第一篇：示波器測電容設(shè)計性實驗教案

《示波器測電容設(shè)計性實驗》教案

指導(dǎo)老師：鐘雙英

教學(xué)目的

1、進一步熟悉數(shù)字示波器的主要技術(shù)性能與使用并利用示波器測電容的容值。

2、觀察RC和RLC串聯(lián)電路暫態(tài)過程，加深對電容充、放電規(guī)律特性的認(rèn)識。

3、學(xué)會用半衰期方法測量RC暫態(tài)過程時間常數(shù)。

4、觀察RLC串聯(lián)電路的諧振現(xiàn)象，用示波器確定諧振頻率。教學(xué)內(nèi)容要求

1、依據(jù)自己的設(shè)計實驗方案，選取兩種不同的方法測量電容的容值。

2、觀察RC和RLC組成的串聯(lián)電路暫態(tài)過程，測量相應(yīng)暫態(tài)過程的時間常數(shù)并與理論值比較。

3、把正弦交流電輸入到RLC組成的串聯(lián)電路時，觀察諧振現(xiàn)象，確定諧振頻率。教學(xué)學(xué)時：6學(xué)時 實驗儀器

雙蹤數(shù)字示波器、多功能信號源、電阻、電容、電感、導(dǎo)線若干 教學(xué)重點

1、RC暫態(tài)過程及RLC串聯(lián)電路諧振現(xiàn)象觀察分析

2、示波器的熟練使用及正確測量數(shù)據(jù)

3、設(shè)計性實驗報告的撰寫及實驗數(shù)據(jù)處理、結(jié)果對比分析。教學(xué)過程

第一次課（3學(xué)時），讓同學(xué)進一步熟悉數(shù)字示波器的主要技術(shù)性能與使用，并根據(jù)實驗室提供的儀器回答預(yù)習(xí)問題及設(shè)計實驗方案。

預(yù)習(xí)問題如下：

1、查閱資料，整理RC、RLC串聯(lián)電路暫態(tài)特性、穩(wěn)態(tài)特性、諧振特性及電容元件在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用。

2、設(shè)計兩種種實驗方法測量給定電容的容值，說明每種方法依據(jù)實驗原理、實驗步驟。

3、在實驗中如何判斷RLC串聯(lián)電路發(fā)生了諧振？為什么？

4、RLC串聯(lián)電路諧振頻率是否依賴電阻R是否影響？改變C是否影響諧振頻率？

5、用示波器如何確定RLC串聯(lián)電路諧振頻率？

6、實驗時有哪些應(yīng)注意的事項？

第二次課（3學(xué)時），自主完成實驗數(shù)據(jù)的測量。

1、依據(jù)自己的設(shè)計實驗方案，選取兩種不同的方法測量電容的容值。

2、觀察RC和RLC組成的串聯(lián)電路暫態(tài)過程，測量相應(yīng)暫態(tài)過程的時間常數(shù)并與理論值比較，測出電容的實驗值。

3、把正弦交流電輸入到RLC組成的串聯(lián)電路時，觀察諧振現(xiàn)象，確定諧振頻率，給出電容的實驗值。設(shè)計性實驗報告要求

1、闡明實驗的研究意義、實驗依據(jù)原理、設(shè)計測量方案和實驗步驟。

2、根據(jù)實驗結(jié)果，比較兩種測量方法的測量精度并與理論值比較，分析誤差來源。

3、總結(jié)實驗結(jié)論和自己的心得體會。

第二篇：課3、《機能實驗學(xué)》教案--設(shè)計性實驗

本科臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)《機能實驗學(xué)》

集體備課教案（3）--“設(shè)計性實驗”

設(shè)計性實驗

（一）教學(xué)內(nèi)容：

1、實驗設(shè)計概論

2、實驗設(shè)計講座 教學(xué)時數(shù)：5學(xué)時 教學(xué)方法：講授、討論 教學(xué)安排：

集中講授，實驗設(shè)計概論（約100分鐘）→ 實驗設(shè)計講座（約100分鐘）→ 學(xué)生討論、提問、教師答疑（約25分鐘）。

實驗設(shè)計概論

§1 概述

﹡機能實驗學(xué)是一門什么課程？基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)范疇？

機能實驗學(xué)是融合傳統(tǒng)的生理學(xué)、病理生理學(xué)和藥理學(xué)三門實驗內(nèi)容為一體的新型課程，是實驗 性很強的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程。﹡實驗教學(xué)的主要手段？

人體實驗：有一定局限性

動物實驗：主要是應(yīng)用模擬人類疾病的動物模型進行實驗研究，是生命科學(xué)領(lǐng)域研究正常機體機能代謝規(guī)律、疾病發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)歸以及藥物作用和機制的主要手段。﹡實驗教學(xué)的主要目的？

培養(yǎng)學(xué)生動手能力、科學(xué)思維及創(chuàng)新能力。﹡實驗教學(xué)的主要內(nèi)容？

基礎(chǔ)性實驗：掌握基本實驗技術(shù)及儀器，設(shè)備的使用，培養(yǎng)動手能力。

綜合性實驗：促進各學(xué)科知識的融會貫通。

設(shè)計性實驗：掌握基本的科研工作方法。§2 設(shè)計性實驗

給定實驗?zāi)康囊蠛蛯嶒灄l件，由學(xué)生自行設(shè)計實驗方案并加以實現(xiàn)的實驗。

以學(xué)生為主，導(dǎo)師帶教，學(xué)生自己選擇題目、開題設(shè)計、實施實驗、觀察記錄、論文答辯等，即 創(chuàng)設(shè)“發(fā)現(xiàn)情景”，培養(yǎng)學(xué)生個性，讓學(xué)生積極主動的去探索未知世界。﹡實驗設(shè)計目的

1、充分認(rèn)識實驗在科學(xué)理論產(chǎn)生和發(fā)展中的作用。

2、培養(yǎng)創(chuàng)新能力

3、培養(yǎng)一定的科研能力 ﹡實驗設(shè)計三個基本要素

1、處理因素：

2、受試對象：

3、實驗效應(yīng)：

如：觀察巰甲丙脯酸對腎性高血壓大鼠的療效（動脈血壓變化是實驗效應(yīng)）﹡實驗設(shè)計的基本原則

1、對照原則：可使處理因素和非處理因素的差異有一個科學(xué)對比。

空白對照 標(biāo)準(zhǔn)對照 處理對照 自身對照

2、重復(fù)原則

3、隨機原則 ﹡實驗設(shè)計的基本程序

1、準(zhǔn)備工作:廣泛收集閱讀資料；設(shè)想立題方向。

2、選題（立題）：

3、設(shè)計實驗方案：

4、可行性分析和預(yù)實驗：

5、正式實驗：

6、整理、分析實驗結(jié)果；

7、完成論文 ﹡選題前的準(zhǔn)備工作

1、提出問題：

2、建立假說：主要查閱文獻(xiàn)、提出問題的創(chuàng)新點、國內(nèi)外有關(guān)動態(tài)、注意別人如何建立假說、技 術(shù)路線、綜述、立工作假說。

3、占有充分資料

第一 初步選定一個研究方向或題目 第二 整理資料,理出資料之間的關(guān)系 第一手資料 原文； 第二手資料 綜述； 第三手資料 教科書及現(xiàn)場調(diào)查 ﹡應(yīng)用文獻(xiàn)資料

文獻(xiàn)是知識的寶庫,匯集和保存了人類創(chuàng)造的精神財富.它在實踐上的傳遞,實現(xiàn)了時

代與人之間的文化集成和發(fā)展,它在實踐上的傳播,促進了當(dāng)代人的信息,技術(shù)交流與共享,加速了社會的進步.文獻(xiàn)記載著研究成果,從事研究的人和時間,使后人了解某一研究的起源,發(fā)展,在借鑒的基礎(chǔ)上發(fā)展,創(chuàng)新.加速科研工作的進程 ﹡文獻(xiàn)檢索的作用

Ⅰ “橋梁”作用:文獻(xiàn)檢索是連接文獻(xiàn)生產(chǎn)者與文獻(xiàn)需求之間的橋梁,也是當(dāng)代人繼承前人的知識進行創(chuàng)新的橋梁

Ⅱ “鑰匙”作用:文獻(xiàn)信息是知識的寶庫,檢索工具就是啟動科學(xué)研究工作的鑰匙.Ⅲ 節(jié)約作用

Ⅳ 導(dǎo)向作用 ﹡文獻(xiàn)與情報資料的搜集

文獻(xiàn)與資料種類與來源：

書籍-----教科書、論著、專著

報紙----快、新

期刊-----發(fā)行周期短、內(nèi)容新穎、論述深入、發(fā)行數(shù)量大、影響面廣、反應(yīng)當(dāng)前最高研究水平

專利文獻(xiàn)---含有極為豐富的技術(shù)研究用的資料

科技報告和政府出版物---涉及尖端科技的最新課題正在進行的科研項目情報

學(xué)位論文---有一定的獨創(chuàng)性見解

學(xué)術(shù)會議文獻(xiàn) 第三 提出假說

從實驗觀察的事實出發(fā)，通過概念、判斷、推理。對所探索的問題提出初步的、推斷性的、帶有 假定意義的理論解釋。符合實際、具備條件 第四 著手設(shè)計一個能證實假說的實驗 選 題 ： ?

提出問題往往比解決一個問題更重要

? ? ? 針對教材內(nèi)容 簡單易行

情況明、起點高、新意強、思路好

﹡設(shè)計性選題參考方向:

1、對原有實驗方法的改進。

2、建立一種新的動物模型及評價該模型的指標(biāo)。

3、探討體液因子的作用。

4、研究某種藥物的作用機制。

5、治療某種疾病或病理過程的新方法。

選題的原則：需要性原則、創(chuàng)新性原則、科學(xué)性原則、可行性原則、效益性原則 第一 需要性原則

1.考慮課題的價值----科學(xué)價值、實用價值、經(jīng)濟價值 2.近期需要與長遠(yuǎn)需要的的關(guān)系

3.正確處理基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)研究的關(guān)系 第二 創(chuàng)造性原則

1.選擇應(yīng)用技術(shù)研究課題，要考慮課題能否成為新發(fā)明或技術(shù)革新根據(jù)的可能性 2.對于基礎(chǔ)理論研究課題要考慮所選課題能否導(dǎo)致重大發(fā)現(xiàn)和理論創(chuàng)新的可能性。

3.以新的觀點、新的角度、新的水平、新的方法等選擇一些繼承發(fā)展、革新,創(chuàng)造性的研究課題 人無我有，人有我多，人多我新 第三 科學(xué)性原則

基礎(chǔ)理論研究及應(yīng)用技術(shù)研究的課題的選擇和確立，都必須有一定的事實根據(jù)或科學(xué)理論根據(jù)。第四 可行性原則

1.正確評價研究者的知識結(jié)構(gòu)和水平，以及研究能力、思維能力及個人的興趣 2.正確評價客觀條件是否具備 3.發(fā)揮主觀能動性，積極創(chuàng)造條件 第五 效益性原則

* 社會效益 * 經(jīng)濟效益 * 科技本身的效益 * 生態(tài)效益

﹡選題常出現(xiàn)的問題： 貪大求全 題目選得過大 手段方法定的過高，甚至脫離現(xiàn)實和客觀條件 ﹡實驗設(shè)計

科研課題的實施方案與總體設(shè)計（實驗設(shè)計書）? ? ? ? ? ? ? ? 課題名稱 立題依據(jù) 采用的材料方法 研究指標(biāo) 進度安排 預(yù)期結(jié)果 注意事項 參考文獻(xiàn)

符合現(xiàn)有條件：常用的藥品試劑、實驗對象、儀器設(shè)備 ﹡實驗與觀察

預(yù)實驗：預(yù)實驗是保證正式實驗成功的重要環(huán)節(jié)，以較少的受試對象，對實驗標(biāo)本進行觀察，對主要實驗方法和步驟進行初步演示，調(diào)控處理因素的強弱，確定藥物劑量等。

正式實驗：嚴(yán)格按照預(yù)實驗確定的步驟和條件進行。

觀察、記錄實驗結(jié)果

﹡實驗結(jié)果的處理分析 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 統(tǒng)計分析

按照統(tǒng)計學(xué)設(shè)計要求，對收集資料進行統(tǒng)計描述與統(tǒng)計推斷。排除偶然，發(fā)現(xiàn)必然。

根據(jù)局部樣本結(jié)果，引出普遍結(jié)論。

對所得的實驗結(jié)果進行討論、分析并總結(jié)結(jié)論，撰寫論文。論文答辯 論文題目 研究目的 立題依據(jù) 研究方法

研究內(nèi)容及對象、標(biāo)本來源、病理診斷、試劑及其來源、儀器、切片、方法、設(shè)立對照、結(jié)果﹡完成論文與答辯

如1：研究鼻咽癌與EB病毒的關(guān)系

判定、統(tǒng)計學(xué)分析、實驗步驟、工作計劃、經(jīng)費預(yù)算、質(zhì)量控制、科研假設(shè)及預(yù)期結(jié)果、參考文獻(xiàn)等，最后寫出論文。

如1：研究肝癌的形態(tài)學(xué)改變

由學(xué)生寫出開題報告，開題報告包括：論文題目、研究目的、立題依據(jù)、研究方法、研究內(nèi)容及對象、標(biāo)本來源、病理診斷、試劑及其來源、儀器、切片、方法、設(shè)立對照、結(jié)果判定、統(tǒng)計學(xué)分析、實驗步驟、工作計劃、經(jīng)費預(yù)算、質(zhì)量控制、科研假設(shè)及預(yù)期結(jié)果、參考文獻(xiàn)等，最后寫出論文。

實驗設(shè)計講座

1.設(shè)計性實驗定義及開設(shè)目的

所謂設(shè)計性實驗是指學(xué)生根據(jù)給定的實驗任務(wù),自行設(shè)計實驗方案、組織實驗系統(tǒng)、獨立進行操作并得出結(jié)果的實驗, 旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神、提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。2.設(shè)計性實驗的特點(1)實驗技能的綜合性(2)實驗操作的獨立性(3)實驗過程的研究性

3.如何進行設(shè)計性實驗（圖示）(1)選題：目前，由教師選 本學(xué)期開設(shè)6個設(shè)計性實驗：

①.證明氯丙嗪對體溫的影響伴隨環(huán)境溫度而變 ②.艷山姜的促胃腸動力作用 ③.不同給藥途徑對藥物作用的影響 ④.乙醇的毒性研究與時辰關(guān)系 ⑤失血性休克病理模型的復(fù)制 ⑥高鉀血癥病理模型的復(fù)制(2)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)文獻(xiàn)資料

查閱文獻(xiàn)目的：了解前人工作，了解研究進展?fàn)顩r。文獻(xiàn)類型：實驗教材，工具書，國內(nèi)外期刊

查閱方法：實驗教材，《藥理學(xué)實驗》等，看目錄期刊，查近10年的文獻(xiàn)，一般用關(guān)鍵詞查 校園網(wǎng)中文電子期刊（CNKI）及英文EBSCO查閱簡介：登陸校園網(wǎng)，點擊“圖書館”

閱讀整理文獻(xiàn)：總結(jié)研究進展?fàn)顩r，為自己設(shè)計路線提供思路。(3)根據(jù)實際，設(shè)計實驗方案

設(shè)計實驗方案要求：方案必須切合實際，具有可操作性；盡量選擇試劑易得，節(jié)省動物、操作簡易的方案。

科研設(shè)計的基本要素：

受試對象：受試對象是指接受實驗的動物或人，亦稱實驗對象，研究對象或觀察對象。

處理因素： 就是為了不同的研究目的，加給研究對象以理、化的或生物的各種條件被稱為處理因素。實驗效應(yīng) ：處理因素作用于受試對象所顯示出的結(jié)果被稱為效應(yīng)。科研設(shè)計的基本原則：

隨機化的原則 ：消除或減少組間的人為誤差。對照的原則：消除和減少實驗誤差。

重復(fù)的原則： 保證科研成果可靠性的重要措施。(4)制定實驗實施方案 按所設(shè)計的方案，制定實施細(xì)則(a)(b)列出所需動物、試劑，實驗儀器；

按照設(shè)計的需要，計算動物、試劑等使用量；

(d)制定自己的“實驗指導(dǎo)”，如，試劑規(guī)格？動物種屬？實驗方法？分組？結(jié)果判斷？數(shù)據(jù)處理。實驗實施細(xì)則要達(dá)到進實驗室后依靠它，就可順利實驗的地步。方案一般需經(jīng)過教師認(rèn)可。(5)實驗實施方案論證（設(shè)計書、PPT報告）采取課堂討論的方式進行：

1.陳述方案：每組派一名代表陳述本組的實驗方案,注意突出自己方案的優(yōu)勢和創(chuàng)新點;2.討論：大家對該組的實驗方案進行分組討論，指出該方案存在的問題和實施中可能遇到的困難，并盡可能提出自己的解決辦法;3.總結(jié):指導(dǎo)老師對陳述的方案和討論的情況進行總結(jié),并提出方案的修改意見;4.修改:每組根據(jù)討論中存在的問題,修改自己的方案,并經(jīng)指導(dǎo)老師同意后,最終確定自己的實驗方案。

(6)實施實驗：根據(jù)自己的實驗方案，進實驗室實施實驗。(7)總結(jié)實驗結(jié)果，寫出報告。

報告內(nèi)容應(yīng)含有300字左右的文獻(xiàn)總結(jié)及你選擇設(shè)計方案的根據(jù)。組織對設(shè)計性實驗結(jié)果進行交流。設(shè)計性實驗交流報告的PPT： 4.本學(xué)期設(shè)計性實驗要求 時間 任務(wù)

9.28 實驗設(shè)計概論 選題和查閱文獻(xiàn)師生討論 10.28 上交設(shè)計書和PPT報告 11.9 開題報告

11.30 上交修改設(shè)計書，制定實驗實施方案 12.7 實驗設(shè)計驗證 12.20 上交實驗研究論文 機能實驗學(xué)實驗設(shè)計項目申請書

一、立論依據(jù)及意義

二、研究方案

三、所需的儀器、器械、藥品試劑、動物等

四、預(yù)期結(jié)果與結(jié)論

五、參考文獻(xiàn)：

六、教師評議

實驗論文報告要點

實驗報告應(yīng)包括以下部分：

1、研究背景及研究目的；

2、實驗設(shè)計；

3、實驗方法；

4、實驗結(jié)果；

5、分析討論；

6、結(jié)論；

7、參考文獻(xiàn) ? ? 采用列表或繪圖展示實驗數(shù)據(jù)。

分析討論應(yīng)結(jié)合國內(nèi)外文獻(xiàn)報道有關(guān)進展進行。

研究論文的書寫

一、題目

題目應(yīng)包括被試因素、受試對象、試驗效應(yīng)及變化特點等。力求準(zhǔn)確概括論文的性質(zhì)、內(nèi)容以及創(chuàng)新之處，關(guān)鍵詞匯使用要恰當(dāng)。? ? ? ? ? ? ? ? 題目字?jǐn)?shù)一般為20～30個字或100個英文印刷符號以內(nèi)。摘要可置于論文的開始，構(gòu)成研究論文的一部分。

要求緊扣主題，觀點鮮明，簡單扼要，重點突出，充分體現(xiàn)本研究的創(chuàng)新之處，一般為100～摘要的寫作多采用結(jié)構(gòu)式，包括目的（objective或aim）、方法（methods）、結(jié)果（results）關(guān)鍵詞也稱主題詞或索引詞，可以是單詞或短語，列出關(guān)鍵詞便于圖書索引與讀者檢索。敘述與主題相關(guān)的已知的一般知識開始，進入該主題特定領(lǐng)域研究現(xiàn)狀，然后提出本論文要解引言的字?jǐn)?shù)為300～600字，約占全文的1/10。引言不同于摘要，本文的結(jié)論不列在引言中。

二、摘要與關(guān)鍵詞

300字。

與結(jié)論（conclusions）。

三、引言 決的問題。

四、材料與方法

1、受試對象：說明動物的來源、性別、體重、年齡、飼養(yǎng)條件、健康情況。

2、試驗材料：所用化學(xué)藥品、實驗儀器（名稱、來源、規(guī)格、批號等）。

3、被試因素：描述被試因素與受試對象的組合原則，對照設(shè)置、被試因素作用的方法、時間與強度等。

4、觀察指標(biāo)與實驗步驟：說明觀察指標(biāo)的種類、特點、處理過程和測定方法等，并按實驗過程和先后順序逐一介紹。

5、統(tǒng)計學(xué)數(shù)據(jù)處理：統(tǒng)計量的表示方法如平均值±標(biāo)準(zhǔn)差；差異顯著性檢測方法及其評定標(biāo)準(zhǔn)。

五、結(jié)果

1、文字描述

2、以表格或圖提供具體數(shù)據(jù)

表格的制作 一般采用“三線表”，即頂線、標(biāo)目線和底線三條橫線構(gòu)成欄頭、表身。一般行頭標(biāo)示組別，欄頭標(biāo)示反應(yīng)指標(biāo)。表格應(yīng)有序號與表題。表底下方可加必要的注釋。

圖的繪制 一般以柱形圖高度表達(dá)非連續(xù)性資料的大小，以線圖、直方圖或散點圖表達(dá)連續(xù)性或計量資料的變化，以點圖表示雙變量之間的關(guān)系。

六、討論 ? ? 討論是對實驗結(jié)果進行論證、分析，是論文學(xué)術(shù)水平的反映。

一般包括對引言中所提出的問題進行回答、論證與解釋；并突出本項研究工作的創(chuàng)新點和客觀評價研究方法或結(jié)果的局限性與不一致性。

七、參考文獻(xiàn) ? 選擇參考文獻(xiàn)一般應(yīng)遵循有效、易獲得以及新而精的原則。

設(shè)計性實驗

（二）教學(xué)內(nèi)容：設(shè)計性實驗開題報告 教學(xué)時數(shù)：7學(xué)時 教學(xué)安排：

1、實驗設(shè)計概論和實驗設(shè)計講座后，全班學(xué)生按實驗小組進行立題、查閱文獻(xiàn)、設(shè)計實驗方案。2、4周后學(xué)生上交設(shè)計性實驗申請書、實施方案和PPT報告。

3、指導(dǎo)教師審閱、批改學(xué)生上交的材料，并及時把意見反饋給學(xué)生。

4、學(xué)生修改設(shè)計性實驗申請書、實施方案和PPT報告。

5、指導(dǎo)教師再閱學(xué)生修改后的材料，提前了解相關(guān)資料，以便學(xué)生開題報告時答疑和評議。

6、開題報告時（再隔4周后），每個小組派一名代表陳述本組的實驗方案（約15分鐘），學(xué)和指導(dǎo)教師的提問進行答辯。指導(dǎo)教師填寫所負(fù)責(zé)實驗組的實驗設(shè)計和開題報告的評議表。

設(shè)計性實驗

（三）教學(xué)內(nèi)容：實驗設(shè)計驗證 教學(xué)時數(shù)：7學(xué)時 教學(xué)安排：

學(xué)生按實驗小組對選定的設(shè)計方案實施驗證。項目負(fù)責(zé)教師指導(dǎo)學(xué)生實驗。

課后每組學(xué)生完成1份實驗設(shè)計論文，每位學(xué)生1份心得體會。

并對同

第三篇：基于LABVIEW虛擬示波器設(shè)計

摘 要

隨著電子計算機技術(shù)和軟件開發(fā)技術(shù)的日新月異，電子計算機在數(shù)據(jù)的實時分析和處理，顯示，存貯等方面的優(yōu)勢與傳統(tǒng)的儀器相比越來越明顯。與此同時，隨著計算機性價比的不斷提升，傳統(tǒng)儀器的價格又長期居高不下，再加上傳統(tǒng)儀器的功能單一，發(fā)展虛擬儀器已經(jīng)成為一個不可阻擋的歷史潮流。美國NI公司在這種大環(huán)境下，率先發(fā)起了對虛擬儀器的研究開發(fā)，推出了Labview軟件開發(fā)平臺。

本課題在掌握了虛擬儀器的基本結(jié)構(gòu)及信號處理的相關(guān)知識基礎(chǔ)之上，設(shè)計了一套虛擬示波器。對虛擬儀器的概念，結(jié)構(gòu)，發(fā)展趨勢進行了相關(guān)分析。介紹了與信號處理相關(guān)的基礎(chǔ)知識，主要是傅里葉變換。虛擬儀器主要由硬件和軟件兩個部分構(gòu)成。本文對虛擬示波器的硬件即數(shù)據(jù)采集卡進行了初略的介紹，對其軟件部分進行了詳細(xì)研究。在此基礎(chǔ)上完成了頻譜分析模塊，存儲模塊，顯示模塊，濾波模塊，測量模塊的設(shè)計。

美國國家儀器公司NI提出的虛擬測量儀器（VI）概念，引發(fā)了傳統(tǒng)儀器領(lǐng)域的一場重大變革，使得計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得以長驅(qū)直入儀器領(lǐng)域，和儀器技術(shù)結(jié)合起來，從而開創(chuàng)了“軟件即是儀器”的先河。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器，虛擬示波器，頻譜分析，數(shù)據(jù)采集

目 錄

1、研究背景......................................................................................1

1.1虛擬示波器的特點.................................................................................1 1.2虛擬示波器的結(jié)構(gòu)..................................................................................1

2、課題方案......................................................................................1

2.1實驗?zāi)康?................................................................................................2 2.2實驗?zāi)繕?biāo).................................................................................................2

3、研究思路和方法..........................................................................3

3.1實驗內(nèi)容和步驟.....................................................................................3 3.2單元設(shè)計模塊..........................................................................................3 3.3波形圖......................................................................................................8

4、前面板界面設(shè)計........................................................................11

5、程序框圖設(shè)計.........................................................................................12

6、程序運行情況............................................................................13

7、心得體會....................................................................................14 參考文獻(xiàn)..........................................................................................15

電氣工程實踐課程設(shè)計報告

1、研究背景

1.1虛擬示波器的特點

通用硬件平臺確定后，由軟件取代傳統(tǒng)儀器中的硬件來完成和擴展儀器的功能，增強一起的性能。儀器的功能是用戶根據(jù)需要由軟件設(shè)計和定義的，可以靈活方便地定制儀器，滿足用戶的特殊需要。具有良好的用戶接口其用戶接口類似于傳統(tǒng)儀器的面板，包括按鈕、旋鈕、圖形顯示組件、控制組件等。通過鼠標(biāo)和鍵盤向程序輸入數(shù)據(jù)，操作結(jié)果由軟件在計算機屏幕上生成。編程方式簡單、直觀采用圖形語一言(G語言)、圖標(biāo)和聯(lián)機代替文本形式編寫程序，是對具體編程問題的圖形化解決方案

研制周期較傳統(tǒng)儀器大為縮短。虛擬儀器開放、靈活，可與計算機同步發(fā)展，可與網(wǎng)絡(luò)周邊設(shè)備互聯(lián)。具有層次結(jié)構(gòu)和 提供程序調(diào)試功能程序調(diào)試工具包括在源代碼中可以設(shè)置斷點，可以單步執(zhí)行，也可以啟動。

1.2虛擬示波器的結(jié)構(gòu)

虛擬儀器是現(xiàn)代儀器技術(shù)和計算機技術(shù)深層次結(jié)合的產(chǎn)物，是計算機輔助測試（CAT）領(lǐng)域的一項重要技術(shù)。隨著計算機、儀器和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷完善虛擬示波器的構(gòu)成：

主要由計算機，儀器硬件（如數(shù)據(jù)采集卡）和應(yīng)用軟件構(gòu)成。

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2、課題方案

2.1實驗?zāi)康?/p>

1、通過實驗進一步加深對通用雙通道示波器進行時間和頻率測量原理的理解。

2、掌握常用的幾種示波器頻率測量的方法。

3、通過該仿真實驗熟悉虛擬儀器技術(shù)——LABVIEW的簡單編程方法。

2.2實驗?zāi)繕?biāo)

通過實驗，初步了解虛擬儀器的概念，基本掌握labview的操作方法，掌握各種控件和編程函數(shù)的用法。以labview為操作環(huán)境，創(chuàng)建示波器vi，能夠?qū)Σ煌l率的輸入信號進行清晰的輸出波形顯示。連續(xù)、定時采集一個電壓信號可顯示電壓的峰值、平均值、可顯示電壓的峰值、平均值。具有數(shù)據(jù)存儲、回放功能、4主要功能。運行、停止、可顯示兩路以上圖形x,y軸調(diào)整。測量:頻率，周期，幅值，上升時間，占空比等參數(shù)。

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3、研究思路和方法

3.1實驗內(nèi)容和步驟

（1）自己編寫LABVIEW仿真信號源實驗程序，要求可以產(chǎn)生方波、直流、正弦波、三角波、鋸齒波等多種波形，而且要求各種波形的參數(shù)可調(diào)、可控。

（2）利用LABVIEW中的XY圖形顯示器，在X、Y輸入端輸入不同的信號波形組合，觀察現(xiàn)實的圖形。

（3）利用LABVIEW中的XY圖形顯示器，在X、Y輸入端輸入頻率不同的正弦信號波形（保持幅度和相位相同），觀察圖形并記錄入下表中，計算頻率比。

3.2單元設(shè)計模塊

（1）信號產(chǎn)生

信號的產(chǎn)生由兩個仿真信號組成，兩個仿真信號有頻率，幅度，相位三個參數(shù)調(diào)整仿真信號。仿真信號是輸入ExpressVI的子程序，此子程序能夠仿真正弦波，方波，三角波，鋸齒波等多種波形。如圖3.2.1.1所示是程序框圖中的兩個仿真信號產(chǎn)生子程序，如圖3.2.1.2所示是前面板的調(diào)制仿真信號參數(shù)。

圖3.2.1.1

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圖3.2.1.2

（2）波形圖

由兩個仿真信號組成的波形圖。在前面板中，波形圖右上角分別為為仿真信號1的顏色和波形，仿真信號2的顏色和波形。波形圖下邊X軸為時間軸，波形圖下邊Y軸為幅值軸。如圖所示3.2.2.1所示為程序框圖中的波形圖。如圖3.2.2.2所示為前面板的波形圖顯示。

圖3.2.2.1

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圖3.2.2.2

（3）創(chuàng)建XY圖

由兩個波形圖分別作為XY圖的時間X軸，幅值Y軸，兩個仿真信號組成波形，后接XY圖顯示控件，觀察波形變化。此子VI為基礎(chǔ)軟件包的創(chuàng)建XY圖。如圖3.2.3.1所示為程序框圖的創(chuàng)建XY圖模塊和XY圖顯示模塊。如圖3.2.3.2所示為前面板的XY圖顯示控件。

圖3.2.3.1

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圖3.2.3.2

（4）信號收集和計算統(tǒng)計

信號收集信號是收集波形圖的數(shù)據(jù)，再把采集信號經(jīng)過統(tǒng)計，后計算出平均值，最大值，最小值，范圍的數(shù)據(jù)，并通過顯示控件顯示出來。信號收集器和統(tǒng)計分別是基礎(chǔ)軟件包的子VI，完整版開發(fā)系統(tǒng)的子VI，如圖3.2.4.1所示為程序框圖的信號收集和計算統(tǒng)計模塊，及四個數(shù)據(jù)顯示控件模塊，如圖3.2.4.2所示為前面板的4個顯示控件。

圖3.2.4.1

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圖3.2.4.2

（5）while循環(huán)結(jié)構(gòu)

while循環(huán)是一種結(jié)構(gòu)，把停止設(shè)置為條件端子，如果想要讓程序停止工作，只需在停止按鈕上選中，這樣，程序就會經(jīng)過while循環(huán)停下來。如圖3.2.5.1所示為程序框圖中的while循環(huán)，如圖3.2.5.2所示為前面板的停止按鈕。

圖3.2.5.1

圖3.2.5.2

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3.3波形圖

直流和三角波

正弦波（相位0）和正弦波（相位0）

正弦波（相位0）和正弦波（相位90）

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方波和方波

方波和三角波

鋸齒波和正弦波

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方波和正弦波

水平偏轉(zhuǎn)通道（X通道）的作用是產(chǎn)生一個與時間成線性關(guān)系的電壓，并加到世博管的X偏轉(zhuǎn)板上，使電子射線沿水平方向線性的偏移，形成時間基線。

垂直通道（Y通道）的任務(wù)是檢測被觀察信號，并將它無失真或失真很小地傳輸?shù)绞静ü艿拇怪逼D(zhuǎn)板上，同時為了與水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)配合工作，要將被測信號進行一定的延遲。

經(jīng)過上述直流和三角波，正弦波（相位0）和正弦波（相位0），正弦波（相位0）和正弦波（相位90），方波和方波，方波和三角波，鋸齒波和正弦波，方波和正弦波七個波形的輸入，觀察波形圖和XY圖，所得結(jié)果可知fx/fy的值與縱軸方向波形與縱軸的最多交點個數(shù)，與橫軸方向波形與橫軸的最多交點個數(shù)之比。

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4、前面板界面設(shè)計

如圖4.1所示，前面板的布局為左邊一列是兩個仿真波形的調(diào)制參數(shù)，分別是頻率，幅度，相位三個參量，上邊一行排列的是波形圖的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，分別為平均值，最大值，最小值，范圍四個顯示數(shù)據(jù)，左邊的波形圖為兩個仿真信號波形的疊加顯示，其X軸為時間，Y軸為幅值。右邊為以仿真信號1為X軸，以仿真信號2為Y軸的XY圖。右上角為while循環(huán)的停止按鈕。

圖4.1

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5、程序框圖設(shè)計

如圖5.1所示，程序框圖遵從從左至右的原則，左邊衛(wèi)仿真信號參數(shù)的調(diào)制，控制波形的各個參量輸入，中間為產(chǎn)生波形的波形圖，波形圖為兩個仿真信號波形的疊加顯示，下邊為創(chuàng)建XY圖的程序，再接入XY圖顯示控件。上邊為信號收集器，再接入統(tǒng)計模塊，計算出平均值，最大值，最小值，范圍的數(shù)據(jù)。

圖5.1

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6、程序運行情況

如圖6.1所示，仿真信號1為頻率150，幅度6，相位0的方波信號，仿真信號2為頻率60，幅度2，相位0的正弦波信號，在波形圖中，平均值為0，最大值為6，最小值為-6，范圍為12。

圖6.1

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7、心得體會

通過這次labview的課程設(shè)計，具體的來說我掌握了了公式節(jié)點的用法；濾波器的用法；圖形編輯器的用法和子VI的建立過程及調(diào)用；掌握了while循環(huán)、for循環(huán)、條件結(jié)構(gòu)循環(huán)的用法；初步了解了順序結(jié)構(gòu)的用法；了解了數(shù)據(jù)采集的基本知識；熟悉了寫入測量文件及保存數(shù)據(jù)的基本操作、程序調(diào)試過程中的單步執(zhí)行、斷點設(shè)置以及探針工具的使用方法、延時程序的調(diào)用方法等等。

我明白了課堂中學(xué)習(xí)到的知識得到運用，課堂學(xué)的東西遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實際應(yīng)用，我深刻的知道實驗對于理論知識的升華的重要性。在今后的求學(xué)過程中，注重對自己動手能力的培養(yǎng)，全面發(fā)展自己，做個真正意義上的大學(xué)生。

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參考文獻(xiàn)

[1] 楊樂平，李海濤，楊磊編著.LabVIEW程序設(shè)計與應(yīng)用（第二版）.北京：電子工業(yè)出版社，2007

[2] 劉君華主編.基于LabVIEW的虛擬儀器設(shè)計.北京：電子工業(yè)出版社，2003

[3] 黃松林，吳靜編著.虛擬儀器設(shè)計教程.北京：清華大學(xué)出版社，2008 [4] 陸綺榮編著.基于虛擬儀器技術(shù)個人實驗室的構(gòu)建.北京：電子工業(yè)出版社

1

第四篇：虛擬示波器設(shè)計報告

虛擬示波器設(shè)計報告

題目：雙通道示波器姓名:學(xué)號：班級：

．

簡介：

虛擬儀器(VI-ViItuaIInstrument)是指通過應(yīng)用程序?qū)⑼ㄓ糜嬎銠C與功能化硬件結(jié)合起來，用戶可通過友好的圖形界面操縱計算機，就像在操縱自己定義、自己設(shè)計的單個儀器一樣，從而完成對被丈量的采集、處理、分析、判定、顯示、數(shù)據(jù)存儲等。在這種儀器系統(tǒng)中，各種復(fù)雜測試功能、數(shù)據(jù)分析和結(jié)果顯示都完全由計算機軟件完成，在很多方面較傳統(tǒng)儀器有無法相比的優(yōu)點，如使用靈活方便、測試功能豐富、價格低廉、一機多用等，這些使得虛擬儀器成為未來電子丈量儀器發(fā)展的主要方向之一。

一．設(shè)計題目: 雙通道虛擬示波器 二．設(shè)計目的: 通過實驗，初步了解虛擬儀器的概念，基本掌握labview2013的操作方法，掌握各種控件和編程函數(shù)的用法。以labview2013為操作環(huán)境，創(chuàng)建示波器vi，并實現(xiàn)一定的功能。

三.設(shè)計要求: 運用labview2013軟件，創(chuàng)建一個虛擬雙通道示波器VI，并實現(xiàn)以下功能：

(1)熟悉labview的編程環(huán)境并掌握虛擬儀器的使用。(2)用labview軟件制作虛擬示波器，以實現(xiàn)示波器的

各種功能。

(3)利用板卡將數(shù)據(jù)采集回并顯示。

（4）數(shù)據(jù)可存儲回放

四.設(shè)計思想

虛擬示波器是由信號調(diào)理器，PCI總線的數(shù)據(jù)采集卡組成的外部采集系統(tǒng)加上軟件構(gòu)成的分析處理系統(tǒng)組成。被測信號送到信號調(diào)理電路，進行隔離、放大、濾波整流后送數(shù)據(jù)采集卡進行A/D轉(zhuǎn)換，最后由控制軟件對測試信號進行數(shù)據(jù)處理，完成波形顯示，參數(shù)測量、頻譜分析等功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1顯示

圖1

五．設(shè)計實現(xiàn)過程

啟動LabVIEW8.5,進入程序運行界面，進入程序框圖，擊右鍵進行選擇：

1．面板的設(shè)計

將文字，旋鈕的指示的顏色通過屬性進行修改，使其美觀，再將面板上的各控件布置整齊，使其大方。總是，只需

使前面板美觀，整齊，大方！

在前面板中，擊右鍵，從Express中的數(shù)值輸入控件中，選擇旋鈕輸入控件（如圖2），在前面板生成一個相應(yīng)的控件，左鍵點住這個控件，同時按住Ctrl鍵不放，一次拖動復(fù)制兩個旋鈕，并分別命名為“幅值1”、“幅值2”、用同樣的方法生成兩個轉(zhuǎn)盤并命名為“頻率1”、“頻率2”，三向開關(guān)控件放在前面板中，它對應(yīng)的標(biāo)簽值有三個，即自上而下分別是通道A&B，通道B，通道A，參數(shù)旋鈕如圖示：

圖2

通道：

圖3

考慮到各參數(shù)的物理特性和對圖形顯示的影響，將其屬性分別設(shè)置，例如對最大值和最小值的設(shè)置，對外觀的設(shè)計等。

圖4

前面板整體結(jié)構(gòu)圖如下：

圖5

2．程序圖的設(shè)計（1）通道0的設(shè)計

①在程序框圖頁面右擊選執(zhí)行過程控制 →條件結(jié)果和while循環(huán)

②在程序框圖中右擊選信號處理→波形生成→信號仿真，進行屬性設(shè)置

③分別設(shè)置數(shù)值作為信號仿真頻率和幅值的輸入并連接。

圖6（2）同理，可以完成通道1的程序設(shè)計

圖7

（3）通道2即雙通道的程序設(shè)計

圖8 在默認(rèn)頁把通道1和通道2的程序設(shè)計進行合并，并將通道選擇按鈕、左右平移和上下平移按鈕接入條件結(jié)構(gòu)（4）在前面板運行此程序，看是否出現(xiàn)預(yù)期的結(jié)果，如出現(xiàn)錯誤進行調(diào)整(通道選擇，頻率和幅值的調(diào)整)，直至正常。（5）進行數(shù)據(jù)采集的設(shè)計

在程序框圖中右擊，選輸入→DAQ，input→在程序框圖中右擊選輸入找出DAQ，用兩個，雙擊進行屬性設(shè)置；具體設(shè)置如下：

圖9 雙擊進行屬性設(shè)置，在輸入選a0,a1,即得，通過其便可將所產(chǎn)生的信號送入采集卡，在第二個DAQ也雙擊得 到

選a0,a1及連續(xù)信號得，并進行采樣頻率,采樣點數(shù)的輸入控件設(shè)置，便可將信號從數(shù)據(jù)卡中信號輸出，通過波形圖便可驗證所產(chǎn)生信號的實用性。

（6）DAQ數(shù)據(jù)采集卡的使用

參考模擬信號生成之后，利用數(shù)據(jù)采集卡對其信號進行采集，步驟是在程序框圖中擊右鍵（Acquire Signals），選

擇“Analog Input→Voltage”單，在函數(shù)選板的“輸入”子目錄中打開“DAQ Assistant”，然后配置采集信號類單擊進入，再選擇“Dev1(PCI-6221)→ai0,ai1” 單擊“Finish”，進入配置選板，選擇“Terminal Configuration→RSE”,再“Timing settings”中設(shè)置“Acquisition Mode→Continuous Samples”然后單擊“Run”看是否能夠采集到信號，若不能，再重復(fù)上述步驟，直至能采集到信號才完成通道配置。并且加上一個“采樣點數(shù)和采樣頻率”，信號采集通道完成，接著用一個拆分信號將信號拆分，并與條件語句相連，配置信號采集通道完成。（圖8）

圖10

（7）數(shù)據(jù)的統(tǒng)計

在后面板中，擊右鍵，從Express中的信號分析控件中，選擇旋分析控件，在后面板面板生成一個相應(yīng)的控件，雙擊這個控件得到配置統(tǒng)計界面，選擇相應(yīng)的選項。

圖11

后面板整體結(jié)構(gòu)圖如下：

圖12

圖13（7）程序結(jié)束，保存文件，關(guān)閉電源。

六、調(diào)試及顯示

打開電源，選擇通道0或1或2，分別給三個通道選擇信號類型，調(diào)節(jié)參數(shù)直至符合要求，信號通過“多路信號發(fā)生器”發(fā)出，當(dāng)點擊

按鈕之后，系統(tǒng)開始運行，在前面板的觀察。調(diào)節(jié)幅值頻率，在DAQ的輸入外接干擾信號，待上面的顯示波形穩(wěn)定后，按下存儲鍵，一段時間后 按下回放鍵，下面的波形圖中就存儲了上一時間的波形圖，并且回放波形，起到存儲回放功能。在這個過程中可能采樣后圖形會比原始圖形延時一些，需耐心等待。

七．LabVIEW設(shè)計的心得體會

LabVIEW是美國國家儀器公司（簡稱VI公司）研制的一個功能強大的開發(fā)平臺，主要是為儀器系統(tǒng)的開發(fā)者提供

建立，檢測和修改儀器系統(tǒng)的圖形軟件系統(tǒng)。

LabVIEW的特點：采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件；可充分發(fā)揮計算機的能力，有強大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強的儀器；用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。

通過這次labview的課程設(shè)計，具體的來說我掌握了了公式節(jié)點的用法；濾波器的用法；圖形編輯器的用法和子VI的建立過程及調(diào)用；掌握了while循環(huán)、for循環(huán)、條件結(jié)構(gòu)循環(huán)的用法；初步了解了順序結(jié)構(gòu)的用法；了解了數(shù)據(jù)采集的基本知識；熟悉了寫入測量文件及保存數(shù)據(jù)的基本操作、程序調(diào)試過程中的單步執(zhí)行、斷點設(shè)置以及探針工具的使用方法、延時程序的調(diào)用方法等等。

我明白了課堂中學(xué)習(xí)到的知識得到運用，課堂學(xué)的東西遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實際應(yīng)用，我深刻的知道實驗對于理論知識的升華的重要性。在今后的求學(xué)過程中，注重對自己動手能力的培養(yǎng)，全面發(fā)展自己，做個真正意義上的大學(xué)生。

第五篇：物理設(shè)計性實驗提要

實驗24 《光的色散研究》實驗提要

實驗課題及任務(wù)

《光的色散研究》實驗課題任務(wù)是：當(dāng)入射光不是單色光并且入射到三棱鏡上時，雖然入射角對各種波長的光都相同，但出射角并不相同，表明折射率也不相同。對于一般的透明材料來說，折射率隨波長的減小而增大。如紫光波長短，折射率大，光線偏折也大；紅光波長長，折射率小，光線偏折小。折射率n隨波長?又而變的現(xiàn)象稱為色散。

學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的知識，并在圖書館或互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，設(shè)計出《光的色散研究》的整體方案，內(nèi)容包括：寫出實驗原理和理論計算公式，研究測量方法，寫出實驗內(nèi)容和步驟，然后根據(jù)自己設(shè)計的方案，進行實驗操作，記錄數(shù)據(jù)，做好數(shù)據(jù)處理，得出實驗結(jié)果，寫出完整的實驗報告，也可按書寫科學(xué)論文的格式書寫實驗報告。

設(shè)計要求

⑴ 通過查找資料，并到實驗室了解所用儀器的實物以及閱讀儀器使用說明書，了解儀器的使用方法，找出所要測量的物理量，并推導(dǎo)出計算公式，在此基礎(chǔ)上寫出該實驗的實驗原理。

⑵ 選擇實驗的測量儀器，設(shè)計出實驗方法和實驗步驟，要具有可操作性。

⑶ 掌握用分光計測定三棱鏡頂角和最小偏向角的原理和方法，并求出物質(zhì)的折射率。⑷ 用分光計觀察譜線，并測定玻璃材料的色散曲線n~?；

⑸ 應(yīng)該用什么方法處理數(shù)據(jù)，說明原因。

⑹ 實驗結(jié)果用標(biāo)準(zhǔn)形式表達(dá)，即用不確定度來表征測量結(jié)果的可信賴程度。實驗儀器

給定分光儀、平面鏡、三棱鏡、高壓汞燈、鈉光燈，實驗提示

最小偏向角?min。與入射光的波長有關(guān)，折射率也隨不同波長而變化。折射率n與波

長?之間的關(guān)系曲線稱為色散曲線。本實驗以高壓汞燈為光源，各譜線的波長見附錄。用汞燈的光譜譜線的波長作為已知數(shù)據(jù)，測量其通過三棱鏡后所對應(yīng)的各最小偏向角，算出與?min對應(yīng)的n值，在直角坐標(biāo)系中做出三棱鏡的n~?色散曲線。用同一個三棱鏡測出鈉光

譜譜線的最小偏向角，計算相對應(yīng)的折射率，用圖解插值法即可在三棱鏡的色散曲線上求出鈉光譜譜線的波長。

教師指導(dǎo)(開放實驗室)和開題報告1學(xué)時；實驗驗收，在4學(xué)時內(nèi)完成實驗； 提交整體設(shè)計方案時間

學(xué)生自選題后2~3周內(nèi)完成實驗整體設(shè)計方案并提交。提交整體設(shè)計方案，要求用紙質(zhì)版供教師修改。

思考題:證明i1?i4（i1為入射角，i4為折射角）時的偏向角為最小偏向角。