关于物理量的间接测量和误差处理

物理量的间接测量和误差处理是物理实验中经常碰到的问题.一般的做法是由直接观察量的平均值利用已知函数关系来算得该物理量的值,并通过误差传递公式来估计误差.我们把它称为先求平均值的办法.表1中给出了一个利用电桥同时测量电阻 R 和电     

实验数据的回归分析──可编程序计算器Fx-702P用于实验教学

回归分析(或 称相关分析)是处 理物理量之间函数关系的一种数学方法.在实验研究中我们往往实际测出两个或两个以上物理量的几组对应数值,根据这些实测数据,再归纳出物理量之间的函数关系,即求出物理量之间的经验公式.这样的数据处理过程就是回归分析.这种分析方法在科学研究和生产实践中非常有用,在实验教学中应教会学生使用这一有效的数据处理方法.随着袖珍机、微型机的日益普及,应在实验教学中教会学生使用现代计算工具来完成这些数学处理.本文使用 FX-702 P可编程序计算器的 BASIC程序,对物理实验中常见的几类数据进行了分析处理.一…     

光电效应测普朗克常数新数据处理方法

针对光电效应测普朗克常数实验的数据处理,作者在总结了现有方法的基础上提出了一种新的方法:分段曲线拟合交点法.对测量的数据分为两段拟合,将截止电压左边近似拟合为一次函数:I=a0 +a1U,截止电压右边近似拟合为指数函数和一次函数之和的形式:I=b0+b1U+b2eb3U+b4,用SPSS和Matlab软件对测量的数据进行处理,拟合得到两个函数,利用这两个函数求出分段曲线的交点,即为截止电压,再求得普朗克常数.并将该方法得到的结果与其他方法做了对比,表明分段曲线拟合交点法有明显优点.     

浅谈交流电压的真有效值测量

一、引言交流电压的测量方法,按测量对象区分主要有:平均值、峰值和有效值三种。其中有效值是最为常见的量值。过去由于人们的认识及科技水平所限,开展的几乎全部都是平均值的测量,即使有所谓的有效值测量也是“虚假”的,它先对简谐正弦波的平均值进行测量,而后将测得的结果乘以有效值和平均值的比例系数,以其作为有效值来处理(如万用表测交流电压,属此类型)。这种     

基于波长调制-直接吸收光谱方法的CO分子1567 nm处谱线参数高精度标定

直接吸收光谱(DAS)可直接测量分子吸收率函数,并通过拟合吸收率函数确定待测气体参数.波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS)在DAS基础上,结合了波长调制光谱(WMS)中谐波分析思想,利用傅里叶变换复现吸收率函数,可有效提高吸收率函数的测量精度.本文利用WM-DAS方法结合长光程气体吸收池,在室温低压条件下,对CO分子1567 nm处R5-R11近红外弱吸收谱线吸收率函数进行了精确复现,其拟合残差标准差低至3×10^-5,随后根据测得的吸收率函数对谱线的碰撞展宽、Dicke收敛以及速度依赖的碰撞展宽系数等光谱参数进行了高精度标定,并将其与高灵敏度的连续波腔衰荡光谱(CW-CRDS)测量结果进行了比较,实验结果表明该方法与CW-CRDS测量结果具有高度一致性,更具有系统简单、测量速度快、对环境要求低等优点.     

利用origin确定实验中非线性函数的曲线关系

实验教学中存在带有非线性函数规律的验证实验,利用传统方法作图处理再确定函数关系比较困难,而且计算量大,效率低。本文提供一种便捷的方法,通过先把非线性函数进行线性化处理再利用Microsoft origin作图软件处理分析实验数据,让处理分析数据及确定非线性函数关系式更直观,更简易。本文以验证纯电阻焦耳定律和测定放射性元素的平均寿命两个实验为例,分析幂函数及指数函数两类常见非线性函数线性拟合,介绍这种线性化与origin处理合一方法的便利性。本方法适合实验教学中学生处理和分析非线性函数的实验中的应用。     

波长调制-直接吸收方法在线监测大气中CH4和CO2浓度

波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS),同时具有直接吸收光谱(DAS)的免标定、可测量吸收率函数的优点和波长调制光谱(WMS)高信噪比、抗干扰能力强的优点.本文利用免标定、高信噪比的WM-DAS方法结合长光程Herriott池,在常压常温条件下,对大气中CH4(6046.952 cm^-1)和CO2(6330.821 cm^-1)分子两条近红外吸收谱线的吸收率函数进行了测量,其光谱拟合残差标准差可达到5.6×10^-5.随后,采取WM-DAS方法结合Herriott池,对大气中CO2和CH4浓度进行了连续监测,并将其与高灵敏度的连续波腔衰荡光谱(CW-CRDS)测量结果进行比较.实验结果表明:本文采用的长光程WM-DAS与CW-CRDS方法测量结果一致,两组数据线性拟合相关性达到0.99,其中基于WM-DAS方法的CO2和CH4的检测限分别达到170 ppb和1.5 ppb,略高于CW-CRDS检测限,但其测量速度远高于CW-CRDS,并且具有系统简单、对环境要求低、可长期稳定运行等优点.     

非对称Abel逆变换研究及其在等离子体辐射功率分析中的应用

一、引言 在实验等离子体物理中,常遇到测量量是待求物理量沿等离子体截面弦的线积分值,为待求量,L为弦长。从测量到的I(x)值,求出i r值的Abel逆变换,在等离子体诊断的数据处理中得到了广泛应用。 在假定等离子体截面为中心对称的前提条件下,人们对Abel逆变换方法做了很多的研     

微电脑应用于测量相位差的初步尝试

在物理实验中,离不开数据测量和处理,实验的精确度的提高和数据处理是繁重而又重要的工作。最近,我们结合实验中出现的问题,利用ZD—065微处理机对提高相位差实验的测量精度进行了初步探讨。测量的精度直接反映到实验结果的可靠性。我们以RLC串联谐振稳态分析实验中测量电压V_i和电流I的相位差为例。以往做这个实验时,测量相位差的方法是把要测量的两个信号V_i和V_R(相位与I相同)送到双线示波器,从示波器上读出两波形峰与     

基于场地高光谱BRDF模型的绝对辐射定标方法

提出了一种基于场地地表高光谱双向反射分布函数模型的绝对辐射定标方法,摆脱了对卫星过境时刻同步观测的依赖,提高了遥感器在轨绝对辐射定标的效率与频次.利用无人机测量系统对敦煌辐射校正场进行了地表方向特性测量,基于半经验核驱动模型反演了敦煌场地的高光谱双向反射分布函数模型参数.用地表双向反射分布函数模型直接计算的卫星观测方向的地表高光谱反射率数据替代卫星过境时刻场地的地表同步测量数据,结合中分辨率成像光谱仪大气产品数据,实现了对Landsat-8卫星的陆地成像仪(OLI)在可见光至近红外波段的高频次绝对辐射定标.Landsat-8/OLI第1～6波段的卫星观测表观辐亮度值与模型计算表观辐亮度值的相对偏差均小于5%,标准差小于2%.基于无人机场地双向反射分布函数模型的绝对辐射定标方法的定标结果与卫星观测结果具有较高的一致性和稳定性.     

YBaCuO超导体T_c-H,J_c-H特性对加场过程的依赖性

本文就先外加磁场再将样品降温进入超导态和先冷却样品进入超导态再外加磁场这两种不同加场过程,分别测量了低场下的临界温度和临界电流.发现对于不同加场过程,T_c、J_c 值随 H 值的变化规律不同,并且磁通俘获情况也有显著差别.利用 YBaCuO 超导体的颗粒性质,对实验结果进行了讨论.     

多种方法结合处理密立根油滴实验数据

密立根油滴实验是大学物理实验比较经典的实验,用作图法处理数据求基本电荷量是比较直观的一种处理数据的方法,只要确定q1=ne中n值就可以求出基本电荷量,因此对第一个电荷的精度要求很高。在做实验时难免会存在误差,为了减小因数据处理方法带来的误差,在此提出在作图法的基础上增加分组预处理数据后再用最小二乘法处理数据。直接用作图法处理数据求出基本电荷量的相对误差为6.2%。作图法和分组法结合结果相对误差为2.6%。作图法、分组法和最小二乘法相结合处理数据相对误差为1.8%。本文提出的数据处理的方法减小了误差,可以将其应用到实际教学中。     

使用非正交曲线座标与速度分量S_1流面正问题流场矩阵解

本文基于吴仲华提出的使用非正交曲线座标与相应的非正交速度分量的叶轮机械三元流动气动热力学基本方程组,引入流函数,得出求解的主要方程:流函数的二阶拟线性偏微分方程.除了与密度有关的项以外,流函数的各阶导数都置在方程的左端.这样加快了收敛的速度.用中心九点差分格式,将微分方程离散化后,所得的线性代数方程组用矩阵[L][u]分解直接求解.这种解法收敛速度较快.系数矩阵为对角线带状稀疏矩阵.采用了:(1)非零元素按对角线编号;(2)增设虚点两项办法.大量减少了计算机内存量.由流函数求密度时采用了内存密度函数表插值方法.简单地讨论了松弛因子的选取.用此程序对一些压气机和透平的叶型进行了计算,同实验结果及理论解析解进行了比较,相互是一致的.     

非等精度测量方案数据处理方法的探讨

文本结合伏安法测表头内阻实例来探讨非等精度测量方案的数据处理方法。提出了两种处理非等精度测量量的B类不确定度的处理方法,实验结果表明:这两种处理方法是合理的。     

第五讲 实时电视跟踪系统

一、数据处理方式众所周知,数据处理方式有模拟数据处理和数字数据处理两种方式。所谓模拟数据处理,就是在电视测量和跟踪系统中,把需要的量都处理成模拟量。与此相反,数字数据处理就是在电视测量和跟踪系统中把需要的量都处理成数字量。因此,一般说来,用模拟数据处理的方法,输出的模拟量都是实时的。例如,导弹靶场使用电影经纬仪对导弹进行跟踪测量,此时,用于控制电影经纬仪头部转动的高低角和方位角的模拟电压是实时的。而数字数据处理方法则不然,输出可以是实时的,也可以是非实时的。我们把能实时输出高低角、方     

基于光谱叠加特性的液晶显示器颜色特征化方法研究

从色光加色混合的基本特性出发,对两台专业级液晶显示器(LCD)进行了光谱辐亮度测量.对测量结果进行计算表明,显示色与三原色光谱辐亮度函数之间存在线性叠加关系,不同数字驱动值下相同波长的三原色光谱辐亮度函数满足三次多项式的关系.利用这两个关系提出了一种根据数字驱动值和对应的三原色光谱辐亮度函数计算任意显示色的算法.实验验...     

双光栅并联匹配解调技术的工程化研究

在分析和综合其他数据处理方案优缺点的基础上,提出了一种基于分区查表法的有效数据处理方案.该方案先确定待处理的电压商值在三段近似线性曲线上所属区域,再执行查表法将其和微应变量一一对应.这种处理方案不但解决了传统单匹配解调技术中的双值和可测试范围小的问题,而且提高了测试准确度.根据实验结果,采用普通的光纤光栅对,系统可传感的应变范围可达525 με,准确度可达±1 με.     

基于Lau效应测量光波长的讨论

利用双光栅Lau效应测量光波长的原理,提出了筛选有效数据的方法,并详细讨论了通过测量两光栅间距和Lau条纹周期分别计算波长的可行性问题.通过综合考虑对实验可能产生影响的各种因素,认为利用两光栅间距计算波长虽然标准差较大,但相对偏差小,结果更接近真实值,是一种可行的方法;但利用Lau条纹周期计算的波长看似标准差小,但与真实值的相对偏差较大,从统计和实验的观点来说该方法是不可行的,只能作为一种参考方法.     

基于非对称三角形仪器函数的最优加权表方法

研究了仪器函数形状稍微偏离对称三角形情形下的三刺激值计算问题,探索了其对应的最优加权表。结果发现,最优权重可以通过求解三个系数矩阵的线性方程组来得到,且系数矩阵是对称正定三对角矩阵。将本课题组前期研究获得的最优加权表方法推广到仪器函数形状为非对称三角形的情形。仿真结果表明,对于10 nm和20 nm测量间隔,最优加权表方法的精度优于三点和五点校正方法;对于5 nm测量间隔,最好的计算方法是先对测量数据进行三点校正,再使用直接选取方法计算三刺激值。     

托卡马克微波干涉信号的实时处理

微波条纹移动干涉仪可用来测量等离子体电子密度及其分布,是一种相当有用的高温等离子体诊断工具(1).通常用干涉条纹的斑马图来直观地显示等离子体电子密度的变化,但它不能直接给出电子密度的值,因此无法用斑马图信号直接进行如密度反馈控制等物理实验.也无法将这信号经通用模数转换器用计算机采集和处理.为此有必要研制能把斑马信号实时转化为密度值的直读式处理系统. 实验中发现,由于各种原因造成微波干涉信号具有无法用模拟实验可以获得的相当复杂的扰动结构.为此我们先设计了一个专用的计算机采集系统,这样不仅能采集斑马信号,搞清干涉…