第一篇：實驗報告液體粘度測量

公式（1）稱為斯托克斯公式。其中 n 為液體的粘滯系數，它與液體性質和溫度有關。

如果讓質量為 m 半徑為 r 的小球在無限寬廣的液體中豎直下落，它將受到三個力的作用，即重力 mg 液 體浮力 f 為4

r 3

g、粘滯阻力6 rv，這三個力作用在同一直線上，方向如圖 1 所示。起初速度小，重力大于 3 g

其余兩個力的合力，小球向下作加速運動； 球所受合力為零時，即 4 3 mg r g 6 rv 0 0 3 小球以速度 V o 向下作勻速直線運動，故 4 3（m-r）g 6 rv。

當小球達到收尾速度后，通過路程 / 4、（m 3 r）g 6 rL 隨著速度的增加，粘滯阻力也相應的增大，合力相應的減小。當小 v o 稱收尾速度。由公式（2）可得 f(?(3)mg L 所用時間為 圖 1 t，貝 U v o = L / t，將此公式代入公式（3）又得(4)但實驗中小球是在內半徑為 R 的玻璃圓筒中的液體里下 上式成立的條件是小球在無限寬廣的均勻液體中下落，落，筒的直徑和液體深度都是有限的，故實驗時作用在小球上的粘滯阻力將與斯托克斯公式給出的不同。當圓 筒直徑比小球直徑大很多、液體高度遠遠大于小球直徑時，其差異是微小的。為此在斯托克斯公式后面加一項 修正值，就可描述實際上小球所受的粘滯阻力。加一項修正值公式（4）將變成（m 4

r 3）g 3

t 6 rL 1 2.4-R 式中 R 為玻璃圓筒的內半徑，實驗測出 體的粘滯系數 n。

(5)P、t、L 和 R, 用公式（5）可求出液 實驗內容：橙色字體的數據是在實驗室測量出的原始數據，其他數據是計算所得。

■ ■ J.V L.■ L 「

肇慶學 院 電子信息與機電工程學院普通物理實驗課實驗報告 07 級 電子⑴ 班 2B 組 實驗合作者 李雄 實驗日期 2008 年 4 月 16 日 姓名 ：

王英 學號 25 號 老師評定 實驗題目：

液體粘度的測量（落球法）

目的：根據斯托克斯公式用 橙色字體的數據是在實驗室測量出的原始數據，其他數據是計算所得。

實驗儀器 儀器名稱 量程 分度值 零點讀數（系統的初始誤差）

停表

0.01S

---------

--------S 米尺 2m 0.001m

-------~----------------

螺旋測微計 25mm 0.01mm-0.001mm 游標卡尺 125mm 0.02mm 0.00mm 溫度計 100 C 1 C —-------------

-------

分析天平200g 0.001g —------------~—一

—---

---

密度計 1g/cm 3 0.005 g/cm

實驗原理：由于液體具有粘滯性，固體在液體內運動時，附著在固體表面的一層液體和相鄰層液體間有內 摩擦阻力作用，這就是粘滯阻力的作用。對于半徑 r 的球形物體，在無限寬廣的液體中以速度 v 運動，并無渦 流產生時，小球所受到的粘滯阻力 F 為 F 6 rv（1）

N i 溫度計 N 2 “ 圖 2

數據處理方法二 1、測小鋼球的質量：

把 30 粒小鋼球裝入小盤中，秤其質量為 m,再秤空盤的質量為 / 30。

秤得：m = 18.7018 ± 0.0006(g)m=18.5762 ± 0.0006(g)??? m=(m 1-m 2)/ 30=(18.7018-18.5762)/30= 0.00418667(g)0=(0.0006 ± 0.0006)/ 30=0.00004(g)結果表示：m=(4!8667±0.04)X 10 3

(g)=(4.18667±0.04)大 10［旳)U A(X)

(X i x)2 /n(n 1)U B =儀 / 屈,u c(x)= {(U A(X))2

(U B)2

i 1 相對不確定度 UE = U /

X ,如果是多次測量就要算 U A , 是單次測量只算 U B 則可。

數據處理方法一 2.測量記錄 待測液體的密度 P 0 = 0.950 g/cm 3 =950 Kg/m 3個小球與盤的總質量 m 1 =18.7018 _g=0.0187018Kg 盛小球的空盤質量 m 2 =_ 18.5762 g=0.0185762Kg 1 個小球與盤的質量 m=(18.7018 — 18.5762)/30=4.1866 X 106 Kg容器內徑 D= 50.50 mm=0.05050m 液體總高度 H= 315.5 mm=0.3155m 下落咼度 L= 115.5 cm=0.115m 液體溫度 T= 18 ° C 重力加速度 g= 9.8 m/s 2

(m 4

r 3U A()(i)%(6 1)i 1 相對不確定度 U E =U / , r 6 rL 1 2.4-R 測量結果表示為：

n =(1.30 0 ± 0.00 2)(Pa ? s)=1.300 X(1 ± 0.2%)(Pa ? s)J..根據有效數字的取值規則，不確定 度只取一個有效數字 根據有效數字的取值規則，測量結果有效數字的末 位要與不確定度末位取齊 m ； ,則每一粒小鋼球的質量為 m=(m-m>)數據記錄及處理結果)g n

相對不確定度 U Em =U Z m=0.00004 / 0.00418667= 1% 2、測液體溫度及比重：

溫度 T=18.0 ± 0.6(C)3 3 3 P =0.9500 ± 0.0003(g ? cm)=(0.9500 ± 0.0003)X 10(Kg ? cm)P 的相對不確定度 U E p =0.3% 3、測玻璃管內徑 R、液深 H 內徑 D=50.50 ± 0.01(mm)液深 H=315.0 ± 0.6mm, 4、測 N, N 2 之間的距離 I l = 115.5 ± 0.6(mm)5、測小球半徑 r :設小球直徑為 R=D T 2=25.25 ± 0.01(mm)R 的相對不確定度 UE R =0.01-25.25=0.04% H 的相對不確定度 UE H =0.6-315.0=0.2% I 的相對不確定度 U Ei =0.6-115.5=0.5% d, 序數 1 2 3 4 5平均值 U(A)U(B)U(C)1 d(mm)1.001 P 1.002 P 1.001 1.001 1.001 1.001 0.0002「 0.006「 0.006

加零點修正后 d=1.002 ± 0.006(mm)r = d / 2=0.5010 ± 0.0003(mm), r 的相對不確定度 U Er =0.0003-0.5010=0.6% 6、測時間 t，計算速度 v 千分尺的零點讀數為：-0.001(mm)序數 1 2 3 4 5平均值 U(A)U(B)U(C)t(s)41.05「 41.08 40.74 40.80 40.86 P 40.91 P 0.06 0.006 0.06 丁

t =40.91 ± 0.06(s)t 的相對不確定度 U Et = 0.06-40.91=0.2% 3 3 1 V 0 = l / 1 =115.5 X 10-

0.91= 2.823 X 10-

(ms-)v 0 的相對不確定度 U v 0 =U E l)+U E t)=0.6%+0.2%=0.8% 3 3 1 U(v 0)= v 0 X E(v 0)=2.823 X 10-

X 0.8%=0.02 X 10-

(msj V o 的結果表示：

v o =(2.8 2 土 0.0 2)X 10-3(ms-1)-3-1 =2.82 X 10 X(1 ± 0.8%)(ms)v = V。

?(1+2.4r / R)?(1+3.3r / H)=2.823 X 10 X(1+2.4X 0.5010^25.25)X(1+3.3 X 0.501“315.0)3 3 1 =2.823 X 10 X 1.048X1.005=2.97 X 10(ms-)令(1+2.4r /R)的相對不確定度為 U Ew1 = U E「 +

U ER =0.14%(1+3.3r / H)的相對不確定度為 U Ew2 = U E「 +

U EH =0.25% ??? v 的相對不確定度為 U Ev = U Ewv 0 + U Ew1 + U Ew2 =0.8%+0.14%+0.25%=1% 3(m 4 r /3)g 6 rv 7計算 4.18667 10 6

[4(0.5010 10 3)3

0.970 3] 9.8 1.282797(Pa s)6 0.5010 10 3

2.973 10 3

n 的誤差的計算：用 3(m 4 r /3)

g式計算誤差 6 rv

關于修正值雷諾數的說明：

由于小球半徑 vv 玻璃筒半徑，可認為小球是在均勻無限大的液體中運動，且小球質量很輕，下落時幾乎不形 成渦流，所以，該修正值可以忽略不計。如要修正則：

雷諾數：

Re=2rv0 p / n =0.002139324 n 0 = n(1+3Rc/16-19Re2/1080)-1= 1.282282347(pa ? S)把 M=m 4 n r 3

p/ 3 看成一個直接測量量 3 q 令 m” =4 n r p/ 3=0.5109 X 10-

(Kg)m 的相對不確定度為 U Em = 3U Er + U E P =3 X

0.1%+0.05%=0.35% m 的標準差為

-U i = m“x U Em = 0.5109 X 10 X 0.35%=1.8 X 10(Kg).-6--M= m-m=(4.18667 X 10-0.5109 X 10)=43.676 X 10(Kg)M 的標準差.-6 U(M)=U(m)+U(m”)=(0.03+ 0.000004)X 10(Kg)-6 =0.03 X 10(Kg)M 的相對不確定度為 UE M =U(M)/ M=0.8% n 的相對不確定度為 U E n =U+U Er +U Ev =0.8%+0.1%+1%=1.9% n 的標準差為 U(n)= nX U E n =1.461 X

2%=0.024(Pa ? s)結果表示：

n =(1.28 ± 0.03)(Pa ? s)=1.28 X(1 ± 1.9%)(Pa ? s)實驗感想：寫出自己實驗時所獲得的啟示或掌握的知識。

注意 ：

寫實驗報告必須用專用的 A4 實驗報告紙，不能用其他形式的作業本信紙方格 紙等，并且一定要寫上班別、學號、組別、實驗題目、實驗日期等內容。并且要與 預習報告裝訂在一起交

第二篇：非牛頓液體的粘度

非牛頓液體的粘度除了與溫度有關外，還與剪切速率、時間有關，并有剪切變稀或剪切變稠的變化。純液體和低分子物質的溶液屬于牛頓液體；而大多數液體，如高分子溶液、膠體溶液、乳劑、混懸劑、軟膏以及固-液的不均勻體系的流動都是非牛頓液體。

在線粘度測量中的流變學問題

丁曉炯 廣州市博勒飛粘度計質構儀技術服務有限公司

摘要：在線測量是目前很多石油、化工、食品、電子、造紙等行業中應用越來越廣泛的技術，在線粘度的測量方法很多，主要有毛細管式、旋轉式、振動式、注塞式等。而測量的對象也各不相同，流體的流變特性也各不相同，應用面也各不相同。本文從流變學的角度出發，對在線粘度測量的方法、流體的流變學類型進行分析，討論不同在線粘度測量方法的特點和應用，對一些常見行業應用進行歸納，并對在線粘度測量中的一些常見問題進行流變學分析，并相應提出在線測量中的處理方法。關鍵詞：在線粘度；流變學；牛頓流體；非牛頓流體；剪切變稀；剪切變稠

目前，隨著工藝控制要求的不斷提高和測量技術的不斷發展，在石油、化工、食品、電子、造紙等行業中在線粘度測量技術應用越來越廣泛，不同品牌和不同測量原理的在線粘度計都有使用。在實際應用過程中，有使用效果良好的，也有使用效果不理想的，為何會有不同的效果？除了產品本身的問題，如何根據測量物料的流變特性來選擇相應的在線粘度計，如何解釋在線粘度測量數據和實驗室測量數據的差異，如何獲得穩定一致的測量結果，這些都可以從流變學的角度來進行分析并獲得解決方案。1 在線粘度測量技術 1.1 在線粘度測量的應用

在線粘度計的測量技術和應用已經有幾十年的歷史，許多工業生產過程中都需要進行的連續自動測量與控制。

在石油工業中，在減壓蒸餾過程，在柴油、潤滑油、燃料油等的在線自動調和過程，石油的脫蠟脫瀝青過程等，需要進行在線粘度監測來檢查原料質量，監視與控制生產、提高產品合格率，實現自動調和及自動切換產品等。

在各種聚合工程中，通過粘度的在線監測來控制反應終點。子啊化纖抽絲錢的熔體粘度在線監測科儀保證纖維的粗細適當、均勻。減少廢品率及能耗。

此外，在油墨生產、印刷、油漆噴涂、洗滌劑與化妝品生產，膠囊生產以及澆涂、浸漬、滾涂等各類材料的涂布過程也都要進行在線粘度測量。

1.2 在線粘度計的類型

目前，在線粘度計的類型很多，根據測量原理不同，主要有以下幾種類型：

1.2.1 毛細管式

毛細管式在線粘度計是基于泊氏定律，儀器的主體是一段細管，細管與定量泵連接，由定量泵控制流體以恒定的流量進入細管，有壓力監測器測量細管兩端的壓力差，根據泊氏公司計算流體的粘度。這類在線粘度計目前一般使用在石化煉油行業，用來測量成品油的粘度，測量范圍一般都不高，在幾百cP以下，但有些特殊的在線粘度計對細管進行特殊設計后也可以用來測量高粘度的流體，但應用相對較少。

1.2.2 旋轉式

在線粘度測量中，旋轉法的應用比其他方法廣些，在線旋轉粘度計的測量原理與實驗室粘度計相同，根據轉子和傳感器的連接方式，可分為外旋式和內旋式兩種，主要是利用轉子在流體中以恒定轉速旋轉，直接測量流體的粘性力大小，計算出粘度。這類在線粘度計是從粘度的物理定義出發，測量范圍可以很寬，測量時的剪切率也不高，除了測量牛頓流體外，尤其適合于非牛頓流體的測量。

1.2.3 振動式

振動式的在線粘度測量起步相對較晚，但發展較快。振動法的傳感頭為一圓柱體，以恒定的振幅振動，當它剪切流體時，流體的粘度對傳感頭振動振幅有影響，測量維持恒定振幅所輸入的功率，計算得到粘度和密度的乘積。這類在線粘度計的理論測量范圍也很寬，適合于不同的流體測量，但測量時的剪切率不能精確計算，一般剪切率約在1000 s，因此實際使用中，需要根據流體的流變學特性正確選用。

1.2.4 注塞式

這類在線粘度計是利用一個在流體中水平或垂直運動的活塞，測量活塞在固定位置內的運動時間來計算出流體的粘度。這類粘度計是斷續式的測量，并不是完全意義上的在線測量；同時由于是依靠活塞的運動，因此流體自身的流動將對測量產生一定的影響。

綜上所述，各類在線粘度計的測量原理不同，適用的流體和工藝條件也各不相同，需要根據測量流體的流變學特性和現場工藝條件進行選擇，不能隨意確定，以免造成不必要的損失。

流變學和流變類型 2.1 流變學和粘度

流變學研究的是在外力作用下，物體的變形和流動的學科，研究對象主要是流體。為粘度是流變學中一個很重要的基本概念，粘度是流體流動力對其內部摩擦現象的一種表示，粘度大表現內摩擦力大。分子量越大，碳氫結合越多，這種力量也越大，因此粘度經常用來表征分子量、聚合程度、有效成分含量等。

在實際測量中，往往會發現同一個流體的粘度值會有不同，開始懷疑是不是儀器有問題。其實這是粘度測量中的正常現象，這可以用流變學理論來具體分析。2.2 流體類型

流體分為牛頓流體和非牛頓流體，牛頓流體是指流體的粘度不隨測量時的剪切率條件變化而變化，換一句話說，如果是用同樣的測量方法和儀器，在不同的轉速下測量，粘度是不變的；而非牛頓流體是指流體的粘度隨著測量時剪切率條件變化而變化。常見的牛頓流體或接近牛頓流體的有：水、有機溶劑、汽油、柴油等小分子的流體或溶液。一般這類流體的測量采用毛細管式的居多。目前，實際測量的流體大部分都是非牛頓流體，而非牛頓流體又可按照流變特性（按剪切率的變化）的不同分為：剪切變稀和剪切變稠。見圖 1、2、3。

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圖1 牛頓流體

圖2 非牛頓流體 剪切變稀

圖3 非牛頓流體剪切變稠

而測量的化工產品大部分流體又以剪切變稀的居多，聚合物、高分子材料等的熔體或溶液都是。因此，我們常常說：“粘度不是一個點，而是一條曲線”。既然是一條曲線，那么到底取那個點更合適，或者說測量到底是在哪個點上？這就需要根據儀器的測量原理和測試條件具體分析了。單從流體的流變特性和粘度測量的目的來看，常用的原則是選用低剪切條件下的測量值，這樣可以流體在低剪切下測量，剪切變稀的現象不太明顯，使粘度指標的靈敏性得到充分利用，提高監測的靈敏度。

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圖 4 東菱化工流體產品粘度-剪切率曲線

如圖 4 所示的是東菱化工的兩個不同產品，從流變曲線可以發現，這兩個產品是剪切變稀的非牛頓流體，在低剪切時藍色樣品粘度比紅色樣品要高，而隨著剪切率的提高，兩者粘度同時下降，但下降趨勢不同，在剪切率大于 1500 s 后，兩者的粘度大小關系正好相反，因此該客戶試用振動式在線粘度計時，由于儀器固有的剪切率較高，因此和最終產品的檢驗結果差異非常大，大小關系也正好相反，而選用旋轉式在線粘度計后，測量的結果和最終產品的檢驗結果相符，同時，在線粘度值作為反應終點判斷的靈敏度也很高，獲得了預期的在線測量目的。類似的應用實例在國內外的文獻 中都有闡述。在線粘度計的應用

根據以上的儀器測量原理和流變學的理論和實際現象，本人認為在選用在線粘度測量儀器時，首先需要對測量流體的流變特性有一定的了解，根據被測流體的實際情況來選擇相應合適的儀器，而不能隨意選用在線粘度計，以免造成不必要的損失。

根據一些行業的實際應用情況，簡單做了一些歸納，供大家參考：

A、低粘度流體，一般小于 500 mPa*s：這類流體一般為成品油、小分子的聚合物溶液，接近于牛頓流體，最佳的在線測量方法是毛細管式，其次可以使用旋轉式、活塞式和振動式。

B、中等粘度流體，一般在幾百到 10000 mPa*s：這類樣品基本都是剪切變稀的非牛頓流體，剪切變稀的傾向十分明顯，最佳的在線測量方法是旋轉式，其次是活塞式和振動式。

C、高粘度流體，一般在 10000 mPa*s 以上：這類樣品基本也都是剪切變稀的非牛頓流體，在線測量的結果往往和實驗室測量結果差異很大，一方面是由于測量條件的差異，另一方面有時樣品是在實驗室用溶劑溶解后再測量，這樣由于測量條件和方法的不同會導致數據的差異。最佳的在線測量方式是旋轉式，其次是特殊的毛細管式和振動式。當然，這些歸納是從流體的類型角度來考慮的，在實際應用中，還需要根據現場的要求，主要考慮安裝的要求，是安裝在管道上，還是安裝在反應釜或容器上；是敞開體系，還是密閉的高溫高壓體系等；流體是否具有腐蝕性；流體會不會固化等來綜合考慮。在線測量中的常見問題

由于流體的流變特性和粘度測量的特性，在線粘度測量過程中經常遇到一些常見的問題，在此我們做一歸納并給出解決方案。

4.1 實驗室數據和在線數據的對比問題

在前面我們提到，粘度的測量方法很多，實驗室和在線粘度測量的方法和儀器也很多，這樣在進行數據對比時一定要注意測量條件的一致性，這個一致性包括了測量方法和測量條件，測量條件又包括了測量溫度、壓力、流速、儀器的測量條件（剪切率）等，只有這些條件完全一致，測得的結果才會一致。但是實際應用中這些條件很難一致，在這種情況下，很多人會考慮是否可以找到一個相互換算或轉換的方法，這種思路是正確的，但在實施過程中，由于這種關系的摸索需要一定數據的積累，而且最后的結果往往不是線性的，因此會對后續的直接使用造成一定的影響。

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圖 5 實驗室粘度和在線粘度數據對比圖（時間-粘度）

如圖 5 所示，這是用 Brookfield 的實驗室粘度計 DV-II+pro 和在線粘度計 TT-100 對同一樣品在同一時間和粘度為坐標下的實時曲線，我們可以不必去關心這兩者之間的關系如何，只要通過實驗室數據（可以是中間產品，也可以是成品）的控制點和上下限，相應地通過時間，找到在線粘度的控制點和上下限，這樣就省去了很多復雜的計算，在最短時間內獲得在線測量和控制的最佳點。

4.2 溫度補償問題

由于實驗室采樣測量的溫度和現場溫度經常是不同的，而且現場的溫度也會有波動，因此很多使用者會關心和需要溫度補償，這種需要也是很實際和必要的。目前市場上的在線粘度計產品都會提供溫度補償功能，但在實際使用中還是會有問題，問題到底在哪里呢？目前溫度補償的理論依據是，通過設置參數對粘度進行不同溫度點的計算，這在理論上是對的，一般都是根據 @@@ D341 進行計算，但是沒有注意到的是，這需要先行測量流體的粘度-溫度曲線，經過計算才能獲得真實的參數，而不是根據公式簡單的設置幾個參數，需要對測量的流體的粘-溫特性有所詳細了解后才能設置，不能隨意。由于實驗室的溫度控制精度，一般都要比流程控制精度高，我們建議可以采用 4.1 所介紹的方法只進行幾個控制點的直接換算，除了對一些對溫度控制和溫度敏感性特別高的流體外，沒有必要進行溫度補償，如果需要溫度補償就一定要獲得完整的粘度-溫度曲線。

結論

綜上所述，隨著在線粘度測量技術的應用和發展，在實際使用中也產生了一些問題，這些問題的由來主要是由于對流體的流變特性、實驗室粘度測量方法、在線粘度測量方法和在線粘度計的特點了解不夠而造成的。在考慮在線粘度測量時，需要對被測流體的流變特性有一個基本了解，這樣可以選擇合適的在線粘度測量方法，選擇相應的在線粘度計；同時在做數據對比時，需要考慮實驗室粘度的測量方法，并考慮是否需要進行溫度補償，可以利用 4.1和 4.2 所介紹的方法獲得相對應的轉換。流體粘度的測量需要根據流體的流變特性，選擇相應的測試方法和儀器，針對一些成品油、低粘度接近于牛頓流體的物料，采用毛細管在線粘度計；針對一些中、高粘度的流體，需要考察其流變特性，建議選用低剪切的旋轉式在線粘度計。

第三篇：PLC液體混合實驗報告

實驗三 液體混合裝置控制模擬實驗

1.實驗目的

（1）結合多種液體自動混合系統，應用PLC技術對化工生產過程實施控制；（2）學會熟練使用PLC解決生產實際問題。2.實驗設備

（1）計算機（編程器）1臺；

（2）實驗裝置（含S7-200 24點CPU）1臺；（3）多種液體自動混合實驗模板1塊；（4）連接導線若干。

3.液體自動混合系統的控制要求

（1）液體自動混合系統的初始狀態：

圖1.19 多種液體混合模擬控制板

在初始狀態，容器為空，電磁閥Y1，Y2，Y3，Y4 和攪拌機M以及加熱元件R均為OFF，液面傳感器L1，L2，L3和溫度檢測T均為OFF。

（2）液體混合操作過程：

按動啟動按鈕，電磁閥Y1閉合（Y1為ON），開始注入液體A，當液面高度達到L3時（L3為ON）→ 關閉電磁閥Y1（Y1為OFF），液體A停止注入，同時，開啟電磁閥門Y2（Y2為ON）注入液體B , 當液面升至L2時（L2為ON）→ 關閉電磁閥Y2（Y2為OFF），液體B停止注入，同時，開啟電磁閥Y3（Y3為ON），注入液體C，當液面升至L1時（L1為ON）→ 關閉電磁閥Y3（Y3為OFF），液體C停止注入，然后開啟攪拌電動機M，攪拌10秒 → 停止攪拌，加熱（啟動電爐R）→ 當溫度（檢測器T動作）達到設定值時 → 停止加熱（R為OFF），并放出混合液體（Y4為ON），至液體高度降為L3后，再經5秒延時，液體可以全部放完 → 停止放出（Y4為OFF）。液體混合過程結束。

按動停止按鈕，液體混合操作停止。4.實驗內容及要求

（1）按液體混合要求，設計PLC外部電路（配合使用通用器件板開關元器件）；

（2）連接PLC外部（輸入、輸出）電路，編寫用戶程序；（3）輸入、編輯、編譯、下載、調試用戶程序；（4）運行用戶程序，觀察程序運行結果。5.思考練習

功能表圖：

梯形圖：

第四篇：RTK測量實驗報告

實驗一：RTK（電臺模式）

一 實驗過程

（1）基準站和流動站參數的設置

1、啟動手簿上的藍牙；

2、建立文件并進行命名；

3、手簿與基準站進行連接；

4、對基準站進行參數設置；

5、啟動基準站；

6、對流動站進行類似的連接于設置；（2）GPS-RTK數據采集方法及過程

1、用手簿進行基準站和流動站參數的設置；

2、完成手簿與基準站和流動站的連接之后就可進行GPS-RTK測量工作了；

3、選主菜單上的“測量”，選擇RTK，選擇“測量點”，就可以進行單點測量，在進行單點測量時，根據具體情況設定精度，若長時間搜索精度還是在浮動，則說明該點無法衛星接收情況較差，無法測出。

4、選擇“放樣”，就可以對已知點坐標進行放樣，根據手簿的提示移動流動站，直到找到所需點為止。

二 實驗數據

實驗二：RTK（GPRS模式）

一 實驗過程：

用電臺發射時，基準站和流動站之前的數據通訊是通過電臺來完成的，基準站電臺把基站數據調制后以載波方式發出，流動站電臺接收載波數據后解調。而GPRS方式作業時數據是通過公網傳輸的，基準站和流動站各需要一張開通了網絡功能的SIM卡，作業時基站和流動站分別通過SIM卡連接上INTERNET網絡，然后流動站需要輸入基準站的IP地址，經由INTERNET網通過IP地址來訪問基準站以獲取基站數據。

將RTK設置好后，采集測量區域周邊的三個角坐標，進行點校正。點校正后進行點的測量 二 實驗結果：

三 誤差分析及減小誤差的方法：

（1）衛星星歷誤差，衛星星歷誤差實際上就是衛星位置的確定誤差，其大小取決于衛星跟蹤的數量及空間分布，觀測值數量及精度．

（2）接收機鐘誤差，減弱方法是的把每一個觀測時刻接收機差當作一個獨立未知參數在數據處理中與觀測站的位置參數一并求解．

（3）衛星信號傳播誤差，包括電離層和對流層時廷誤差．（4）多路徑誤差，多路徑誤差是指衛星信號通過不同的路徑傳輸到接收機天線．多路徑效應不反與反射系數有關，也與反射物離測站的距離及衛星的信號方向有關，由于無法建立準確的誤差改正模型，只能恰當的選擇地點測量，避開信號反射物．

（5）人差，儀器沒有完全對中，沒有絕對整平． 四 實驗對比

通過三次實驗對十個點的坐標測量，發現數值之間相差很大，在第二、三實驗時都應該進行點校正，而沒有經過點校正，所以誤差很大

實驗體會

通過這次實習使自己在課堂上學的模糊的理論知識得到了清晰的理解，同時也感到自己所學的理論知道的嚴重不足，在做實驗過程中，步驟都是聽老師的，自己完全沒有頭緒，不理解每一步的意義，但是老師很耐心的回答我們的每一個問題，在教授步驟時也會給我們講解原理，因此，在實驗過程中，我發現自己的知識理解完全不夠，但是實習中遇到的問題能分析,在測量過程中突然收不到衛星信號,這種情況可能是流動站或基準站的電源沒電或接收機的連線出現問題.在測量過程中突然顯示單點定位可能是接收到的衛星數量不夠而無法解算.在觀測過程中手薄上的解算值始終不能固定,可能是流動站的選點有問題,周圍可能有高壓輸電線,高大建筑物.使自己的解決問題的能力增強了。

同時在實習過程中又加強了理論知識的強化使自己對這門學科又有了新的理解．我覺得這門學科應該是在實踐中學習理論，但實踐前的理論學習也是必不可少的．我們應該理論與實踐相結合。

第五篇：電子測量實驗報告

電子測量調研報告

題

目： 電子測量技術發展與儀器

姓 名：

學 院： 信息科學技術學院

專 業： 班 級： 學 號：

2013年 6月16日

電子測量技術發展與儀器

摘要：:科學技術的不斷發展促進了電子測量技術的快速發展,同樣地電子測量技術的發展也推動了測量儀器的不斷更新。本文介紹了電子測量技術的發展狀況,并論述了電子測量儀器發展的過去與現狀。最后，探討了電子測量技術與儀器的發展趨勢。

關鍵詞：發展、測量、儀器、趨勢

一、電子測量技術的發展

現代化科學技術和現代化大生產中那些要求精密和準確測量的內容通常都是運用了電子測量的方法來實現的。電子測量主要應用于電專業的測量,例如電信號傳輸特性的測量。電子測量也廣泛的應用于非電專業的測量。例如,它通過各種類型的傳感器,能量轉化器把非電量轉換為電量進行研究,而后得出反映出非電量的測量結果。隨著電子技術的不斷發展,測量的內容愈來愈廣泛,通常包括以下幾個方面:(1)電能量的測量,包括對于電流、電壓、電功率的測量。

(2)信號的特性及所受干擾的測量,例如信號的失真度、頻率相位、脈沖參數、調制度、信號頻譜、信噪比等。

(3)元件和電路參數的測量,例如電限、電感、電容、電子器件(電子管、晶體管、揚效應管等)的測量,集成電路的測量,電路頻率響應、通頻帶寬度、品質因數、相位移、延時、衰減和增益等的測量。

由于電子測量技術的許多無可比擬的優點,許多非電量的測量也可以通過傳感器轉換成電信號,再利用電子技術進行測量。例如,高溫爐中的溫度、深海的壓力等許多人們不能親身到的地方或無法直接測量的量,都可以通過這種方式進行測量。與其它的測量相比,電子測 量具有以下幾個明顯的特點:(1)測量頻率范圍寬,電子測量能工作在這樣寬的頻率范圍,這就使它的應用范圍很廣。(2)量程很廣,由于所測量的大小相差極大,要求測量儀器的量程也極寬,同一臺電子儀器,經常能做到量程寬達很多數量級。

(3)測量準確度高,電子儀器的準確度通常可比其它測量儀器高很多,特別是對頻率和時間的測量。電子測量準確度高,正是它在現代科技領域得到廣泛應用的重要原因。

(4)測量速度快,電子測量由于是通過電子運動和電磁波的傳播來進行工作的,因此具有其它測量方法通常無法類比的高速度。

(5)易于實現遙測和長期不間斷的測量,顯示方式又可以做到清晰、直觀。由于可以把電子儀器或與它連接的傳感器放到人類不便長期停留或無法到達的區域去進行遙測,而且可在被測對象正常工作的情況下進行測量。對于測量結果,電子測量的顯示方法也比較清晰、直觀。

(6)易于利用計算機,形成電子測量與計算技術的緊密結合。

二、國內電子測量儀器發展的過去與現狀

我國電子測量儀器大致經歷了“模擬式-數字式-智能式、程控式”的發展歷程。20世紀50年代,新中國第一個五年計劃在重點發展電子產業中就規劃了電子測量儀器。經過50多年的發展,我國不但具有一個較為完整的電子儀器產業體系,還有一大批電子測量技術人才。最近幾年,隨著世界高新技術的不斷發展,我國電子測量儀器在以下一些重大科技領域取得了突破性進展：

(1)調制域分析儀研究成功。調制域測試技術是20世紀末出現的十分重要且技術難度很

高的一門新興測試技術,它是用來測量輸入信號隨時間變化的頻率值,所產生的顯示圖形代表信號調制域,是信號頻率值與時間的關系。這種方法非常適合測量定時信號,相位編碼信號或頻率編碼信號,必將對眾多測試問題的解決做出突出貢獻。

(2)VXI總線技術取得重大進展。VXI總線技術是二十世紀末出現的一種新的母線技術。它將VME總線和GPIB結合起來構成一個新的行業標準接口母線,是一個完全開放的適應多廠家儀器產品(模塊、插卡式)的行業標準。這種總線技術具有便攜性、測試速度高、適應性和靈活性強、價格適中以及有利于充分發揮計算機作用的優點。

(3)微波毫米波矢量網絡分析儀開發成功。矢量分析儀能同時獲得被測對象的幅度、相位和群時延特性,成為現代電子裝備必備的、關鍵的測試設備。另外它還在非線性、大功率網絡的測試和分析中發揮著重要作用。

(4)電子測量儀器向毫米波推進。眾多民用和軍用電子裝備都在向毫米波發展,特別是在軍事方面,其發展更為迅速。近幾年,我們十分重視電子儀器向毫米波發展。

(5)通信測量儀器水平達到新的高度。通信產業的發展十分迅速,為適應通信產業的發展,我國加快發展通信電子測量儀器。近年來研制成功的誤碼測試儀、數字傳輸/數據通信分析儀、七號信令測試儀、數字微波通信測試儀等產品都達到了20世紀末國際先進水平。

(6)數字化儀器迅速發展。近幾年,數字化儀器在迅速發展,我國也在不斷研制并推出各種新型數字化儀器,譬如數字示波器、數字調制裝置、數字化函數/任意波形發生器、數字化頻率計數器等眾多產品。

三、國產電子測量儀器發展的機遇

隨著科學技術的不斷發展,新產品新技術日新月異,對電子測量儀器提出很多新需求,由于測量儀器的先導作用,所有電子技術的應用熱點都會成為測量測試技術的生長點,國內儀器企業研制并成功向市場推出了大量新技術、新型儀器產品,適應市場需要。同時,以新型產業發展為契機帶動電子儀器產業發展。數字電視、新一代移動通信和下一代互聯網等新興產業、新的生產工藝和技術要求也為儀器發展創造了新的發展機遇。目前,我國制造業發達、服務業興旺,各種電器產品的研制生產維修服務、各種用戶需求都用到越來越多、劃分細致的各種電子測量儀器,市場前景樂觀、產品開發大有作為。

目前,雖然國產電子測量儀器發展面臨著前所未有的機遇,但是由于多種原因,使得在這一行業發展過程中還存在著許許多多的挑戰。為此,還需要我們積極采取一些有用的措施,才能推進我國儀器產業的快速發展。

四、電子測量儀器發展趨勢

隨著科學技術和工業生產的發展,測量范圍日益擴大,測量任務越來越復雜,測量工作量隨之加大,對測量精度和速度的要求也越來越高。在實際測量中,不僅要求連續實時顯示,而且要求實時處理大量的測試數據。傳統儀器很難滿足這些要求,這就迫使儀器朝著數字化、智能化、多功能、小型化、模塊化、虛擬化、標準化和開放型方向發展,隨著技術進步和應用領域的擴大,這種演進的趨勢也在明顯加強。因此出現了以計算機或微處理器為核心,將檢測技術、自動控制技術、通信技術和網絡技術等技術完美地結合起來的現代電子測量儀器(系統)。它主要有以下幾種類型:(1)以通用微處理器為核心構成的智能化電子儀器。智能儀器又稱為靈巧儀器,它是將人工智能的理論、方法和技術應用于儀器,使其具有類似人的智能特性或功能的儀器。它的硬件組成通常包括微處理器與存儲器、鍵盤開關與顯示輸出、測試功能模塊或測試信號源、總線與標準接口等部分。

(2)以通用微型計算機為基礎構成的個人儀器系統。個人儀器系統將若干儀器的測試功

能模塊并聯接入個人計算機的內部總線,借助于測試軟件,各儀器模塊與計算機靈活地結合起來,實現計算機輔助測試、程控操作、數據采集和運算處理,以及多種方式輸出測試結果。其硬件由個人計算機、多個測試功能模塊及接口、儀用標準接口等組成。

(3)以通用計算機為核心,以國際上標準化的儀器接口總線為基礎,由可程控的通用電子儀器構成的現代自動測試系統。所謂自動測試系統,就是在計算機的控制和管理下,很少需 要人工參與,由各種測量儀器對電量、非電量進行自動測量、數據處理,并以顯示、打印等適當的方式給出測量結果的系統。自動測試系統的組成包括控制器、程控儀器設備、總線與接口、測試軟件、被測對象5部分。

(4)以通用計算機為基礎建立的可編程虛擬儀器。虛擬儀器是指以通用計算機作為核心的硬件平臺,配以相應測試功能的硬件作為信號輸入/輸出接口,利用儀器軟件開發平臺在計算機的屏幕上虛擬出儀器的面板和相應的功能,通過鼠標或鍵盤操作的儀器。

五、結 語

經過50多年從無到有的發展歷程,我國的電子測量儀器產業已形成一個完備的產業體系。但國產電子測量儀器在發展過程中還存在一些問題,在對其發展現狀進行分析基礎上,指出了當前我國電子測量儀器發展的機遇與挑戰。另外,隨著社會信息化程度不斷加強,測量需求也在不斷改變,例如測量范圍不斷擴大,測量精度要求越來越高,要求測量數據實時化處理等。為了滿足這些改變的用戶需求,我國電子儀器工程師不斷地在原有電子測量技術及儀器水平的基礎上改革創新,趕追世界先進水平,使得國產電子測量儀器向以計算機為基礎的功能越來越多,處理信息量越來越大,應用領域越來越廣泛的現代電子測量儀器方向發展。總之,經過廣大電子測量儀器人員的共同努力,我國電子技術和電子產業水平有很大提高。目前與國外相比雖然還有些差距,但已經基本改變過去跟著國外走的狀況。針對這一情況,還應該在研究國外電子測量儀器發展趨勢的同時,深入到我國儀器用戶中去,了解他們的需求,研制出適合我國國情的電子測量儀器,推進國產電子測量儀器向國際先進水平邁進，并且來促進我國的電子測量行業的快速發展。

參考英文文獻

The Development and Future of Electronic Measurement

Technology Abstract—This paper describes the electronic measurement on the importance of the development of modern science and technology;provide an overview of recent electronic measurement of the latest development of the new measurement methods and tools;macro grasp of electronic measurement technology future trends.And DDS technology as an example of modern electronic measurement field the new concept.Keywords-Electronic;Measuring;Intelligent;Virtual;Instrument.Ⅰ.Introduction

With modern science and technology and the development of industrial production, the measurement of a higher requirement.fast, real-time, accurate,automatic measurement has become the mainstream of the development of modern measurement techniques.Can be said that there can be no measurement signal analysis and processing, access to information to become a talk, based on the information on the information technology and computer technology has become a source of water.Electrically, with its sub-measurement technology many advantages to become the protagonist of modern measurement technology in information acquisition and industrial control does not play alternative role.20th century, is based on the LSI important period of development, it also brings electronic measuring instrument technology revolution.Since LSI large number of applications, making the modern electronic measuring instruments are smaller, more comprehensive, higher reliability, lower power consumption.Similarly, computer technology and software technology for the electronic measurement essentially leap – virtual intended to produce the instrument, made a great contribution.Ⅱ.Recent development results

A.Rapid development of digital instruments

In recent years, as DSP(digital signal processing)technology, the rapid development of a variety of outstanding performance DSP integrated chips are emerging, digital instruments to get a new development.For example, digital oscilloscope, digital modulation devices, digital function generator, arbitrary waveform generators, digital frequency counter and many other products.B.Modulation Domain Analyzer successful research

Modulation Domain testing techniques in the frequency domain and frequency domain has been developed very mature late 20th century the emergence of a new type of measurement Test technologies that known as the “three field” testing technology.Modulation domain test is to measure the input signal varies over time the frequency value, the displayed graphical representation of the signal generated by the modulation domain, the frequency value of the signal versus time.Modulation Domain testing technology is an emerging technology very important and difficult and very large test techniques, depending on the science and technology and electronic equipment rapid development.This method is very suitable for measuring the timing signal, phase or frequency-coded signal is coded signal.Modulation Domain Testing

Technology Surgery appears bound to numerous test problems and make new contributions.Facts have proved that modulation domain analysis techniques, in an increasingly more applications become an indispensable testing technology, especially in the field of military electronic test more of its significance.C.VXI bus technology has made significant progress

VXI bus technology is the twentieth century the emergence of a new bus technology.It first appeared in the United States, used in the United States Air Military electronic measuring instruments.VXI and GPIB bus to the VME bus are combined to form a new standard for modular instrumentation platform that can meet the needs of future instrumentation, electronic measurement instruments and systems to make step into a new period of development.VXI bus is a new industry standard interface bus 121 is a completely open, multi-vendor equipment to adapt products(modules, plug-in)industry standards.The introduction of this standard there are three reasons: First, to adapt to technical requirements of the development, the second is the lack of multi-vendor instrument connectivity, three is the military's needs, and this is the most important aspect.This new bus standard applications in the United States, the Chinese community are very much appreciated, numerous researchers.And after years of exploration, the country has made great progress in the implementation of certain aspects of the specific application, especially in the application of many military radar systems.D.Millimeter wave electronic test equipment to advance

Numerous civilian and military electronic equipment in the millimeter-wave development, particularly in the military field, and its development more rapidly.Advance Taking into account the future of electronic warfare systems signal environment will reach 1-2 million pulses / sec, equipment systems may want to perform several one hundred million represents.So, the current IC processing power can not meet the requirements of military electronic equipment, which will affect the next generation of electronic warfare systems operational capability, this must be the development of ultra-high-speed integrated circuits(VHSIC).So from a monolithic integrated circuit chip set test into several one hundred thousand to one million across several, which correspondingly substantial increase in the difficulty of the test.Ⅲ.Electronic Measurement Technology Trends A.Networking and modular

Since the measurement instrument interface standards harmonization and bus technology development, electronic measurement instruments and computer gradually melt as a body.Multiple measuring instruments and mutual sharing of data between the control and the standard interface through the bus station with a computer connected to the network constituted achieved.Same time as the instrument's modular, reduce costs, improve application flexibility, greatly improving cost performance.B.Vrtualization software technology

From the history of the development, electronic measurement instruments has gone from analog instruments, intelligent instruments to the history of virtual instruments, which are based on each leap advances in computer technology as the driving force.With the rapid development of computer technology, computer digitized using static and dynamic analysis of the ideal test has finally become a reality.One of several key technologies, including computer precision, speed;analog to digital conversion accuracy, speed;memory, hard disk storage capacity and speed;

computer and A / D price issues have been resolved.Combined with a variety of functions dedicated software the rapid development of a new technology emerges-virtual instrument(VirtualIstrument, referred to VI).VI technology development and application of the United States from 1986 designed by NI LabVIEW, it is a graphics-based development, debugging and running programs integrated environment to realize the concept of a VI.NI's “Software Instrument”(Softwareisinstrument)completely broke the traditional instruments can only be given by the manufacturer the user can not change the situation.C.Highly intelligent

With cutting-edge technology(such as aerospace, weapons engineering)and high-risk project development needs of electronic measurement technology increasing degree of intelligence.But in recent years the field of embedded computer technology development to enhance the intelligence of electronic measuring instruments provide good conditions.Emerging in recent years, such as embedded chip FPGA, ARM, CPLD, etc., they are a high-reliability, high stability, fast immediately applied to electronic measuring instruments.The microcomputer-based processing technology microprocessor allows the measurement methods of measuring instruments diversification measure real-time and highly intelligent.Ⅳ.DDS technology development history

In the traditional field of electronic measurement and instrumentation, PLL Frequency Synthesizer(PLL)is the most commonly used frequency co into technology.As electronic measurement and instrumentation industry continues to develop, for frequency synthesis techniques are increasingly high requirements.2Oth emerged in the mid-century direct digital frequency synthesis(DDS)is an all-digital frequency synthesis technology, due to its special principle and structure, so that in electronics, communications, access to a growing range of applications.In the field of electronic measurement and instrumentation, DDS The main applications include: audio testing, product testing, the instantaneous power signal reproduction, shock and vibration test, medical test equipment, conventional waveforms and arbitrary waveform generator, high precision, multi-function modulation etc.Ⅴ.Conclusion

In summary, in the 21st century electronic measuring instruments with chip technology and DSP technology will reach an unprecedented high performance, with computer technology and the further integration of the instrument, the instrument's ease of operation, easy scalability, measurement capability, the number of data processing and analysis capabilities have been greatly improved.At the same time, software engineering and network technologies are increasingly being applied to various fields, development of simulation technology as well as electronic measurement provides a more powerful and convenient tool.In short, the electronic measurement technology development is a multi-disciplinary, multi-field development co-crystallization, while between them for each other and mutual service of with the development.