利用智能手机外设传感器可视化测量导热系数

基于传统导热系数的测量方法,将集成式温度传感器换为测温更加灵敏且能通过蓝牙与智能手机连接实现可视化测温的探针温度传感器,利用其配套软件导出实验数据至手机Excel并直接利用手机Excel拟合出“温度-时间”曲线,计算待测物体的导热系数.研究结果表明,与传统方法相比探针法测得的实验结果相对误差更小、不确定度也更小.利用智能手机外设传感器进行可视化测量,不仅可以扩充智能手机的物理测量范围,还可以发挥智能手机的计算功能,从而在一部手机上完成物理测量和数据处理的全过程,方便开展居家实验,为今后创新性实验研究开创新的思路.     

智能干涉条纹处理仪

开发出智能手机上的APP,利用智能手机摄像头采集迈克耳孙干涉圆环中心的亮度变化,将之转换为数值信息,并通过分析这些数值信息实现计数仪的校准与计数.该智能干涉条纹处理仪能够实现全自动计数,无需额外购买器件与调试器件,并能够对实验数据进行管理与处理.     

基于智能手机外设传感器的冷却法测量金属比热容

金属比热容测量的传统方法是冷却法,用此方法通常需要手动控制秒表测量金属的降温时间从而引入较大的误差.为了克服该方法的弊端,采用外设温度传感器通过蓝牙连接智能手机,实时采集金属的降温曲线,实现对降温时间的精确测量.该方法不仅避免了人工控制秒表测量时间的误差,同时还能得到温度随时间下降的连续曲线,方便调入Origin软件对数据进行拟合和计算.实验研究表明：该实验结果与标准值符合得很好.     

利用智能手机磁力计测量液体黏滞系数

利用智能手机搭建了一套可视化的简谐振动系统,通过小球在液体中欠阻尼振动的振幅衰减,测量液体的黏滞系数。实验使用手机Phyphox软件中的磁力计传感器,将小球欠阻尼振动振幅的测量转化为磁感应强度大小的测量,并通过Origin软件对采集的数据进行非线性拟合,得到液体阻尼因数,求出液体的黏滞系数。     

利用手机研究简谐运动

利用IOS平台上Sparkvue软件,将iPhone手机应用到弹簧振子和单摆的周期测量实验,在手机屏幕可实时显示测量图像.     

基于手机的随机误差统计规律实验数据处理方法

大学物理教学中包含的随机误差统计规律实验项目要涉及大量的数据处理,本文介绍了如何基于智能手机的节拍器、秒表以及WPS软件,加快时间测量中随机误差的统计规律实验进程。针对经典的数据处理软件Origin和Excel大多只能够在PC端运行的限制,结合自身的教学实践,利用智能手机中WPS软件,对手动采集的大量时间测量实验数据进行自动处理,快速得到实验结果。学生无需到实验室进行实验,实验效果明显,实验效率显著提升,激发了学生学习兴趣。在移动学习模式广泛应用于教学,且智能手机普及的今天,具有较强的推广价值。     

新能源综合设计实验的信息化改造

通过对新能源综合设计实验的实验仪器进行信息化升级改造,将原来仪器仪表显示的实验数据,搭配相关硬件,研发实验软件,最终通过计算机进行终端显示与结果处理,完成对实验数据的采集、显示、计算以及实验参数的输入、实验曲线的绘制和实验误差的分析等.实验仪器的信息化改变了传统的教学方法,提高了实验教学的效率和质量.     

基于Android手机的健康调理手环设计

针对人体日常行为习惯做出健康调理建议,设计了基于Android智能手机的健康调理手环系统,采用包含人体测量手环和Android智能手机应用软件的系统结构;对人体测量手环的蓝牙模块、加速度传感器、心率传感器、体表温度传感器等硬件电路和软件流程算法进行设计,重点研究并提出了人体卡路里数综合消耗估计方法,并对Android操作系统的应用软件健康调理建议APP进行设计与实现。实验结果显示,系统能够有效实时测量人体数据,估算人体卡路里消耗,给出人体健康调理食谱和饮食建议,实现设计效果。     

基于ZigBee和Android手机的无线监控系统设计

针对智能家居、环境监测等对实时性的要求,提出了一种将近距离无线接入技术与Android、嵌入式技术相结合的无线监控系统设计方案。在高性能嵌入式平台上实现Wifi、ZigBee的接入,根据实际应用环境的需要,选用相应传感器实现对环境变量的数据采集,通过ZigBee无线组网方式进行数据收发。另外,将Android手机终端通过Wifi与嵌入式平台建立连接并实现数据传输,ZigBee终端接收无线传感器节点发出的数据,通过协调器将数据信息发送给嵌入式平台,数据经过处理以后反馈给智能手机终端,手机端根据接收到的数据进而输出相应的指令。文中介绍了系统的软件设计流程,对系统整体实验证明节点性能良好、通讯距离较为理想,该系统具有较好的通用性,能够满足实时性的要求。     

64通道单粒子荧光光谱数据采集系统

为了提高微弱荧光信号的探测能力,获取高分辨光谱信息,通过2套32通道光电倍增管(PMT)阵列,结合激光诱导荧光技术,搭建了64通道荧光光谱数据采集系统,并使用LabVIEW对数据采集系统进行软件控制,实现光谱数据的高速采集与处理。实验结果表明该采集系统光谱分辨率为4.69nm,能够对微流控芯片内通过的单粒子样品溶液进行荧光光谱采集,实现计数功能。     

非球面手机屏幕放大镜的设计

为方便老年人、视力障碍者等特殊人群看清手机上的文字及图像,采用ZEMAX光学设计软件,从高折射率材料,镜片面型和类型的选择上,以及从使用双胶合镜或非球面等方面设计了几款手机屏幕放大镜.通过分析手机屏幕放大镜特点,发现用非球面镜片不仅可以改善屏幕周边的像质并可减小镜片厚度.最后,还设计了几种放大镜与手机的契合方式,以克服现有手机放大镜片的不足.     

用虚拟示波器进行声学实验的研究

1 虚拟示波器 20世纪80年代,美国国家仪器公司(NI)提出"软件就是仪器"的革命性思想,发明了虚拟仪器(Virtual Instruments,简称VIS),通过硬件采集数据并传输到计算机,利用计算机软件对数据分析处理并显示结果.这种基于计算机的测量仪器并不是仿真软件,而是实用的工具,在工业、科研中有着广泛的应用.     

基于光栅衍射原理测量手机屏幕光栅常量的居家实验

基于光栅衍射原理,利用手机屏幕作为反射光栅,设计出2种测量手机屏幕光栅常量的方法,并进行了实验验证.与传统测量手机屏幕光栅常量的方法相比,该方法采取正入射/掠入射方案,有效地避免了测量入射光角度等复杂步骤,具有简单、精准、易居家操作等优点.     

弦振动实验数据处理与分析

通过对大量实验数据进行分析,同时采用Matlab软件对数据进行系统处理,并且利用Ori-gin软件作图并进行拟合,简单形象地展现了数据间的关系.以此为基础,分析总结了弦振动形成驻波的规律,并且对实验仪器进行了一定的测评.     

基于FPGA的无创伤血液成分光谱采集系统设计

血液成分检测是健康诊断的重要手段,常规的血液成分检测采用抽血的方法,不仅给病人带来痛苦,还存在交叉感染的风险。近红外光谱技术是无创伤血液成分检测中的研究热点。为满足近红外无创伤血液成分检测仪器对其光谱数据采集系统提出的高速、多通道和高信噪比的要求,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的高速、多通道光谱数据采集系统。该系统采用Altera公司Cyclone IV系列的FPGA芯片作为其微控制器,控制两片8通道的A/D芯片并行采集16通道的人体血液脉搏波光谱信号,采集到的数据在FPGA的控制下首先缓存在FPGA内部建立的乒乓RAM中,然后转存至外部SRAM芯片中,最后经USB总线传输至计算机。实验结果表明,在19 531 Hz的采样频率下,该系统能够高速并行采集16个通道的信号,重复性信噪比可达40 000∶1。此外,在该采样率下,系统可以采集到高信噪比的人体血液脉搏波信号,采集速度能够达到每秒305幅光谱图。该系统满足近红外无创伤血液成分检测仪器对于光谱数据采集系统的基本要求。该研究的主要创新点为将FPGA应用于近红外无创伤血液成分检测仪器的数据采集系统中,FPGA能够同时控制两片AD芯片进行16路人体血液脉搏波数据的高速并行采集,解决了单片机作为微控制器时无法实现多通道大量数据高速采集和储存的问题,使仪器的采集速度大大加快;同时使用FPGA内部资源建立乒乓RAM进行数据的缓冲,实现了不同位数数据从AD芯片到SRAM芯片的无缝连续传输。     

基于Android平台的微型光谱仪数据传输与显示研究

光谱仪的体积庞大和笨重给户外数据采集带来了一定的困难,为了实现系统的微型化和可移动化,提出了一种基于安卓系统的便捷式光谱采集系统。该系统将光谱探测采集系统与数据显示系统相分离,将他们各自微型化并通过无线网络的方式相互通信,并以直观的图形界面将数据显示,方便用户对光谱仪进行控制和数据分析。数据的显示系统是在ARM嵌入式硬件平台上通过无线网络接收模块和JAVA软件算法编程与光谱探测信号采集系统进行通信,将数据实时的传输到光谱数据显示系统上,通过对系统软硬件的开发和试验表明该系统能够很好的完成数据的采集、传输和显示,实现了设备的移动化、智能化和微型化。     

基于太阳能及液体储能的智能岗亭温控系统

设计了基于太阳能及液体储能型的智能岗亭温控系统,充分利用太阳能转化成的电能对散热片和单片机供电,通过单片机对比温度传感器采集到的室内温度与初始设定的温度对系统进行闭环控制,从而对散热片进行控制,进而控制室内温度.同时随着室内温度的变化循环利用醋酸钠水溶液的结晶放热,达到提高室温的目的.此外,温控系统能够通过蓝牙将温度数据传输到手机APP,安保人员可以实时了解整个区域的各个岗亭内的温度变化以及耗电量.     

基于Android的家庭移动医疗监护系统的设计

老年人口数量快速增加和慢性疾病病发率、死亡率的上升给传统医疗体系带来了巨大压力,因此,新型医疗体系越来越受到全社会的关注。结合穿戴式传感检测技术和无线Wi-Fi技术,设计了家庭移动医疗监护系统,在系统中,开发了一种家用、便携生理参数监护仪,采用Java语言依托Eclipse开发环境在Android智能手机平台上开发了监护仪客户端,在PC机上搭建了远端服务器。Android手机能够接收监护仪采集的生理数据,实时监测显示血压、心率、心电图等,通过智能手机可以把生理数据上传至远端服务器,实现数据的保存和查询。本设计所采用的方法为面向家庭、社区、医院的新型家用便携、可移动的医疗仪器以及远程医疗监护系统提供关键的技术和设备基础。     

利用T r a c k e r定量揭示真实的“ 双斜面实验”

使用智能手机对双斜面实验过程录像, 再现实验过程; 并利用物理开源软件 T r a c k e r对斜面上运动的 小球进行了较为准确的定量分析, 通过实际数据与理论分析结合的方式, 揭示出真实的双斜面实验     

基于视频分析软件Tracker测量刚体转动惯量

在传统刚体转动惯量实验仪器的基础上,用弹簧代替砝码,用手机拍摄实验过程,用Tracker和Origin软件处理实验数据,来研究刚体转动惯量.考虑加速度、摩擦力矩等因素的影响后,系统误差减少,并实验测量了摩擦力矩.