误差分析知识结构图在普物光学 实验复习教学中的应用

针对大学生在普物光学实验的误差分析中出现的常见错误, 构建了误差分析知识结构图. 对比传统的 实验复习课, 基于误差分析知识结构图的实验复习教学, 能更有效地帮助学生理解误差分析及方法. 误差分析知识 结构图的引入, 为普物光学实验的复习教学提供新的思路     

物理实验设计中误差分析的应用

物理实验中误差分析不仅仅是为了评价实验结果的可信程度,而且在实验设计过程中,怎样才能使采用的实验方法、选择的实验仪器、采取的必要措施等满足实验教学的要求,也必须以误差为依据．通过对相关实验数据误差计算的分析,选择适当的实验方法,配置合适精度的实验仪器,确定最佳实验条件,以达到满足实验教学的要求．本文通过几个实例来讨论误差分析在物理实验设计中的应用．     

拼接式钢带光栅编码器测角误差分析与修正

针对望远镜对高精度测角技术的要求,分析了机械安装偏心、加工椭圆度误差、轴系晃动等对新型拼接式钢带光栅编码器测角的影响,并制定了相位差为90°的4读数头软件细分测角方案。在机械安装偏心为10μm、加工椭圆度为2μm、轴系晃动为0.6″的实验平台上进行了逆时针和顺时针测角实验,两组实验测角误差RMS值分别为0.393″和0.488″。实验表明：该测角方案能消除机械安装偏心、加工椭圆度误差等对测角数据的影响,实现了亚角秒级测角。     

反射镜稳定系统的仿真与误差分析

提出一种光电稳定系统的误差分析方法。该方法建立在对稳定控制系统仿真设计的基础上,利用稳定系统刚度传递函数曲线,对各种扰动源引起的误差进行分析与计算。利用该误差分析方法,将使设计者在设计中明确应该对哪些误差进行控制,从而实验总体精度要求。最后用一具体设计实例验证本方法。     

巧用Excel处理大学物理实验数据

以霍尔元件测量磁场为例,介绍了用Excel软件对实验数据进行分析处理的一般过程.结果表明利用Excel处理物理实验数据能大大减轻学生繁杂的数据计算及处理步骤,有效避免了手工处理所带来的误差,并且能满足一般的实验作图要求,适宜在大学物理实验数据处理方面推广应用.     

高中物理实验“3因素3情境3呈现”误差来源框架的建立和应用——以新粤教版“测量匀变速直线运动的加速度”实验为例

基于物理学科核心素养的要求，高中物理实验教学中应注重对实验误差来源的分析.以误差分类为依据，建立“3因素3情境3呈现”误差来源框架，包括实验误差的3个影响因素、3个实验情境、3种误差呈现.依据误差来源框架对“测量匀变速直线运动的加速度”实验进行误差来源分析和修正，旨在提高学生对实验误差来源的认知和分析能力，培养学生解决实验误差的意识.     

一步之差 天壤之别——从估测到精准测量

初中阶段由于实验方法和器材的局限性,很多测量实验都只要求估测,所以测量误差较大,那如何做到精准测量呢?笔者从测量方法的改进、器材的选择、误差的分析等方面对3个实验进行了小小的改进,获得了意想不到的效果.     

编写SPnenu安卓软件分析单摆视频计算重力加速度

为了增强"单摆测量重力加速度"实验的效果,编写了运动视频分析安卓应用程序-SPnenu,分析单摆视频,计算重力加速度。首先,介绍了安卓软件的组成模块;然后,使用该应用程序分析单摆运动视频中周期、摆长和视频当地重力加速度;最后,与计算机平台下的视频分析软件Tracker进行对比实验,并对误差进行了讨论分析。实验表明,将基于安卓智能手机的运动视频分析软件引入物理实验教学,有助于打破实验的时间和空间限制,减小了"周期测量"带来的误差,能实现对单摆小球运动轨迹的精确追踪记录和数据分析。     

振动对面形测量误差的影响分析

振动会使高精度面形测量产生误差。建立了振动对干涉测量面形的误差模型,应用13步移相算法分析了在振幅为63 nm时的误差情况。分析结果表明,当面形测量误差的敏感频率为12 Hz时,振动引起的面形均方根(RMS)误差约为12 nm。通过实验进行了验证,仿真分析结果和实验结果基本相同。实验分析了在12 Hz时,振幅为5~63 nm时,对应的测量面形RMS误差为1~7.1 nm,振幅和RMS误差线性增大。为不同振动频率和振幅引起的面形RMS的误差分析和高精度面形测量的振动环境控制提供了一定的参考。     

谈物理实验教学与误差分析

误差分析与数据处理是物理实验中的一个重要环节。虽然在绪论课中已作过系统的讲授,但要学生很好地掌握这部分知识,并用它来指导自已的实验工作,还要通过在各项实验中具体贯彻,并加强对学生在这方面能力的训练和培养才能达到,所以要把误差分析贯彻到整个物理实验过程。现从几方面谈一谈我们的做法。     

磁悬浮振动传感系统及误差分析

利用磁悬浮技术设计一款惯性振动传感器,对传感系统进行受力分析,得出系统二阶运动方程;同时进行磁路分析得到系统刚度表达式,涡流分析得到系统的阻尼表达式,进而计算出传感系统的各部分参数,其刚度值为140 N/m,固有频率为11.2 Hz,阻尼为2.56 N·s/m;通过分析传感系统的温度误差与非线性误差,提出误差补偿方法:对温度误差进行热磁分流补偿,对非线性误差进行线圈补偿;标定得出传感器的灵敏度高达220 V·s·m-1;使用该传感器对爆炸冲击信号进行测量,实验结果表明该传感器能较好地描述爆炸振动信号;并且该传感器有灵敏度高、结构简单、防电磁干扰等优点。     

光栅衍射实验的误差分析及改进途径

平行光未能严格垂直入射光栅将形成误差,常用的对称测量法只能消除误差的一阶修正项,仍存在二阶修正项误差。采用测量最小衍射角的方法能有效地消除一阶、二阶修正项的误差,而且能观测到更高级次的衍射条纹,从而减少读数误差,提高实验精度。     

连续相位板远场焦斑能量集中度实验研究

在惯性约束聚变（ICF）研究过程中,焦面上聚焦光斑形态要求极为苛刻。基于离线测试平台,从实验上研究了各种应用误差对连续相位板（CPP）远场焦斑能量集中度的影响。得出光束旋转误差、口径误差、平移误差和倾斜误差在可控范围内CPP远场焦斑能量集中度均高于95%,其波动范围小于0.5%,CPP的容忍度较强。而实验畸变波前属于空间频率小于0.02 mm-1的低频波前,严重影响了CPP的整形能力,波前畸变是影响能量集中度高于90%的主要因素。     

不同传感器精度下的地磁轮廓匹配定位性能分析

地磁基准图、地磁传感器和惯导系统的精度是影响地磁匹配系统可靠性的关键因素. 为提高地磁匹配系统的可靠性, 研究了传感器精度对地磁匹配成功率的影响; 针对不同地磁基准图, 分析了地磁传感器误差、速度误差和航向角误差对地磁匹配成功率影响的物理机理, 根据实际要求通过仿真确定了地磁匹配系统中各传感器的误差范围, 并进行了实验测试. 测试结果表明, 在地磁匹配成功率大于90%时, 速度误差<0.14 m/s, 航向角误差<0.6°, 地磁传感器标准差 <11 nT. 关键词： 地球物理场导航 地磁场 地磁轮廓匹配 性能分析     

二维振镜扫描系统调向误差分析

对比分析现有光束扫描系统的优劣,提出采用二维振镜扫描系统作为多光谱集成靶标的光轴调向装置,光轴调向装置的调向精度影响多光谱集成靶标的校准精度。通过对二维振镜扫描系统调向误差进行分析,建立二维振镜扫描系统调向模型,并进行了二维振镜扫描系统调向误差测量实验。结果表明:二维振镜扫描系统的方位角误差和俯仰角误差小于8″,调向角误差小于9″,调向误差小于10″,能够满足多光谱集成靶标光轴调向精度要求。     

对实验误差与不确定度教学内容的新思考(续)

4　误差的物理思想要点这一部分着重说明为什么我们采用教学中所要求的误差分析与不确定度评定方法的理由与思路 .由于现代误差理论本身内容十分丰富且在不断发展中 ,还由于前文所述的原因 ,在教学实践中我们只能用很少的学时以提纲形式作简单介绍和说明 .北京大学龚镇雄曾说 :“要让学生着重了解误差的物理内容和建立误差分析的思想 ,这需要在整个教学过程中自始至终地注意贯彻 .……要特别注意对学生误差分析能力的培养 .诚然 ,教会学生知识和计算方法是完全必要的 ,……但是 ,我们着眼于培养善于思考、富有创见、能独立提出问题和解决问…     

单星模拟器的调校准确度分析

介绍了五棱镜法调校单星模拟器的原理,并给出了一种判断星点板位于焦前、焦后以及离焦量的简单有效方法.通过详细分析影响调校准确度的主要误差源,得出了五棱镜90°转向误差不影响平行度调校准确度的结论,确立了平移台导轨准确度和五棱镜法调校准确度之间的定量关系式.实验证明,用五棱镜法调校单星模拟器是可行的,能满足±2″的平行度误差要求.     

单点金刚石超精密车削快点火靶丸微孔精度控制北大核心CSCD

研究了单点金刚石超精密车削技术(SPDT)加工靶丸微孔中的精度控制方法,建立了靶丸微孔加工误差的仿真模型,并理论分析了不同误差因素对微孔尺寸误差的影响规律;根据误差分析结果提出了基于刀具阶梯进给运动方式的微孔精度控制方法,用以控制靶丸微孔精度;在单点金刚石超精密车床上进行了辉光放电聚合物(GDP)靶丸微孔的车削实验,实验结果表明:采用该精度控制方法,靶丸微孔尺寸误差和圆度误差分别降低了70.7%和87.5%,实验结果表明了所提出方法的有效性。     

单轴光纤陀螺寻北仪四位置寻北误差分析

基于光纤陀螺寻北仪误差模型和光纤陀螺的误差特性,从理论上对光纤陀螺寻北仪寻北误差进行了分析,提出寻北仪主要包括系统误差和器件误差两个方面的误差源,并分别对不同误差源引起的寻北误差进行推导,得到光纤陀螺寻北仪寻北精度主要受陀螺零偏漂移、安装误差和转台测角精度决定的结论。对光纤陀螺寻北仪各误差源引起的寻北误差进行仿真实验,在考虑系统误差的条件下,0.01°/h精度的光纤陀螺寻北误差最大可达0.045°,实验结果证明了理论分析的正确性。     

密立根油滴实验人为操作引起的误差探析

针对密立根油滴实验由于人为操作引起的误差进行了探究与分析,重点分析了下落时间t、平衡电压U、下降距离L三种操作引起的误差.结合相应的图示,对不同误差组进行了分析,最后给出了与理论分析一致的结论.