实验讲义-流变仪测动态粘度
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聚合物熔体动态粘度的测试
一 实验目的
1．了解旋转流变仪的基本结构、工作原理。
2．掌握采用旋转流变仪测量聚合物的动态粘度的方法。
二 实验仪器
Bohlin 旋转流变仪（型号：Gemini 2）、强制空气加热炉（ETC ）、空气压缩机、循环泵槽、聚丙烯圆片（直径2.5mm ，厚度1-2mm ）、铜铲、铜刷
三 实验原理
聚合物受外力作用时，会发生流动与变形，产生内应力。流变学所研究的就是流动、变形与应力间的关系。旋转流变仪是现代流变仪中的重要组成部分，它们依靠旋转运动来产生简单剪切流动，可以用来快速确定材料的粘性、弹性等各方面的流变性能。
旋转流变仪一般是通过一对夹具的相对运动来产生流动的。引入流动的方法有两种：一种是驱动一个夹具，测量产生的力矩，这种方法最早是由Couette 在1888年提出的，也称为应变控制型，即控制施加的应变，测量产生的应力；另一种是施加一定的力矩，测量产生的旋转速度，它是由Searle 于1912年提出的，也称为应力控制型，即控制世界的应力，测量产生的应变。实际用于粘度等流变性能测量的几何结构有同轴圆筒（Couette ）(见图1)、锥板(见图2)和平行板(见图3)等。本实验主要介绍平行板结构的基本工作原理。
图1 同轴圆筒结构示意图 图2 锥板结构示意图 图3 平行板结构示意图
平行板主要用来测量熔体流变性能。平行板主要的优点在于（Collyer et al. 1988，Macosko 1994）： ①平行板间的距离可以调节到很小。小的间距抑制了二次流动，减少了惯性矫正，并通过更好的传热减少了热效应。综合这些因素使得平行板结构可以在更高的剪切速率下使用。
②平行板结构可以更方便地安装光学设备和施加电磁场。
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③在一些研究中，剪切速率是一个重要的独立变量。平行板中剪切速率沿径向的分布可以使剪切速率的作用在同一个样品中得到表现。
④对于填充体系，板间距可以根据填料的大小进行调整。因此平行板更适用于测量聚合物共混物和多相聚合物体系(复合物和共混物)的流变性能。
⑤平的表面更容易进行精度检查。
⑥通过改变间距和半径，可以系统地研究表面和末端效应。 ⑦平行板的表面更容易清洗。
平行板的结构(见图3)由两个半径为R 的同心圆盘构成，间距为h ，上圆盘可以旋转。边缘表示了与空气接触的自由边界。在自由边界上的界面压力和应力对扭矩和轴向应力测量的影响一般可以忽略。这种结构对于高温测量和多相体系的测量非常适宜。平行板间距可以很容易的调节：对于直径25mm 的圆盘，经常使用的间距为1mm 到2mm ，对于特殊用途，也可使用更大的间距。对于高温测量。热膨胀效应被最小化了。间距设置的误差也并不是非常重要，并且在多相体系中，间距可以比分散粒子大很多。一般的标准是：
1< d p (1-1) 式中d p 是分散粒子的直径。并且在大间距下，自由边界上的界面效应可以忽略。这种结构的主要缺点是间距中的流动是不均匀的，即剪切速率沿径向方向线性变化。当间距很小(h/R<<1)时，或者在低旋转速度下，惯性可以被忽略，稳态条件下的速度分布： ?? ? ?? -Ω=h z r u 1θ (1-2) 剪切速率可以表示为 h r z Ω==θγγ (1-3) 对于非牛顿流体，因为剪切速率随径向位置而变化，粘度不再与扭矩成正比，因此需要进行Robinowitsh 型的推导(Carreau et al. 1997)。扭矩 ()()dr h r r dr r r R R z ? ?Ω==0 3 2 2-2T ηπσπθ (1-4) 将方程(1-4)中的变量r 换成()h /r Ω=γ ，得 ()γγγηπγ d h R 3 3 2T ?? ? ? ??Ω= (1-5) 结合方程(1-3)，这个结果可以写成 ()γγγηγπγ d R R R 3 3 2T ?? ?? ? ??= (1-6) 对R γ 求导，并利用Leibnitz 法则，可以得到 ()()γγγηγγηγπγ d d R T d R R R R 304332?--=??? ?? (1-7) 3 应用方程(1-6)，得到最终的粘度表示： ()?? ??? ? ????????? ??+ =R R R d R T d R T γπγπγη ln 2ln 3233 (1-8) 对于非牛顿流体，首先用lnT 对ln R γ 作图，然后利用局部斜率从方程(1-8)计算粘度。对于满足指数定律的流体，扭矩 ()?=R n z dr r m T 0 22θγ π (1-9) 且lnT 与nln R γ 成比例，因此粘度可以由以下简化的表达式给出： ()[]n R T R R += 323γπγη (1-10) 选择流变仪的测试模式一般可以分为稳态测试、瞬态测试和动态测试，区分它们的标准是应变或应力施加的方式。本实验着重介绍动态测试模式，动态测试主要指对流体施加振荡的应变或应力，测量流体相应的应力或应变。动态测试中，可以使用在被测材料共振频率下的自由振荡，或者采用在固定频率下的正弦振荡。这两种方式都可用来测量粘度和模量，不同的是在固定频率下的正弦振荡测试在得到材料性能频率依赖性的同时，还可得到其性能的应变或应力依赖性。 在动态测试中，流变仪可以控制振动频率、振动幅度、测试温度和测试时间。在典型的测试中，将其中两项固定，而系统地变化第三项。应变扫描、频率扫描、温度扫描和时间扫描是基本的测试模式。 应变控制型流变仪的动态频率扫描模式是以一定的应变幅度和温度，施加不同频率的正弦形变，在每个频率下进行一次测试。对于应力控制型流变仪，频率扫描中设定的是应力的幅度。频率的增加或减少可以是对数的和线性的，或者产生一系列离散的频率。在频率扫描中，需要确定的参数是：应变幅度或应力幅度，频率扫描方式(对数扫描，线性扫描和离散扫描)和实验温度。从频率扫描可以得到的信息包括： ①与分子量密切相关的粘度数据； ②从分子量数据和分子量分布，可以检测到长支链的含量； ③零剪切粘度η0可以从损耗模量G ”求得，平衡可恢复柔量J e 0可从储能模量G ’求得，平均松弛时间λr 可从J e 0和η0的乘积求得。 图4 一种窄分子量分布的聚苯乙烯(分子量(MW)=170000)的动态频率扫描曲线 4 动态频率扫描可以用来分析材料的时间依赖行为。图4显示了一种窄分子量分布的聚苯乙烯的频率扫描结果。通过研究在很宽温度范围内的储能模量和耗能模量的频率依赖性，并利用时温叠加原理，可以得到超出测量范围很宽的数据。 四 仪器介绍 Bohlin 旋转流变仪（型号：Gemini 2）主要包括拖杯马达(Drag cup motor)、空气轴承(Air bearing)、位置传感器(Position sensors)等组成，并配置了各种结构的夹具。完成整个实验必须配备的仪器有：强制空气加热炉（ETC ）、空气压缩机、循环泵槽。 仪器的性能指标为： Nominal operating voltage 110V or 220 Torque range 0.05 m---200mNm Speed 10nano rad/s---600rad/s Frequency 1micro Hz---100Hz Temperature range -150℃---550℃ 流变仪的结构示意图如图5所示。 图5 流变仪结构示意图 五 实验内容步骤 1． 检查气源。 （1） 合上空压机电源，将空压机开关拔至“1”位，空压机启动。 （2） 将空气调节器上的开关旋开，3bar 到流变仪，5bar 到ETC 。 2． 打开循环水浴开关。(手放在水浴箱上能感受到轻微震动，说明循环水已开) 3． 打开温度控制器(ETC, Extended Temperature Cell)。 4． 打开流变仪背后的电源开关。当GAP 面板显示“----”之后，按UP(上箭头)键，空气轴承 组件会自动升降初始化，初始化结束后，OK 灯就会亮起。 ? 拖杯马达Drag cup moto r ? 空气轴承Air bearing ? 位置传感器Position sensors ? 测量系统Measuring system ? 样品 Temperature controlled sample 5．打开电脑，运行Bohlin R6.51.0.3软件，使用用户名和密码登录，或者只点击OK进入。 （1）点击Viscometery，然后点击Displacement(位移)旁边的方形按钮，对位置进行归零，确保位置的读数会有小幅变化。 （2）检查温度的读数不会显示“----”。 （3）点击GAP按钮，进入模拟的GAP控制面板，检查通信，确保窗口下方的状态栏没有“Communications Down”显示。 （4）返回主界面。 6．选择适当的测试模式，点击进入。 （1）安装夹具。点击Measuring system下边的SELECT按钮，选择相对应的测量系统。 （2）设定温度。测试前可以在Manual Setting选项内进行设置，然后按Tab键，仪器会自动到达设定温度。 （3）间距校零。确保已经安装了测量系统，按“ZERO”按钮，等待GAP面板显示为“0000”，OK灯亮起。 （4）加载样品。按UP键，抬升轴承组件，将样品放在下板中央，待温度平衡后，调节GAP，用刮铲刮掉溢出的样品。 （5）打开轴承下面的插销，点击“Start”按照设定的参数开始测试。 7．测试结束后保存数据。按UP键抬升测量系统，将样品取出，并将夹具清理干净。 8．关机。 （1）退出软件，关闭流变仪开关。 （2）关闭ETC开关。 （3）关闭循环水浴电源。 （4）将空压机电源拔至“0”位，将储水盒中的水倒掉，待空压机风扇停止转动后，关闭空压机电源。 （5）关闭电脑。 六注意事项 1．空气轴承是旋转流变仪的核心部分，在使用流变仪之前一定要接通空气，如果没有接通空气，任何使用和搬动流变仪都可能会导致空气轴承损坏。 2．打开循环水浴后如果水没有循环，迅速提起瓶子，直到水开始流动为止。 3．插销防止轴承旋转，通常是用于安装测量系统和加载样品。直到测试之前，都必须将转轴上的凹槽与插销对准，将转轴锁定。 4．安装测量系统时，先松开螺丝，然后左手托住测量系统，右手拧紧螺丝。 5．每次更换了测量系统都必须重新校零。 6．样品加载过程中应避免破坏材料的结构。样品加载不要加的太多，也不要加的太少，可以使用平面刮刀将多余的样品刮掉。 7．测试结束后ETC、夹具等可能很烫，应小心触碰，以免烫伤，必要时应戴手套。 8．禁止使用腐蚀性、酸性等液体清洗夹具。 5 6 七 数据处理 测试温度： 应变： 1． 根据测定的结果作图。 2． 分析聚合物的流变特性。 3． 分析测试温度对聚合物流变特性的影响。 4． 零剪切粘度的计算 分子量分布的不同会导致储能模量和损耗模量在不同的频率相交。因此，可以利用交点处模量的大小来定义流变多分散性指数PI (Zeichner & Patel. 1981) x 6 10G PI = (1-11) 式中G x = G ’= G ”是储能模量和耗能模量交点处的模量(单位为Pa)。PI 越小，分子量分布越窄；反之PI 越大，分子量分布越宽。流变多分散性指数PI 的应用有严格的限制范围，它只适用于Ziegler-Natta 催化合成的聚丙烯样品，对其他样品的适用性不好(Bafna. 1997；Chambon. 1995)。 储能模量和耗能模量交点处的频率只是多分散性指数的函数，满足 ()PI ln 237.073.14ln 0-=ωη (1-12) 利用方程(1-12)可以很方便地估计聚合物我零剪切粘度，而不用花很长时间作低频或低剪切 7 速率的测试。 5． 平台模量G N 0和缠结分子量M e 的确定 G N 0是确定缠结分子量M e 的重要参数，可以由G ”求积分得到 ()? ∞ -=max ln ''/4G 0N ωωπd G (1-13) 式中ωmax 是平台区G ”的最大值对应的ω。通常对于无定形高聚物，G N 0的值可以近似从tan δ的最小值所在ω对应的G ’得到 []imum m in tan 0N 'G G →=δ (1-14) 然而有些高聚物在平台区tan δ无最小值，Wu 提出了一个半经验公式用以从交叉模量（G x ）和分子量分布指数（PI ）得到G N 0 () ()() PI PI G x log 45.21log 63.2380.0/G log 0N ++ = (1-15) 众所周知，缠结结构可以认为是暂时的和非化学的“交联网络”。如果假设缠结网络是稳定的，则缠结“链段（相邻两个缠结点的分子链）”的分子量，即缠结分子量M e ，可从平台模量G N 0得到 e N G RT M ρ= (1-16) Doi-Edwards 管道模型考虑了链的滑移对缠结结构的影响并对上式作出了修改 e 54N G RT M ρ= (1-17) 八 思考题 1． 常用的流变参数有哪些？ 2． 聚合物熔体的粘度受哪些因素的影响？ 3． 举例说明流变学在实际生产、生活中的应用。 光栅光谱仪的使用实验报告 学院高等工程 师学院 班级自E152学号41518170姓名郑子亮 一、实验目的与实验仪器 【实验目的】 1.了解平面反射式闪耀光栅的分光原理及主要特性 2.了解光栅光谱仪的结构，学习使用光栅光谱仪 3.测量钨灯和汞灯在可见光范围的光谱 4.测定光栅光谱仪的色分辨能力 5.测定干涉滤光片的光谱透射率曲线 【实验仪器】 WDS-3平面光栅光谱仪（200~800nm）。汞灯，钨灯氘灯组件，干涉滤光片等。 二、实验原理 （要求与提示：限400字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式） （1）平面反射式光栅与光栅方程 规定衍射角Θ恒为正，i与Θ在光栅平面法线的同侧为正，异侧为负。K是光谱级 对于常用的平面光栅光谱仪，谱板中心到光栅中心的连线与入射光线在同一平面内，因此，衍射角Θ可当做入射角i，光谱方程为： （2）闪耀问题 闪耀波长： 2平面光栅光谱仪结构组成 （1）光学系统 （2）电子系统 （3）光栅光谱仪操作 3.色分辨率 光栅光谱仪的色分辨率是分开两条邻近谱线能力的量度 4.滤光片光谱特性 光谱透射率为： 三、实验步骤 （要求与提示：限400字以内） 1.准备工作 开机前，需要缓慢旋转入射狭缝宽度调节旋钮，设置参数 2.校准光谱仪的波长指示值 利用氘灯波长值为486.0nm的谱线校准光谱仪，利用“数据处理”菜单的功能读出测量的氘灯光谱谱线波长，如果有偏差，用“系统操作”菜单中的“波长校正”功能进行校正3.汞灯光谱和光谱仪分辨率的测量 （1）入射缝宽和出射缝宽设定在0.15~0.20nm之间，负压-300~-600之间 （2）移去钨灯&氘灯组件，将汞灯置于入射狭缝前，进行快速全谱扫描，根据光谱测量结果进一步调节狭缝宽度、负高压等参数，使得记录的谱线高度适当，再进行一次慢速全谱扫描，保存实验数据。 4.滤色片光谱特性的测量 5.退出系统与关机 四、数据处理 （要求与提示：对于必要的数据处理过程要贴手算照片） 1. （1）汞灯光谱 数码管动态显示实验 一、实验要求 1.在Proteus软件中画好51单片机最小核心电路，包括复位电路和晶振电路 2.在电路中增加四个7段数码管(共阳/共阴自选),将P1口作数据输出口与7段数码 管数据引脚相连，P2.0~P2.3引脚输出选控制信号 3.在Keil软件中编写程序,采用动态显示法,实现数码管显示变量unsigned int show_value的值（show_value的值范围为0000~9999），即把show_value的千百 十个位的值用数码管显示出来。 二、实验目的 1.巩固Proteus软件和Keil软件的使用方法 2.学习端口输入输出的高级应用 3.掌握7段数码管的连接方式和动态显示法 4.掌握查表程序和延时等子程序的设计 三．实验说明 （条理清晰，含程序的一些功能分析计算） 如下图（五）所示，由P1口将要显示的数字输给七段数码管；再由P2第四位输给数码管的公共端，作为扫描输入信号；用外部中断P3.2和P3.3分别接PB1与PB2，实现数字的增减。所要实现的功能是，开始运行电路功能图时，四个数码管分别显示0000，按下PB1增1，直到9999回到0000，相反按下PB2减1，直到0000回到9999。 在算相关数据时，由于要显示个十百千的不同数字，要调用disp函数， disp[0]=show/1000; //显示千位的值 disp[1]=show%1000/100; //显示百位的值 disp[2]=show%100/10; //显示十位的值 disp[3]=show%10; //显示个位的值 本实验需要用到IE寄存器与TCON寄存器。 四、硬件原理图及程序设计 （一）硬件原理图设计 自组式光栅光谱仪 一、实验目的 1、了解光栅的分光原理及主要特性； 2、了解光栅光谱仪的工作原理； 3、掌握利用光栅光谱仪进行测量的实验方法。 二、实验仪器 1低压汞灯及电源：2狭缝及固定调节架1个:0～2mm；3一维光栅及干板调节架1个；4、透镜及固定调节架3个（焦距f=60mm、焦距f=60mm、焦距f=200mm）； 5、白板1个； 6、读数显微镜及固定调节架1个。 三、实验原理 本实验用的是透射光栅，是用光学玻璃片刻制而成的(如图5-11-1)。当光照射到光栅表面时，刻痕处不透光。只有在两刻痕之间的光滑部分，光才能通过，相当于一条狭缝，因此，光栅实际上是一密排、均匀而又平行的狭缝。设a为缝宽，b为刻痕宽度，d=a+b称为光栅常数。 由夫琅和费衍射理论，当波长为λ的平行光束垂直照射到光栅平面时，在每一狭缝处都产生衍射，但由于各缝发出的衍射波都是相干光，彼此又产生干涉。这样就会在光栅后面的屏上形成一系列被相当宽的暗区隔开的亮度大、宽度窄的明条纹，成为谱线（如图5-11-2）。 如图5-11-3所示，设S为位于透镜L1第一焦平面上的细长狭缝，Ｇ为光栅，光栅的常数为d，L1射出的平行光垂直地照射在光栅Ｇ上。透镜L2将与光栅法线成θ角的衍射光会聚于其第二焦平面上的Pθ点。由夫琅和费衍射理论知，相邻两缝对应点出射的光束之光程差为：? = (a + b)sinθ = d sinθ 当衍射角符合下列条件: d sinθ = kλ k = ±1, ± 2, ± 3, ..., ± n （5-11-1） 该衍射角方向的光将会得到加强，叫做主极大，形成明纹；其他方向的衍射光线或者完全抵消，或者强度很弱，几乎成暗背景。（5-11-1）式称为光栅方程，其中：λ为单色光波长，k称为光谱线的级数。在k=0的方向上可观察到中央极强，称为零级谱线，其它谱线则对称地分布在零级谱线的两侧，如图5-11-2所示。 图5-11-3 平行光通过光栅 当k＝０时，任何波长的光均满足（5-11-1）式，亦即在θ = 0 的方向上，各种波长的光谱线重叠在一起，形成明亮的零级光谱；对于k 的其它数值，不同波长的光谱线出现在不同的方向上（θ的值不同），从而在不同的位置上形成谱线，称为光栅谱线。而与k的正负两组相对应的两组光谱，则对称地分布在零的光谱两侧。 若光栅常数d 已知，在实验中测定了某谱线的衍射角θ和对应的光谱级k ，则可由（5-11-1）式求出该谱线的波长λ；反之，如果波长λ是已知的，则可求出光栅常数d 。 四、实验内容 1、自组装置光栅光谱实验仪，实验装置图见图2所示。 光源发出的光经过60mm透镜会聚到狭缝上，光线经过狭缝（狭缝放置在200mm 透镜的前焦面上），从200mm透镜出来的光为平行光，再入射到光栅上。通过光栅衍射的光成像于60mm透镜的后焦平面上（实为无穷远处可调狭缝的像）。 实验一典型环节的动态特性 一．实验目的 1.通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的相应曲线，熟悉它们的动态特性。 2.了解各典型环节中参数变化对其动态特性的影响。 二．实验内容 1．比例环节 G(S)= K 所选的几个不同参数值分别为K1= 33 ; K2= 34 ; K3= 35 ; 对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）： 2．积分环节 G(S)= S T i 1 所选的几个不同参数值分别为T i1= 33 ; T i2= 33 ; T i3= 35 : 对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）： 3．一阶惯性环节 G(S)= S T K c 1 令K不变（取K= 33 ），改变T c取值：T c1= 12 ；T c2= 14 ；T c3= 16 ； 对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）： 4． 实际微分环节 G(S)= S T S T K D D D 1 令K D 不变（取K D = 33 ），改变T D 取值：T D 1= 10 ；T D 2= 12 ；T D 3= 14 ； 对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）： 5．纯迟延环节 G(S)= S eτ- 所选的几个不同参数值分别为τ1= 2 ；τ2= 5 ；τ3= 8 ； 对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）： 6． 典型二阶环节 G(S)= 2 2 2n n n S S K ωξωω++ 令K 不变（取K = 33 ） ① 令ωn = 1 ，ξ取不同值：ξ1=0；ξ2= 0.2 ,ξ3= 0.4 （0<ξ<1）；ξ4=1；ξ5= 3 （ξ≥1）； 对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）： ②令ξ=0，ωn 取不同值：ωn 1= 1 ；ωn 2= 2 ； 对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）： 光栅光谱仪实验 一 实验目的 1、了解光栅光谱仪的工作原理 2、掌握利用光栅光谱仪进行测量的技术 二 实验仪器 WDS8A 型组合式多功能光栅光谱仪,计算机, 氘灯、钠灯、汞灯等各种光源 三 实验原理 光谱仪是指利用折射或衍射产生色散的一类光谱测量仪器。光栅光谱仪是光谱测量中最常用的仪器，基本结构如图1所示。它由入射狭缝S1、准直球面反射镜M1、光栅G 、聚焦球面反射镜M2以及输出狭缝S2构成。 衍射光栅是光栅光谱仪的核心色散 器件。它是在一块平整的玻璃或金属材 料表面（可以是平面或凹面）刻画出一 系列平行、等距的刻线，然后在整个表 面镀上高反射的金属膜或介质膜，就构 成一块反射试验射光栅。相邻刻线的间 距d 称为光栅常数，通常刻线密度为每 毫米数百至数十万条，刻线方向与光谱 仪狭缝平行。入射光经光栅衍射后，相 邻刻线产生的光程差 (sin sin )s d αβ?=±，α为入射角， β为衍射角，则可导出光栅方程： (sin sin )d m αβλ±= (0.1) 光栅方程将某波长的衍射角和入射角通过光栅常数d 联系起来，λ为入射光波长，m 为衍射级次，取0,1,2,±±等整数。式中的“±”号选取规则为：入射角和衍射角在光栅法线的同侧时取正号，在法线两侧时取负号。如果入射光为正入射0α=，光栅方程变为sin d m βλ=。衍射角度随波长的变化关系，称为光栅的角色散特性，当入射角给定时，可以由光栅方程导出 cos d m d d βλβ=， (0.2) 复色入射光进入狭缝S1后，经M2变成复色平行光照射到光栅G 上，经光栅色散后，形成不同波长的平行光束并以不同的衍射角度出射，M2将照射到它上面的某一波长的光聚焦在出射狭缝S2上，再由S2后面的电光探测器记录该波长的光强度。光栅G 安装在一个转台上，当光栅旋转时，就将不同波长的光信号依次聚焦到出射狭缝上，光电探测器记录不同光栅旋转角度（不同的角度代表不同的波长）时的输出光信号强度，即记录了光谱。这种光谱仪通过输出狭缝选择特定的波长进行记录，称为光栅单色仪。 在使用单色仪时，对波长进行扫描是通过旋转光栅来实现的。通过光栅方程可以给出出射波长和光栅角度之间的关系（如图2所示） 2cos sin d m λψη=， (0.3) 图1光栅光谱仪示意图 动态流变测试系统技术指标 仪器整体要求：所有附件进口，技术指标需提供正式的技术样本或谱图为准。流变仪可以应用于食品方面如高分子熔体等材料的流变特性参数测定。 一、工作条件 环境温度-5℃～40℃、相对湿度0～95%、 工作电压 AC220V，50Hz 二、技术参数 *止推轴承磁悬浮 轴向轴承多孔碳空气轴承 马达托杯马达 动态振荡最小扭矩(nN.m) 2 稳态最小扭矩 (nN.m) 10 最大扭矩 (mN.m) 200 *扭矩分辨率 (nN.m) 0.1 *最小频率 (Hz) 1.0E-07 最大频率(Hz) 100 最小角速率(rad/s) 0 最大角速率(rad/s) 300 位移传感器低惯量光学编码器 位移解析度（nrad) 10 应变切换时间 (ms) 15 速率切换时间(ms) 5 法向力传感器 FRT 最大法向力(N) 50 法向力灵敏度(N) 0.005 法向力分辨率 (mN) 0.5 实时应力应变波形图：标配 Smart Swap TM智能交换系统：标配 可自行设计夹具，自行进行惯量校正标配 ETC高温炉：RT～600℃ *可升级为DMA，可做拉伸模式，三点弯曲模式，悬臂梁模式，压缩模式 三、仪器功能 可以得到如稳态剪切粘度（η），剪切模量（G（t）），复合粘度（η*），储能模量（G*），损耗模量（G″），阻尼（tanδ）等，能够测量流变性能，独立地控制振动频率、样品的应变、应变速率和温度，还可以进行稳态、瞬态和动态剪切测量。软件功能如下： - 动态单点测试、瞬态应力松弛 - 触变环实验、阶跃速率扫描 - 动态频率、时间和应变扫描 - 温度阶跃实验和线性变化实验 - 自动调零、自动调隙和自动张力 - 恒定速率温度线性变化/阶跃实验 - 恒定应力（蠕变） 光栅光谱仪的使用 学号 2015212822 学生姓名张家梁 专业名称应用物理学（通信基础科学） 所在系（院）理学院 2017 年 3 月 14 日 光栅光谱仪的使用 张家梁 1 实验目的 1.了解光栅光谱仪的工作原理。 2.学会使用光栅光谱仪。 2实验原理 1. 光栅光谱仪 光栅光谱仪结构如图所示。光栅光谱仪的色散元件为闪耀光栅。入射狭缝和出射狭缝分别在两个球面镜的焦平面上，因此入射狭缝的光经过球面镜后成为平行光入射到光栅上，衍射光经后球面镜后聚焦在出射狭缝上。光栅可在步进电机控制下旋转，从而改变入射角度和终聚焦到出射狭缝处光线的波长。控制入射光源的波长范围，确保衍射光无级次重叠，可通过控制光栅的角度唯一确定出射光的波长。 光谱仪的光探测器可以有光电管、光电倍增管、硅光电管、热释电器件和CCCD 等多种，经过光栅衍射后，到达出射狭缝的光强一般都比较弱，因此本仪器采用光电倍增管和CCD 来接收出射光。 2. 光探测器 光电倍增管是一种常用的灵敏度很高的光探测器，它由光阴极、电子光学输入系统、倍增系统及阳极组成，并且通过高压电源及一组串联的电阻分压器在阴极──打拿极(又称“倍增极”) ──阳极之间建立一个电位分布。光辐射照射到阴极时，由于光电效应，阴极发射电子，把微弱的光输入转换成光电子；这些光电子受到各电极间电场的加速和聚焦，光电子在电子光学输入系统的电场作用下到达第一倍增极，产生二次电子，由于二次发射系数大于1，电子数得到倍增。以后，电子再经倍增系统逐级倍增，阳极收集倍增后的电子流并输出光电流信号，在负载电阻上以电压信号的形式输出。 CCD 是电荷耦合器件的简称，是一种金属—氧化物—半导体结构的新型器件，在电路中常作为信号处理单元。对光敏感的CCD 常用作图象传感和光学测量。由于CCD 能同时探测一定波长范围内的所有谱线，因此在新型的光谱仪中得到广泛的应用。 3. 闪耀光栅 在光栅衍射实验中，我们了解了垂直入射时（Φ=90°）光栅衍射的一般特性。当入射角Φ=90°时，衍射强度公式为 光栅衍射强度仍然由单缝衍射因子和多缝衍射因子共同决定，只不过此时 当衍射光与入射光在光栅平面法线同侧时，衍射角θ取＋号，异侧时取－号。单缝衍射中央主极大的条件是u=0，即sinΦ=-sinθ或Φ=θ。将此条件代入到多缝干涉因子中，恰好满足v＝0，即0 级干涉大条件。这表明单缝衍射中央极大与多缝衍射0 级大位置是重合的（图9.1a），光栅衍射强度大的峰是个波长均不发生散射的0 级衍射峰，没有实用价值。而含有丰富信息的高级衍射峰的强度却非常低。 为了提高信噪比，可以采用锯齿型的反射光栅（又称闪耀光栅）。闪耀光栅的锯齿相当于平面光栅的“缝”。与平面光栅一样，多缝干涉条件只取决于光栅常数，与锯齿角度、形状 EDA设计课程实验报告 实验题目：数码管动态显示实验 学院名称： 专业：电子信息工程 班级： 姓名：高胜学号 小组成员： 指导教师： 一、实验目的 学习动态扫描显示的原理；利用数码管动态扫描显示的原理编写程序，实现自己的学号的显示。 二、设计任务及要求 1、在SmartSOPC实验箱上完成数码管动态显示自己学号的后八个数字。 2、放慢扫描速度演示动态显示的原理过程。 三、系统设计 1、整体设计方案 数码管的八个段a,b,c,d,e,f,g,h（h是小数点）都分别连接到SEG0~SEG7，8个数码管分别由八个选通信号DIG0~DIG7来选择，被选通的数码管显示数据，其余关闭。如果希望8个数码管显示希望的数据，就必须使得8个选通信号DIG0~DIG7分别被单独选通，并在此同时，在段信号输入口SEG0~SEG7加上该对应数码管上显示的数据，于是随着选通信号的扫描就能实现动态扫描显示的目的。虽然每次只有1个数码管显示，但只要扫描显示速率足够快，利用人眼的视觉余辉效应，我们仍会感觉所有的数码管都在同时显示。 2、功能模块电路设 （1）输入输出模块框图（见图1） 图1 （2）模块逻辑表达（见表1） 表1（数码管显示真值表） clk_1k dig seg ↑01111111 C0 ↑10111111 F9 注：数码管显示为01180121 （3）算法流程图（见图2） （4）Verilog源代码 module scan_led(clk_1k,d,dig,seg); //模块名scan_led input clk_1k; //输入时钟 input[31:0] d; //输入要显示的数据output[7:0] dig; //数码管选择输出引脚 微机原理与接口技术 实验报告 实验题目：动态数码显示设计 指导老师： 班级：计算机科学与技术系 姓名： 2014年 12月3日 实验十三动态数码显示设计 一、实验目的 1.掌握动态数码显示技术的设计方法。 2.掌握扫描在程序设计中的应用。 二、设计原理 如图13.1所示，在单片机的P1端口接动态数码管的字形码笔段，在单片机的P2端口接动态数码管的数位选择端。在单片机P3.0管脚处接一个开关，当开关连接高电平时，态数码管上显示“12345”字样；当开关连接低电平时，态数码管上显示“HELLO”字样。 三、参考电路 图13.1 动态数码显示电路原理图 四、电路硬件说明 （1）在“单片机系统”区域中,把单片机的P1.0－P1.7端口连接到“动态数码显示”区域中的a－h端口上。 （2）在“单片机系统”区域中,把单片机的P2.0－P2.7端口通过8联拨动拨码开关JP1连接到“动态数码显示”区域中的S1－S8端口上。 （3）在“单片机系统”区域中,把单片机的P3.0端口通过8联拨动拨码开关JP2连接到拨动开关区域中的SW1端口上。 五、程序设计内容 （1）动态扫描方法： 动态接口采用各数码管循环轮流显示的方法，当循环显示频率较高时，利用人眼的暂留特性，看不出显示的闪烁现象，这种显示需要一个接口完成字形码的输出（字形选择），另一接口完成各数码管的轮流点亮（数位选择）。 （2）在进行数码显示的时候，要对显示单元开辟8个显示缓冲区，在每个显示缓冲区装有显示的不同数据即可。 （3）对于显示不同字形码的数据采用查表方法来完成。 六、程序流程图 (如图13.2所示) 图13.2 动态数码显示程序流程图 T315-04用动态剪切流变仪（DSR）测量沥青胶结料的流变性质 标准试验方法 1适用范围 1.1本试验方法包含了用平行板进行动态剪切（振荡的）测试，测量沥青胶结料的动态剪切模量和相位角。本标准测量沥青胶结料的动态剪切模量值的范围为100Pa～10MPa。通常在3～88℃之间得到这个范围的模量。本试验的目的是测定试验规范要求的沥青胶结料的线性黏弹性质，而不是要得到沥青胶结料的所有线性黏弹性质的综合过程。 1.2本标准适合未老化和根据T240和R28老化的材料。 1.3对含有颗粒的沥青胶结料，颗粒最大粒径尺寸小于250μm。 1.4本标准可能包含危险材料、操作和设备。本标准并不能强调关于使用时的所有安全问题。在使用本标准之前，使用者有责任采用合适的安全和健康实践，并确定其使用的规则限制。 2参考文件 2.1AASHTO标准 M320沥青胶结料性能分级 R28用压力容器（PAV）对沥青胶结料进行加速老化 R29沥青胶结料的性能分级和验证 T40沥青材料取样 T240热和空气对流动的沥青薄膜的影响（旋转薄膜烘箱试验） 2.2ASTM标准 C670用于建筑材料的制备精度和误差报告的试验方法 E1ASTM温度计规范 E77温度计的检验和校验 E563用冰点水浴作为基准温度的准备和使用 E644工业电阻温度计的试验 E220用对比技术标定热电偶的方法 2.3德国工业规范标准 43760热电偶标定标准 3名词术语 3.1定义 沥青胶结料（asphalt binder）——由石油渣油生产的、添加或未添加非颗粒的有机改性剂的沥青基质材料。 3.2本标准的特定术语 3.2.1退火（annealing）——加热胶结料直至能够流动以消除位阻硬化的影响。 3.2.2复数剪切模量（complex shear modulus）（G*）——由剪切应力的峰值的绝对值（τ）除以剪切应变的峰值的绝对值（γ）计算得到的比值。 3.2.3标定（calibration）——用NIST溯源标准进行的校验设备的准确度和精密度的过程，并通过调节仪器以达到修正操作或修正精密度和准确度的需要。 3.2.4模拟试件（dummy test sample）——在动态剪切流变仪（DSR）试验板中成形的沥青胶结料或其他聚合物试件，用于测量板中沥青胶结料的温度。3. 4.1模拟试件用于单独确定温度修正。 3.2.5加载周期（loading Cycle）——试样在选定的频率和应力或应变水平下一个单位 的循环周期。 3.2.6相位角（phase angle）（δ）——在控制应变试验模式下由一个正弦形式作用的应变和与之产生的正弦形式应力之间产生的用弧度表示的角度，或在控制应力模式下作用的应力与产生的应变之间的角度。 3.2.7损失剪切模量（loss shear modulus）（G″）——复数剪切模量乘以用度数表示的相位角的正弦值。它代表复数模量的成分，是损失能量（在荷载循环中消耗的）的量度。 3.2.8储藏剪切模量（storage shear modulus）（G′）——复数剪切模量乘以用度表示的相位角的余弦值。它代表复数模量的在相位中的成分，是在荷载循环中储存能量的量度。 3.2.9平行板几何形状（parallel plate geometry）——指试样夹在两个相对刚性的平行板之间并受到振荡剪切的试验几何形状。 3.2.10振荡剪切（oscillatory shear）——指以一种振荡形式向试验样品施加剪切应力或剪切应变的加载模式以使剪切应力和剪切应变以正弦方式的零正弦变化。 3.2.11线性黏弹性（linear viscoelastic）——在本标准范围内指的是动态剪切模量与剪切应力或剪切应变无关的特性区间。 3.2.12便携式温度计（protable thermometer）——是一种电子设备，包括了温度探测器（含有热电偶或电阻元件的传感器），必备的电子电路和读数系统。 3.2.13基准温度计（reference thermometer）——一支可NIST溯源的用作为试验室标准的玻璃温度计或电子温度计。 3.2.14温度修正（temperature correction）——DSR显示的温度和插在试样板间用便携式温度计测量的试样温度的差值。 3.2.15热平衡（thermal equilibrium）——指在试验板中间试样温度达到不随时间变化 动态法测量杨氏模量 一、 实验目的 1. 理解动态法测量杨氏模量的基本原理。 2. 掌握动态法测量杨氏模量的基本方法，学会用动态法测量杨氏模量。 3. 了解压电陶瓷换能器的功能，熟悉信号源和示波器的使用。学会用示波器观察判断样品共振的方法。 4. 培养综合运用知识和使用常用实验仪器的能力。 二、 实验原理： 在一定条件下，试样振动的固有频率取决于它的几何形状、尺寸、质量以及它的杨氏模量。如果在实验中测出试样在不同温度下的固有频率，就可以计算出试样在不同温度下的杨氏模量。 根据杆的横振动方程式 02 244=??+??t y EJ S x y ρ （1） 式中ρ为杆的密度，S 为杆的截面积，?= s dS y J 2 称为惯量矩（取决于截面的形状），E 即为杨氏模量。 如图1所示，长度L 远远大于直径d （L >>d ）的一细长棒，作微小横振动（弯曲振动）时满足的动力学方程（横振动方程）为 02244=??+??t EJ y S x y ρ （1） 棒的轴线沿x 方向，式中y 为棒上距左端x 处截面的y 方向位 移，E 为杨氏模量，单位为Pa 或N/m 2；ρ为材料密度；S 为 截面积；J 为某一截面的转动惯量，??=s ds y J 2。 横振动方程的边界条件为：棒的两端(x =0、L )是自由端，端点既不受正应力也不受切向力。用分离变量法求解方程（1），令)()(),(t T x X t x y =，则有 2 24411dt T d T EJ S dx X d X ?-=ρ （2） 由于等式两边分别是两个变量x 和t 的函数，所以只有当等式两边都等于同一个常数时等式才成立。假设此常数为K 4，则可得到下列两个方程 044 4=-X K dx X d （3） 0422=+T S EJ K dt T d ρ （4） 如果棒中每点都作简谐振动，则上述两方程的通解分别为 图1 细长棒的弯曲振动 沥青路面以其优越的路用性能得到全世界范围内的推广应用．但是近年来，高等级沥青路面在使用早期就出现诸如网裂、剥落和松散等病害并逐步扩展，严重影响行车质量和效益．沥青路面的早期破坏除了设计、施工等方面的原因外，还与沥青的老化密切相关．沥青路面在使用过程中，表层沥青老化后产生脆性，劲度大大增加，破坏应变变小，在冬天容易产生温缩裂缝，导致路面开裂．沥青老化后导致沥青路面的抗疲劳性能下降，路面产生疲劳裂缝．因此研究沥青的抗老化性能，对提高沥青路面使用质量有重的现实意义 1.基本理论 动态剪切流变仪（Dynamic Shear Rheometer，简称DSR，如图1所示）通过给沥青试样施加一个正弦变化的交变应力，产生一个正弦交变应变力，而这两个应力是有相位差的。由试验数据得出复数剪切模量* G，相位角δ。*G即最大剪应力与最大剪应变的比值，是总阻力的表征，它包括实数轴分量'G及虚数轴分量''G，其中：'G称为动力弹性模量，即弹性部分，反映沥青变形过程中储存的能量；''G称为损失弹性模量，即粘性部分，相当于动粘度η产生的损失弹性模量，反映沥青在变形过程中由于内部摩擦产生的以热的形式散失的能量。相位角δ是由于材料粘性成分的影响，对材料输入正弦应力与产生的正弦应变响应不同步，滞后一定相位角产生的，是沥青结合料的弹性与粘性的成分比例指标。 图1动态剪切试验基本原理 Fig.1 Principle of operation of DSR 粘温指数VTS指的是能够表征粘度η与温度t的关系的一个参数。其中粘度η可以通过DSR试验数据中的*G、δ及加载频率ω通过式（1）求得： 4.86281( )sin G ηωδ*= （1） 其中：*G —复数剪切模量；ω—加载频率；δ—相位角。 换算得到粘度后，有四种方法构建粘度-温度坐标系来求得VTS 。纵坐标都取lgη的对数坐标，横坐标分别为摄氏温度坐标、摄氏温度的对数坐标、兰金式温度的对数坐标、开式温度的对数坐标。 摄氏温标： 1212 lg(lg )lg(lg )VTS t t ηη-=- （2） 1212lg(lg )lg(lg )lg lg VTS t t ηη-= - （3） 兰金氏温标： 12,1,2 lg(lg )lg(lg )lg g R R VTS T l T ηη-=- （4） 开氏温标： 12,1,2lg(lg )lg(lg )lg lg K K VTS T T ηη-= - （5） 其中：VTS —粘温指数；η1，η2—相邻温度对应粘度；t —摄氏温度；R T —兰金氏 温度，R T =1.8t +491.67；K T —开氏温度，K T =t +273.13。 实验报告 题目: 光栅光谱仪的使用 姓名董芊宇 学院理学院 专业应用物理学 班级2013214103 学号2013212835 班内序号22 2015年9 月 一． 实验目的 1. 了解光栅光谱仪的工作原理。 2. 学会使用光栅光谱仪。 二． 实验原理 1.闪耀光栅 在光栅衍射实验中，我们了解了垂直入射时（φ=90?）光栅衍射的一般特性。当入射角φ=90?时，衍射强度公式为 22 2 sin sin sin I u Nv A u v = ???? ? ????? (9.1) 光栅衍射强度仍然由单缝衍射因子和多缝干涉因子共同决定。只不过此时 ()sin sin a u π φθλ= + (9.2) ()sin sin d v πφθλ =+ (9.3) 当衍射光与入射光在光栅平面法线同侧时，衍射角θ取+号，异侧时取-号，单缝衍射中央主 极大的条件是0u =，即sin sin φθ=-或?θ=-。将此条件代入到多缝干涉因子中，恰好满足0v =，即0级干涉最大条件。这表明单缝衍射中央极大与多缝衍射0级最大位置是重合的，光栅衍射强度最大的峰是个波长均不发生散射的0级衍射峰，没有实用价值。而含有丰富信息的高级衍射峰的强度却非常低。 为了提高信噪比，可以采用锯齿形的反射光栅（又称闪耀光栅）。闪耀光栅的锯齿相当于平面光栅的“缝”，与平面光栅一样，多缝干涉条件只取决于光栅常数，与锯齿角度、形状无关。所以当光栅常数及入射角与平面光栅一样时，两者0级极大的角度也一样。闪耀光栅的沟槽斜面相当于单缝，衍射条件与锯齿面法线有关。中央极大的衍射方向与入射线对称于齿面法线N ，于是造成衍射极大与0级干涉极大方向不一致。适当调整光栅参数，可以使光栅衍射的某一波长最强峰发生在1级或其他高级干涉极大的位置。 2.非平衡光辐射（发光） 处于激发态上的电子处于非平衡态。它向低能级跃迁时就会发光。设电子跃迁1 E 和0E ，发 射光子的能量为 10hc hv E E E λ ==-=? (9.4) 电子受光辐射激发到高能态上导致的发光成为光致发光。光致发光时，电子在不同能级间跃迁常见如下情况。 (1) 电子受光辐射激发，然后以无辐射情况跃迁到低能级。（无发射跃迁释放的能量转化成热能 实验三 LCD1602液晶显示实验 姓名专业学号成绩 一、实验目的 1.掌握Keil C51软件与proteus软件联合仿真调试的方法； 2.掌握LCD1602液晶模块显示西文的原理及使用方法； 3.掌握用8位数据模式驱动LCM1602液晶的C语言编程方法； 4.掌握用LCM1602液晶模块显示数字的C语言编程方法。 二、实验仪器与设备 1.微机一台 C51集成开发环境仿真软件 三、实验内容 1.用Proteus设计一LCD1602液晶显示接口电路。要求利用P0口接LCD1602 液晶的数据端，~做LCD1602液晶的控制信号输入端。~口扩展3个功能键 K1~K3。参考电路见后面。 2.编写程序，实现字符的静态和动态显示。显示字符为 第一行：“1.姓名全拼”，第二行：“2.专业全拼+学号”。 3.编写程序，利用功能键实现字符的垂直滚动和水平滚动等效果显示。显示字 符为： “1.姓名全拼 2.专业全拼+学号 EXP8 DISPLAY ” 主程序静态显示“My information！” 四、实验原理 液晶显示的原理：采用的LCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构，位于最后面的一层是由荧光物质组成的可以发射光线的背光层，背光层发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层，液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。 1.LCD1602采用标准的14引脚（无背光）或16引脚（带背光）接口，各引脚 接口说明如表： 光栅光谱仪的使用 学号2015212822 学生姓名张家梁 专业名称应用物理学（通信基础科学）所在系（院）理学院 2017 年3 月14 日 光栅光谱仪的使用 张家梁 1 实验目的 1. 了解光栅光谱仪的工作原理。 2. 学会使用光栅光谱仪。 2实验原理 1. 光栅光谱仪 光栅光谱仪结构如图所示。光栅光谱仪的色散元件为闪耀光栅。入射狭缝和出射狭缝分别在两个球面镜的焦平面上，因此入射狭缝的光经过球面镜后成为平行光入射到光栅上，衍射光经后球面镜后聚焦在出射狭缝上。光栅可在步进电机控制下旋转，从而改变入射角度和终聚焦到出射狭缝处光线的波长。控制入射光源的波长范围，确保衍射光无级次重叠，可通过控制光栅的角度唯一确定出射光的波长。 光谱仪的光探测器可以有光电管、光电倍增管、硅光电管、热释电器件和CCCD 等多种，经过光栅衍射后，到达出射狭缝的光强一般都比较弱，因此本仪器采用光电倍增管和CCD 来接收出射光。 2. 光探测器 光电倍增管是一种常用的灵敏度很高的光探测器，它由光阴极、电子光学输入系统、倍增系统及阳极组成，并且通过高压电源及一组串联的电阻分压器在阴极──打拿极(又称“倍增极”) ──阳极之间建立一个电位分布。光辐射照射到阴极时，由于光电效应，阴极发射电子，把微弱的光输入转换成光电子；这些光电子受到各电极间电场的加速和聚焦，光电子在电子光学输入系统的电场作用下到达第一倍增极，产生二次电子，由于二次发射系数大于1，电子数得到倍增。以后，电子再经倍增系统逐级倍增，阳极收集倍增后的电子流并输出光电流信号，在负载电阻上以电压信号的形式输出。 CCD 是电荷耦合器件的简称，是一种金属—氧化物—半导体结构的新型器件，在电路中常作为信号处理单元。对光敏感的CCD 常用作图象传感和光学测量。由于CCD 能同时探测一定波长范围内的所有谱线，因此在新型的光谱仪中得到广泛的应用。 3. 闪耀光栅 在光栅衍射实验中，我们了解了垂直入射时（Φ=90°）光栅衍射的一般特性。当入射角 光栅光谱仪与光谱分析 一、 实验目的 1、进一步掌握光栅的原理 2、了解光电倍增管和线阵CCD 及其在光谱测量中的应用 3、学习摄谱、识谱和谱线测量等光谱研究的基本方法 4、通过测量氢光谱可见谱线的波长，验证巴尔末公式的正确性，从而对玻尔理论的实验基础有具体的了解。力求准确测定氢的里德伯常数，对近代测量达到的精度有一初步了解。 二、实验原理 光谱分析是研究原子和分子结构的重要手段，现有关于原子结构的知识，大部分来源于各种原子光谱的研究。通过光谱研究，可以得到所研究物质中含有元素的组分和原子内部的能级结构及相互作用等方面的信息。在光谱分析中，用于分光的光谱仪器和检测光的光探测器对分析结构有着决定性作用 1） 光栅光谱仪分光原理与参数 光栅是光栅光谱仪的核心，其分光原理如下： 1． 平面反射光栅的构造与光栅方程 目前最广泛应用的是平面反射光栅，它是在玻璃基板上镀上铝层，用特殊刀具刻划出许多平行而且间距相等的槽面而成，如图1所示。大量生产的平面反射光栅每毫米的刻槽数目为600条、1200条、1800条和2400条。铝在近红外区和可见光区的反射系数都较大，而且几乎是常数，在紫外区的反射系数比金和银都大，加上它比较软，易于刻划，所以通常都用铝来刻制反射光栅。我们将看到，在铝层上只要刻划出适当的槽形，就能把光的能量集中到某一极，克服透射光栅光谱线强度微弱的缺点。铝制反射光栅几乎在红外、可见光和紫外区都能用。用一块刻制好的光栅（称原制光栅或母光栅）可以复制出多块光栅。由于这些优点，反射光栅在分光仪器中得到越来越多的应用。 在图1中，衍射槽面（宽度为a ）与光栅 平面的夹角为θ，称为光栅的闪耀角。当平行光 束入射到光栅上，由于槽面的衍射及各个槽面衍 射光的叠加，不同方向的衍射光束强度不同。考 虑槽面之间的干涉，当满足光栅方程 (sin sin )d i m βλ±= （1） 时，光强度将出现极大。式中i 及β分别是入射光及衍射光与光栅平面法线的夹角（入射角和衍射角）。d 为光栅常数，m=±1，±2，±3，…，为干涉级，λ是出现极大值的波长。当入射线与衍射线在法线同侧时，公式取正号，异侧取负号。 由式（1）可知，当入射角i 一定时，不同的波长对应不同的衍射角，因而经光栅衍射后按不同方向排列成光谱，成像于谱面中心的谱线波长称为中心波长。本仪器采用的光路，对中心波长λ0而言，入射角与衍射角相等，i =β（图2），这种布置方式称为littrow 型，因此对中心波长λ0有 图1 光栅刻槽断面示意图 广东海洋大学寸金学院学生实验报告书 实验名称数码显示课程名称微机原理与接口技术系机电工程系专业机械设计制造及其自动化班级14机械2班学生姓名陈瑞玲学号20141032102 实验地点实验楼103 实验日期 一、实验目的： 了解LED数码管动态显示的工作原理及编程方法。 二、实验内容： 编制程序，使数码管显示“GOOD88”字样。 三、实验结果： 实验程序框图 实验步骤 联机模式： （1）在PC机和实验系统联机状态下，运行该实验程序，可用鼠标左键单击菜单栏“文件”或工具栏“打开图标”，弹出“打开文件”的对话框，然后打开598K8ASM文件夹，点击S6.ASM文件，单击“确定”即可装入源文件，再单击工 具栏中编译装载，即可完成源文件自动编译、装载目标代码功能，再单击“调试”中“连续运行”或工具图标运行，即开始运行程序。 （2）数码管显示“GOOD88”字样。 脱机模式： 1、在P.态下，按SCAL键，输入2DF0，按EXEC键。 2、数码管显示“GOOD88”字样。 实验程序清单 CODE SEGMENT ;S6.ASM display "GOOD88" ASSUME CS:CODE ORG 2DF0H START: JMP START0 PA EQU 0FF20H ;字位口 PB EQU 0FF21H ;字形口 PC EQU 0FF22H ;键入口 BUF DB ?,?,?,?,?,? data1: db0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h,88h,83h,0c6h,0a1h db 86h,8eh,0ffh,0ch,89h,0deh,0c7h,8ch,0f3h,0bfh,8FH,0F0H START0: CALL BUF1 ；缓冲区写初值 CON1: CALL DISP ；调显示子程序 JMP CON1 ；循环 DISP: MOV AL,0FFH ; 位码 MOV DX,PA ；数码管字位口 OUT DX,AL ；关位码 MOV CL,0DFH ; 最高位位码；显示子程序 ,5ms MOV BX,OFFSET BUF ；取缓冲区首址 DIS1: MOV AL,[BX] ；取缓冲区数字 MOV AH,00H ；清零 PUSH BX ；压栈 MOV BX,OFFSET DATA1 ；字表首址 ADD BX,AX ；加偏移量 MOV AL,[BX] ；取字形代码 POP BX ；出栈 MOV DX,PB ；字形口 OUT DX,AL ；送字形码 MOV AL,CL ；取位码 MOV DX,PA ；位口 OUT DX,AL ；送位口 PUSH CX ；压栈 流变学实验－-流变仪测动态粘度 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： ? 聚合物熔体动态粘度的测试 胡圣飞编 一实验目的 1．了解旋转流变仪的基本结构、工作原理。 ２．掌握采用旋转流变仪测量聚合物的动态粘度的方法。 二实验仪器 TA旋转流变仪（型号:DHＲ－２）、强制空气加热炉(ＥＴC)、空气压缩机、循环泵槽铜铲、铜刷 三实验材料 高密度聚乙烯圆片（直径2.５mm,厚度１-2mm) 四实验原理 聚合物受外力作用时，会发生流动与变形,产生内应力。流变学所研究的就是流动、变形与应力间的关系。旋转流变仪是现代流变仪中的重要组成部分,它们依靠旋转运动来产生简单剪切流动，可以用来快速确定材料的粘性、弹性等各方面的流变性能。 旋转流变仪一般是通过一对夹具的相对运动来产生流动的。引入流动的方法有两种:一种是驱动一个夹具,测量产生的力矩,这种方法最早是由Couettｅ在1888年提出的,也称为应变控制型,即控制施加的应变,测量产生的应力；另一种是施加一定的力矩，测量产生的旋转速度,它是由Seaｒle于1９１2年提出的，也称为应力控制型，即控制世界的应力,测量产生的应变。实际用于粘度等流变性能测量的几何结构有同轴圆筒（Coueｔte)(见图１)、锥板(见图2)和平行板(见图３）等。本实验主要介绍平行板结构的基本工作原理。 图错误!未定义书签。同轴圆筒结构示意图图2 锥板结构示意图图3 平行板结构示意图 平行板主要用来测量熔体流变性能。平行板主要的优点在于（Coｌlyeｒeｔal. 1９８8，Mａcoｓko1994)： ①平行板间的距离可以调节到很小。小的间距抑制了二次流动,减少了惯性矫正，并通过更好的传热减少了热效应。综合这些因素使得平行板结构可以在更高的剪切速率下使用。 ②平行板结构可以更方便地安装光学设备和施加电磁场。 光栅光谱仪实验报告公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08] 光栅光谱仪的使用 学号 22 学生姓名张家梁 专业名称应用物理学（通信基础科学）所在系（院）理学院 2017 年 3 月 14 日 光栅光谱仪的使用 张家梁 1 实验目的 1. 了解光栅光谱仪的工作原理。 2. 学会使用光栅光谱仪。 2实验原理 1. 光栅光谱仪 光栅光谱仪结构如图所示。光栅光谱仪的色散元件为闪耀光栅。入射狭缝和出射狭缝分别在两个球面镜的焦平面上，因此入射狭缝的光经过球面镜后成为平行光入射到光栅上，衍射光经后球面镜后聚焦在出射狭缝上。光栅可在步进电机控制下旋转，从而改变入射角度和终聚焦到出射狭缝处光线的波长。控制入射光源的波长范围，确保衍射光无级次重叠，可通过控制光栅的角度唯一确定出射光的波长。 光谱仪的光探测器可以有光电管、光电倍增管、硅光电管、热释电器件和 CCCD 等多种，经过光栅衍射后，到达出射狭缝的光强一般都比较弱，因此本仪器采用光电倍增管和 CCD 来接收出射光。 2. 光探测器 光电倍增管是一种常用的灵敏度很高的光探测器，它由光阴极、电子光学输入系统、倍增系统及阳极组成，并且通过高压电源及一组串联的电阻分压器在阴极──打拿极(又称“倍增极”) ──阳极之间建立一个电位分布。光辐射照射到阴极时，由于光电效应，阴极发射电子，把微弱的光输入转换成光电子；这些光电子受到各电极间电场的加速和聚焦，光电子在电子光学输入系统的电场作用下到达第一倍增极，产生二次电子，由于二次发射系数大于 1，电子数得到倍增。以后，电子再经倍增系统逐级倍增，阳极收集倍增后的电子流并输出光电流信号，在负载电阻上以电压信号的形式输出。 CCD 是电荷耦合器件的简称，是一种金属—氧化物—半导体结构的新型器件，在电路中常作为信号处理单元。对光敏感的 CCD 常用作图象传感和光学测量。由于 CCD 能同时探测一定波长范围内的所有谱线，因此在新型的光谱仪中得到广泛的应用。 3. 闪耀光栅 在光栅衍射实验中，我们了解了垂直入射时（Φ=90°）光栅衍射的一般特性。当入射角Φ=90°时，衍射强度公式为 光栅衍射强度仍然由单缝衍射因子和多缝衍射因子共同决定，只不过此时光栅光谱仪的使用(北科大实验报告)
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