南京信息工程大学物理实验报告固体线膨胀系数的测定.doc

PAGE - PAGE 1 - 南京信息工程大学 物 理 实 验 报 告 实验名称 固体线膨胀系数的测定 封面 封面信息填写完整！ 实验日期 2020 年 月 日 得分： 院（系） 专业2019 年级 班 姓名 学号 指导教师 目 录 实验目的······················································ 1 实验仪器······················································ 1 实验原理······················································ 1 实验步骤······················································ 3 实验数据表格及数据处理··································· 4 实验结果及讨论·············································· 6 附：实验原始数据记录······································ 7 物理实验教学中心 实验名称 固体线膨胀系数的测定 实验日期： 2020 年 月 日 实验目的按照教材和线上视频要求的目的填写！ 按照教材和线上视频要求的目的填写！ 学习测量固体的线膨胀系数 学习PID调节的原理 实验仪器视频上课件中有介绍的仪器，可参考教材 视频上课件中有介绍的仪器，可参考教材 金属线膨胀实验仪、温控试验仪、千分表 实验原理此处进行归纳概括，不要照抄书本，部分 此处进行归纳概括，不要照抄书本，部分原理或仪器结构图可以自己画也可以从资源里截图粘贴， 线膨胀系数 线膨胀系数通常可简单表示为a=△L/L△t 式中的L为物体的原长，△L为固体在温度变化为△t时的伸长量，在温度变化不 的范围内，固体的线膨胀系数可以认为是与温度无关的常量，但是在不同的温度区域，同一材料的线膨胀系数不一定相等，另外，不同材料的线膨胀系数是不同的塑料最大金属刺之大多数金属的线膨胀系数在（0.8～2.5）*10^-5/摄氏度之间2.PID调节原理 PID，调节是自动控制系统中应用最为广泛的一种调节规律，自动控制系统的原理可用图一说明 若被控量与设定值之间有偏差e（t）＝设定值-被控量，调节器根据e（t）及一定的调节规律输出调节信号u（t），执行单元按u（t）输出操作量质被控对象使被控量逼近，直至最后等于设定值，调节器是自动控制系统的指挥机构 在温控系统中，调节器采用PID调节执行单元是由可控硅控制加热电流的，加热器操作量是加热功率，被控对象是水箱中的水，被控量是水的温度 PID调节器的调节规律可表示为 式中第一项为比例调节，Kp为比例系数，第二项为积分调节，T1为积分时间常数第三项为微分调节，TD为微分时间常数 PID温度控制系统在调节过程中温度随时间的一般变化关系可用图二表示，控制效果可用稳定性，准确性和快速性评价 仪器介绍 1.金属线膨胀实验仪 仪器外形如图三所示，金属棒的一端用螺钉连接在固定端滑动端装有轴承，金属可 在此方向自由伸长，通过流过金属棒的水加热金属棒，金属棒的膨胀量用千分表测量，支架都用隔热材料制作 开放式PID温控实验仪温控实验仪包含水箱，水泵加热器控制及显示电路等部分，仪器面板如图四所示 3.千分表 千分表是用于精密测量位移量的量具，它将线位移转变为角位移，大表针转动一圈（小表针就转动一格），代表线位移0.2毫米，最小分度值为0.001毫米 实验步骤根据线上视频完成，可参考电子教材！ 根据线上视频完成，可参考电子教材！ 1.调整实验仪器??检查仪器面板的水位管以及金属棒和千分表是否安装固定好2.测量线膨胀系数??(1)确定测量次数n和每次升温（一般隔3到5摄氏度测量一次，长度测量六组，为保证实验安全，温控仪最高设置温度为60度）??(2)设定参数??开机后水泵应该开始运转，此时触摸仪器的出水口的软管应有微微颤动。选择“进行实验”，并在第二屏输入序号及室温，设定温度，按确认键进入下一屏，按起控件开始升温，按停控件（与起空同一键）停止??进入测量界面后，设定温度R，初始温度T0，当前温度T，当前功率被调节时间t等参数。图形区时间为横坐标，温度为纵坐标。仪器每隔15秒采集一次温度及加热功率值。温度达到设定值，并保持两分钟温度波动