基于NIELVIS和LabVIEW的声速测定实验的改进

对传统声速实验进行改进,设计了基于NI ELVIS平台和LabVIEW虚拟仪器的声速测定实验系统。该系统在NI ELVIS平台基础上采用虚拟信号发生器和虚拟示波器代替传统信号发生器和示波器,实现了测量信号的实时显示、采集、存储和定量测量。实践表明,该系统能有效提高实验的测量精度,有利于学生更好地理解和掌握实验,提高实践创新能力。     

数字示波器测量RLC谐振特性

使用数字存储示波器测量RLC电路的幅频和相频特性,既能更清晰地观察信号相位变化及其物理含意,还可充分发挥其特色功能并采用离散傅里叶变换准确得到信号幅值和相位.由于使用比数字电桥更灵活的扫频设置可以消除测量频率点限制,而外置取样电阻则提高了理解I-V法测量原理的实在感.     

基于虚拟仪器技术的示波器研究

基于LabVIEW虚拟仪器开发平台,将虚拟仪器技术与示波器原理相结合,开发了用户操作界面人性化程度高、仿真信号种类变化多、测量结果准确性好的虚拟示波器。不仅实现了仿真信号相位、峰值、频率、直流偏移量和占空比多种参数的测量,也可以将波形以图片和数据两种方式进行保存。另外,研究了仿真信号的物理参数对信号波形的影响,便于对相位和频率等抽象物理量拥有更深更形象的理解。这种智能化虚拟示波器,实现了数据分析、处理和显示自动化、简单化,极大地提高了实验效率。     

指端脉搏波实验

指出了在医学院校物理实验中引入指端光电容积脉搏波测量技术的必要性和可行性．指端脉搏波实验由光电传感器、生物信号放大器和示波器3部分组成，叙述了各部分的工作原理和实验方法．该实验是具有医学特色的基础物理实验，可以拓宽医学院校学生对新技术、新方法应用的了解．     

基于NI ELVIS和LabVIEW的动态杨氏模量实验系统设计

设计了基于NI ELVIS平台和LabVIEW虚拟仪器的动态杨氏模量实验系统。该系统在NI ELVIS平台基础上采用虚拟信号发生器和虚拟示波器代替YM-2型信号发生器和传统示波器,有效提高了试样棒共振频率测量的精度,实现了测量信号的实时显示、采集、存储和自动化测量。实践表明,该系统的搭建和测试有助于学生更好地理解和掌握实验,提高实践创新能力。     

数字示波器实验内容的一个有趣拓展

在数字示波器实验中,我们引入一个利用压电陶瓷片观测实验者脉搏信号的实验内容。通过此实验,学生不仅能够进一步熟练数字示波器的相关使用功能,而且能够切身感受相关实验的测量方法,极大提高了学生的实验兴趣。     

基于PPG的心率和呼吸频率的测量研究

利用光电容积脉搏波描记法(PhotoPlethysmoGraphy,PPG)测量人体生理参数具有操作简单、性能稳定和适应性强等优点.采用反射式光电测量法获得桡动脉PPG信号,对PPG信号做快速傅里叶变换,分析频域实现人体心率和呼吸频率的检测.实验结果表明利用快速傅里叶变换获得的心率和呼吸频率与监护仪获得的相应数据之间有...     

数字示波器的原理与使用实验教学中的问题与对策

对“数字示波器的原理与使用”实验教学中关于信号的含义、锯齿波信号、李萨如图合成、示波器的基本调节和信号参数的测量问题进行了分析和讨论。     

LC谐振参量的直观测量方法

LC回路是磁共振实验的关键信号检测单元,理解LC电路的幅频和相频特性是掌握核磁共振实验技术原理的重要环节.借助数字存储示波器实时测量信号参量功能,实验方案1提供了简易直观的谐振参量测量方法;利用双通道锁相放大器及其参考同步功能,实验方案2进一步展示了直观测量的教学可操作性.采用不同的幅值表示方法和相位差测量方法,既突出不同技术手段的原理共性,又体现近代物理实验课程承上启下的桥梁作用.     

高速线性光采样用被动锁模光纤激光器重复频率优化

线性光采样是一种测量基于先进调制码型的高速光信号的有效手段, 而被动锁模光纤激光器是其实施所需的关键组件. 本文在介绍线性光采样工作原理的基础上, 首次分析得到被动锁模光纤激光器重复频率与待测信号光线宽的约束关系, 对于正交相移键控(QPSK)信号, 当信号光线宽与采样光脉冲重复频率的比值小于1.5×10^-3 时, 高速信号的相位噪声对线性光采样带来的损伤可以忽略不计. 利用95.984 MHz重复频率的被动锁模光纤激光器对线宽为100 kHz速率为28 Gbaud的QPSK信号开展相关实验, 通过标准数字相干接收算法可以得到与传统高速示波器相同的星座图, 理论分析与实验结果完全符合. 这一研究结果有助于线性光采样用被动锁模光纤激光器的优化设计.     

研制超宽带全光取样示波器设备

全光取样示波器是研究与开发超高速光通信系统和光子交换网络的关键性测试仪器设备. 本文简介了我们自行设计和研制出的超宽带全光取样示波器设备的实验样机系统, 并报道了我们已取得的初步实验结果. 采用自主研发的高稳定性被动锁模飞秒光纤激光器作为该光学示波器的光脉冲取样源, 我们通过利用高度非线性光纤中的四波混频效应, 成功地实现了对脉宽为1.8ps、重复频率分别为10GHz和40GHz的光脉冲信号的全光取样. 然后通过数字信号处理和计算机图形处理, 得到了再现后的超短光脉冲信号波形, 并测出了其脉冲宽度值为2.3ps. 借助于该光学取样示波器实验样机, 我们还成功地完成了对脉宽为1.8ps、经过伪随机数据序列调制后的10Gbit/s和40Gbit/s光数据信号眼图的精确测量. 这是我国首次报道有关超宽带全光取样示波器设备的实际研制工作及其相应的实验测试结果. 所得到的有关超短光脉冲信号波形的测试结果也与用70GHz宽带电子示波器和超快光电探测器组成的常规光电测量系统所获得的结果进行了比较, 清楚地表明了我们研制出的全光取样示波器实验样机比后者具有更高的时间分辨率和更大的测量带宽.     

新型光示波管的研究

本文描还了我们研制的一种新型光示波管的设计特点及测试结果.这种光示波管配以适当的控制电路和读出系统所组成的光示波器,能直接测量光脉冲,并能测量电脉冲;既可测量单次脉冲,又可测量重复脉冲;测量重复脉冲时,测量范围可达0～数GHz(10⁹Hz)的任意频率的重复脉冲.这种新型光示波管的光谱响应范围宽,实测时间分辨率达5ps,工作于椭圆扫描方式.它抛弃了以往光示波管所采用的取样狭缝,而是采用脉冲提取电极,通过调节控制电路使其工作于特殊的同步方式,从而克服了取样光示波器测量时间长、重复性不好等缺点.最后给出了静态椭圆扫描图象和动态时间分辨率的测试结果.     

一种基于ＰＩＮ型光电二极管频率响应的测试方法

根据信号系统相关理论,提出了一种针对该类光电探测器频率响应的测试方法。该方法实现的测试系统主要包括窄带脉冲激光光源、光强衰减装置和光电探测器等。由光电探测器接收经过光强衰减后的窄带激光脉冲信号,同时利用数字示波器获得相应信号波形的上升时间;根据相关的计算公式,得到光电探测器的频率响应;对所得测试结果进行误差分析。实验结果表明:对理论频率响应带宽为１０．６ ＭＨｚ的探测器,利用该方法测得的相对误差为６％左右, 该测试方法简单、可行,适用范围广。     

高精度数字式相位差测量系统设计

在测量各种双口网络电路的频率特性时,需要对它们的输入与输出信号之间的相位差进行准确测量,针对采用示波器测量相位差误差较大的问题,提出一种能对信号相位差进行高精度测量的设计方案;系统采用过零鉴相和填充计数的测量原理,利用可编程逻辑器件的高速运算能力对高速脉冲计数,由单片机对工作电路进行协调控制和数据处理显示;同时设计高精度相位差可调的直接数字频率合成信号源对系统进行测试,实际测试结果显示,系统对相位差的测量精度高,最小测量精度可达0.1o,并实现宽频率范围的相位差测量。系统在实际应用中测量结果准确、稳定、可靠。     

激光多普勒测速实验虚拟仿真及硬件改进

针对传统激光多普勒测速实验系统中硬件采样率有限及多普勒信号自动化处理性能较弱的问题,本文开展了实验系统虚拟仿真及硬件改进.利用Unity 3D和Matlab Apps对实验内容及其信号处理方法进行了建模,通过虚拟仿真的开发,学生可更深入地了解实验系统的细节;采用LabVIEW编程和数字示波器组建了便捷的自动化高速数据采集系统,将现有实验系统硬件的采样率从50MSa/s提高至2GSa/s,并能够利用软件实现多种自动数字化处理流程,如数字滤波和自动化测量等,提升了实验系统性能,为教学内容和实验系统的设计及建设提供了参考.     

基于虚拟仪器的网络频率特性测试仪的设计

根据虚拟仪器的设计思想,运用LabVIEW设计了用于测量网络频率特性的虚拟仿真仪器.该虚拟仪器兼有任意波形发生器和数字存储示波器功能,能够根据不同的参量设定,产生一系列不同频率的激励信号,可快速显示所测网络的幅频和相频特性.     

红宝石Cr3+离子的自旋-晶格弛豫时间和浓度效应

本文叙述用脉冲饱和法测量自旋-晶格弛豫时间的实验及其结果。在显示方面使用了倍频同步法以产生基线,便于读取T₁。测定了红宝石Cr³⁺离子的弛豫时间,肯定在77°K时各种跃迁的T₁大致相等,但浓度增高时T₁降低。     

亚皮秒级时间分辨率的光取样示波器实验样机

利用自行开发的高稳定、低抖动和重复频率可调的“σ”型被动锁模光纤激光器作为高性能光学取样源,与待测的80 Gb/s光脉冲信号同时输入到100 m高非线性光纤中,通过四波混频效应实现了对被测光信号的全光采样。然后利用自行开发的数字信号处理与计算机图形显示软件,精确地重现了被测试的基于RZ码型的80 Gb/s光脉冲信号波形图。同时,还利用该光学取样示波器实验样机系统对重复频率为10 GHz、脉宽为1.8 ps的商用半导体主动锁模激光器的输出波形进行测量,所显示的脉冲宽度值为2.0 ps。这表明开发出的实验样机系统的时间分辨率优于900 fs。     

基于PROTEUS的李萨如图形观绘实验

针对在传统示波器的使用实验教学过程中学时相对较短、实验操作不规范及实验仪器存在系统误差导致实物实验教学效果不佳的问题,与实物实验相结合,通过Proteus VSM提供的虚拟示波器进行多种频率比与不同相位差情况下的李萨如图形观察实验,可更加直观方便地学习测量正弦振动频率的方法,加深理解互相垂直振动合成理论。这种将实物实验与虚拟仪器实验相结合的实验教学方法,显著改善了示波器的实验教学效果。