞表位的筛选(4)不同细胞与固定化凝集素的相互作用三、当前光刻技术的主要研究领域及进展 1.光学光刻 光学光刻是通过光学系统以投影方法将掩模上的大规模集成电路器件的结构图形"刻"在涂有光刻胶的硅片上,限制光刻所能获得的最小特征尺寸直接与光刻系统所能获得的分辨率直接相关,而减小光源的波长是提高分辨率的最有效途径。因此,开发新型短波长光源光刻机一直是国际上的研究热点。 2.极紫外光刻(EUVL)极紫外光刻用波长为10-14纳米的极紫外光作 光源。虽然该技术最初被称为软X射线光刻,但实际上更类似于光学光刻。所不同的是由于在材料中的强烈吸收,其光学系统必须采用反射形式。如果EUVL得到应用,它甚至可能解决2012年的微米及以后的问题,对此发展应予以足够重视。总的来说,随着科学技术的迅速发展,在科学和技术领域中人们不断地利着光的干涉原理解决了许多复杂的实际问题。让我们更加深刻的认识光的干涉现象,以便日后更好的利用光的干涉知识解决生产及生活中的问题