土工原位测试实习试验指导书-土木工程国家级试验教学示范中心

第一篇：土工原位测试实习试验指导书-土木工程国家级试验教学示范中心

福州大学土木工程实验教学中心

学生实验指导书

土工原位测试技术

实验指导书

岩土及地下工程实验室编

2008年7月21日

目录

1十字板剪切和SPT实验 CPT实验

3地基表面波测试

4旁压实验

前言

土工原位测试技术是土木工程专业的一门技术基础科学。做为一门课程其任务是通过介绍土工原位测试技术的基本测试技术和试验方法，使学生获得专业所必需的试验基本技能，具备解决一般土工问题的能力，并对学生进行科学研究试验能力的培养，是土木工程专业高级技术人材所必需的基本训练的一部分。

为了达到预期目的，试验课必须注意以下几方面问题：

一、试验前认真预习指导书和课本有关内容，同时应复习其它已学有关课程的有关章节，充分了解各个试验的目的要求、试验原理、方法和步骤，并进行一些必要的理论计算。一些控制值的计算工作，试验前必须做好。

二、较大的小组试验，应选出一名小组长，负责组织和指挥整个试验过程，直至全组试验报告都上交后卸任，小组各成员必须服从小组长和指导教师的指挥，要明确分工，直辖市工作，不得撤离各自的岗位。

三、试验开始前，必须仔细检查试件和各种仪器仪表是否安装稳妥，荷载是否为零，安全措施是否有效，各项准备工作是否完成，准备工作完成，要经指导教师检查通过后，试验才能开始。

四、试验时应严肃认真，密切注意观察试验现象，及时加以分析和记录，要以严谨的科学态度对待试验的每一步骤和每一个数据。

五、严格遵守实验室的规章制度，非试验中仪器设备不要乱动；试验用仪器、仪表、设备，要严格按规程进行操作，遇有总是及时向指导教师报告。

六、试验中要小心谨慎，不要碰撞仪器、仪表、试件和仪表架等。

七、试验结束后，要及时卸下荷载，使仪器、设备恢复原始状态，以后小心卸下仪器仪表、擦净、放妥、清点归还，经教师认可并把试验记录交教师签字后离开。

八、试验资料应及时整理，按时独立完成试验报告，除小组分工由别人记录的原始数据外，严禁抄袭。

九、试验报告要求原始记录齐全、计算分析正确、数据图表清楚、心得体会深刻。

十、经教师认可，试验也允许采用另外方案进行。实验一 十字板剪切和SPT实验

1.实验目的

现场测量软土或者硬土阻抗力矩，得到软土的抗剪强度和灵敏度

查明场地地地层剖面及软弱夹层，判定地基地承载力、变形模量及物理力学性质指标等参数，预估单桩承载力和选择桩尖持力层，判别砂土及轻亚粘土地震液化的可能性

2.实验设备

标准贯入试验仪锤重63.5Kg,穿心锤落距76mm,包括自动落锤装置，标准贯入器，探杆等。

十字板剪切仪通过大锤敲击，贯入深度可以达到10米，而不需要预钻。提供两种尺寸的板头（60×120mm和75.8×151.5mm），测量范围从0-80Kpa和从0-160Kpa，独有的180度‘反摩擦’滑动连轴器，可以评价钻杆与土之间的摩擦力。包括仪表，延长杆，拔出设备等。

3.实验步骤

参见《土工试验规程》

4.试验数据整理与结果分析

参见《土工试验规程》

实验二 CPT实验

1.实验目的

用于土层划分，土类判别，并可以估算沙土相对密实度，土的压缩模量和变形模量，地基承载力，单桩承载力，固结系数，渗透系数等。

2.实验设备

CPT静力触探仪可以测试锥尖阻力，侧摩阻力，孔压和倾斜。锥底面积10cm², 可以提供50MPa和100MPa的标准荷载量程,电缆为10米和50米，探杆40米，数据采集装置，采集和分析软件以及用于孔压探头的饱和装置。

3.实验步骤

参见《土工试验规程》

4.试验数据整理与结果分析

参见《土工试验规程》

实验三 地基表面波测试

1.实验目的

依据弹性波在岩土体内的传播理论测定剪切波波和压缩波波在地层中的传播时间根据已知的相应传播距离计算出地层中波的传播速度间接推导出岩土体在小应变条件下的动力参数。

2.实验设备

激振器可采用机械震源爆炸震源和电火花等，但主要采用能正反向重复激振的井下剪切波锤面波法，检波器必须置于密封防水的无磁性圆筒内，放大器采用多通道低噪声放大器噪声水平应低，各通道必须具有一致的相位特性相位，偏差应小，并配有可调的增益装置电压，不能采用信号滤波装置记录器可采用各种型号的示波记录器或多通道工程地震仪记录，测斜仪应能测量的方位角及的倾角倾角测量允许误差为套管内径为壁厚为的硬聚氯乙烯塑料管零时触发器采用压电晶体触发器或机械触发装置其升压时间延迟应不大于仪器设备的检定和校准。

3.实验步骤

参见《土工试验规程》

4.试验数据整理与结果分析

参见《土工试验规程》

实验四

旁压实验

1.实验目的

在现场进行应力控制式的荷载试验，得到应力-应变关系曲线，还可以得到旁压模量，蠕变压力和旁压极限压力。

可以得到土类指数ID，水平应力指数KD，侧胀模量ED，孔隙压力指数UD，从而用于土层划分与定名，不排水强度，应力历史，静止土压力系数，压缩模量，固结系数等。2.实验设备

梅纳旁压仪（预钻式）控制箱：量程分别为0~2.5和0~6Mpa；三腔式旁压器，提供60mm直径的两个探头，分别带有橡胶膜和金属膜，提供可以更换的外部橡胶膜，金属膜，加筋帆布膜和内膜，提供25米和50米的高压管。

扁铲侧胀仪包括两个高强度薄板，双仪表控制单元，100米线缆，20个高强度膜片，2个适配器（薄板和静力触探杆之间），标定工具，校正管，整套附件，工具和备件，易耗件。扁铲形探头尺寸：长220mm，宽95mm，厚14mm；薄钢膜片直径60mm，厚0.2mm；试验点竖向间距0.2m；贯入速度：20cm/min；

3.实验步骤

参见《土工试验规程》

4.试验数据整理与结果分析

参见《土工试验规程》

第二篇：Multisim11 电路设计及应用试验教学指导书（模版）

实验一：multisim基本功能与基本操作

实验目的：

 熟悉multisim工作界面；

 熟悉multisim菜单栏和工具栏的使用；  掌握使用multisim软件绘制电路原理图的方法；

实验步骤：

1.了解电子元件库的分类情况； 2.了解电子元器件连线方式；

3.按图1所示线路放置元器件并连接线路； 4.进行软件仿真分析。

图1 555振荡器电路原理图

实验二：模拟类虚拟仪器的使用方法

（一）实验目的：

 熟悉数字万用表的使用方法；  熟悉函数信号发生器的使用方法；  熟悉瓦特表的使用方法；  熟悉双踪示波器的使用方法；  熟悉波特图仪的使用方法；  熟悉频率计的使用方法。

实验步骤：

1.搭建如图1所示电路；

2.使用万用表测试节点3的电压，电流，db值；使用瓦特表测试电路的输出功率。3.将图1中的电源V1替换成函数信号发生器，调整函数信号发生器的参数，使用示波器观察节点3输出波形的变化；使用频率计测试节点3的电压频率； 4.使用波特计测试图1所示电路的幅频特性与相频特性。

实验三：模拟类虚拟仪器的使用方法

（二）实验目的：

熟悉字信号发生器的使用方法； 熟悉逻辑分析仪的使用方法； 熟悉逻辑转换仪的使用方法；

实验步骤：

1.按图1所示连接电路；

2.设置字信号发生器的进制，循环方式，触发方式参数； 3.设置逻辑分析仪的采样频率，分辨率参数；

4.子信号发生器的输出信号格式与逻辑分析仪的输出波形；

5.在程序主界面上放置逻辑转换仪，双击该仪器，得到图2所示设置界面，在输入框中输入逻辑表达式，点击不同功能键，实现逻辑表达式、真值表与电路之间的转换。

XWG1160OOOX***6XLA11V11kHz 5 V 01XX3115FCQTTR 图1

图2 实验四：模拟类虚拟仪器的使用方法

（三）实验目的：

 熟悉IV分析仪的使用方法；  熟悉失真分析仪的使用方法；  熟悉频谱分析仪的使用方法；  熟悉网络分析仪的使用方法；  熟悉Labview虚拟仪器的使用方法。

实验步骤：

1.按图1所示连接电路；点击运行按钮，观察输出IV特性图。

2.将图中NPN晶体管Q1更换为二极管，PNP三极管，CMOS管，观察不同器件的IV特性图；

XIV13Q1122N2102

图1 3.按图2所示电路连接电路，将失真分析仪的测试端连接至2号节点，观察失真分析仪的读数；将图2中的电阻R1更换为电感器件，R2更换为电容器件，观察失真分析仪读数的变化。

4.按图2所示连接电路，将频谱分析仪的测试端连接至2号节点，观察频谱图。

图2

实验五：multisim在电路分析中的应用

（一）实验目的：

 掌握使用multisim软件验证基尔霍夫电流/电压定理的方法；

 掌握使用multisim软件验证叠加定理、互易定理、戴维南定理的方法；

实验步骤：

1.按照图1所示连接电路；

2.在电路相应位置放置电流指示仪器，观察节点2流入电流与流出电流的关系；

U1+-A0.1802U2+1V1AC 1e-009OhmU3-A+0.1200.060-A120 Vrms 60 Hz 0° 0AC 1e-009Ohm3R11kΩAC 1e-009Ohm5R22kΩ

图1 3.按照图2所示连接电路；

4.在电路相应位置放置电压指示仪器，计算回路中各支路电压代数和。+0.000-VU3DC 10MOhm2R31V112 V 0+1kΩR12kΩ3+0.000-VU4DC 10MOhmR20.000-3kΩU5VDC 10MOhm

图2 5.按照图

3、图4，图5所示连接电路，对互易定理、叠加定理、戴维南定理进行验证。

图3

图4

图5

实验六：multisim在电路分析中的应用

（二）实验目的：

 深刻理解暂态响应的概念；  深刻理解非线性电路的概念；

 熟悉使用multisim软件对电路的瞬态过程进行检测。

实验步骤：

1.按照图1所示连接电路，观察J1开关在闭合和开启瞬间示波器的变化。

图1 2.按照图2所示搭建电路，改变电容C2和电感L1的值，观察当容抗和感抗相等时电路的电流和总阻抗值。

图2

实验七：multisim的分析方法

（一）实验目的：

 掌握直流静态工作点的分析方法；  掌握交流分析的方法；  掌握瞬态分析的含义和方法；

实验步骤：

1.按照图1所示连接电路，调用分析工具中的直流分析选项对线路直流工作点进行分析。

图1 2.按照图2所示连接电路，调用分析工具中的交流分析选项对线路的频率特性进行分析。

V2120 Vrms 60 Hz 0° L11mHR1357ΩC11µFC21µF 图2 3.按照图2所示连接电路，调用分析工具中的瞬态分析选项对线路的时域响应进行分析。

实验八：multisim的分析方法

（二）实验目的：

 熟悉傅里叶变换的含义，掌握multisim软件的傅里叶分析方法；  掌握噪声分析的方法；  掌握直流扫描分析的方法；  掌握灵敏度分析的方法。

实验步骤：

1.按照图1所示连接电路；

V2120 Vrms 60 Hz 0° L11mHR1357ΩC11µFC21µF 图1 2.调用分析工具中傅里叶分析方法选项，对线路的频谱成分进行分析； 3.通过傅里叶分析结果观察线路的谐波分量；

4.按照图2所示设置噪声分析的对象（某一节点的电压），设置好参数，对图1所示线路进行噪声分析，观察噪声分析的结果，分析其产生原因。

图2 5.建立如图1所示电路，选择直流扫描分析和灵敏度分析选项，根据分析结果观察电路的输出变量对电路中元器件参数的敏感程度。

实验九：multisim的分析方法

（三）实验目的：

1.掌握参数扫描分析的基本方法； 2.掌握温度扫描分析的基本方法； 3.掌握极点-零点分析的基本方法； 4.掌握传输函数分析的基本方法； 5.掌握最坏情况分析的基本方法；

实验步骤：

1.按照图1所示搭建单管放大电路；

4R32kΩR17.5kΩ6V20.1 Vrms 100 Hz 0° C110µFR22.49kΩ52Q1C310µF3V112 V C210µFR52kΩ2N1711*1R41kΩ0

图1 2.进入图2所示界面，设置扫描的参数指标要求，设置完参数后，点击simulate按钮获得仿真结果；

图2 3.搭建图1所示电路，在图3所示温度扫描菜单中设定温度扫描参数值，单击simulate进行仿真并分析仿真结果。

图3 4.搭建如图1所示电路，进入如图4所示界面，设置零点-极点分析的参数要求，点击simulate按钮进行仿真。

图4 5.搭建如图1所示电路，进入图5所示界面设置传输函数仿真参数，点击simulate按钮进行仿真分析。

图5 6.搭建如图1所示电路，进入图6所示界面设定参数，估算电路性能对于标称值时的最大误差。

图6

实验十：单管放大电路的仿真分析

实验目的：

 熟悉单管放大电路的基本结构，静态工作点的设置原理；

 掌握使用multisim软件仿真分析单管放大电路静态工作点、放大倍数及输入、输出电路的方法；

实验步骤：

1.按照图1所示连接电路，并使用虚拟仪器检测记录三极管Uce/Ucb/Ube的值，分析静态工作点是否设置合适；

R560%2V1XSC120kΩKey=A46V2C4R212 V 2kΩC53Q110µF52N22221R12kΩC633µF0+Ext Trig+_A_+B_10µF0.01 Vrms 1kHz 0° R410kΩR35.1kΩ 图1 2.改变滑动变阻器R5的阻值，观察输出波形的变化，分析静态工作点对输出波形的影响； 3.使用虚拟仪器检测图1所示电路输入电压和输出电压值，计算电路放大倍数；

4.按图2所示搭建电路，测试接入负载时输入端的电压和电流值，计算得到输入电阻；测试单管放大电路负载开路时的输出电压U0，测试单管放大电路接入负载时的输出电压UL，输出电阻由式（1）计算：

错误！未找到引用源。

（1）

实验十一：multisim在集成电路中的应用

实验目的：

 熟悉基本运算电路、比例运算电路、积分运算电路、微分运算电路的原理；  掌握基本运算电路、比例运算电路、积分运算电路及温芬运算电路的仿真设计方法；

实验步骤

1.搭建如图1所示比例运算电路，改变R1、R2、R3的阻值，观察输入和输出比例关系的变化情况。

XSC1U1AB_+_Ext Trig+_021 Vrms 60 Hz 0° V1R220kΩR120kΩ413OPAMP_3T_VIRTUALR330kΩ+0 图1 2.搭建如图2所示基本运算电路，写出其输入输出关系表达式，改变电路中的电阻值，观察输出电压的变化；

R1V11 V 20V21 V 4V31 V 510kΩR210kΩR310kΩR410kΩXMM11OPAMP_3T_VIRTUALU163R510kΩ

图2 3.搭建如图3所示积分运算电路，写出其输入输出关系表达式，改变电路中元器件的参数值，观察输出电压的变化；

R1R2418.2Ω1C10.025µFR3200kΩA+_+B_2U13XSC1Ext Trig+_V120kΩ500 Hz 2 V 0 图3 4.搭建如图4所示微分运算电路，写出其输入输出关系表达式，改变电路中元器件的参数值，5.观察输出电压的变化；

R1R45500Ω50%Key=A2XFG1C1100kΩ100nF34R2100kΩ_U1A+_B+Ext Trig_1XSC1+0 图4

实验十二：滤波电路的设计

实验目的：

 掌握滤波器截止频率，通带纹波、阻带纹波、过渡带宽的概念和设计方法；  掌握使用multisim软件分析滤波器的幅频特性和相频特性；  学会定制滤波器的方法。

实验步骤：

1．按照图1所示搭建一阶有源滤波器，利用虚拟仪器测试计算其截至频率，通带纹波，阻带增益、过渡带宽等参数；

2．按照图2所示搭建二阶有源滤波器，利用虚拟仪器测试计算其截至频率，通带纹波，阻带增益、过渡带宽等参数；

3．按照图3所示搭建5阶LC滤波器，利用虚拟仪器测试计算其截至频率，通带纹波，阻带增益、过渡带宽等参数；

4．对比以上三种滤波电路的测试结果，分析有源滤波器和LC滤波器各自的特点，分析滤波器阶数对其性能的影响。

XBP1INOUT1V11kΩ1 Vrms 10kHz 0° C21nFR12OPAMP_3T_VIRTUALU143R32kΩR26.8kΩ0 图1

XBP1INOUTR14V11kΩ1 Vrms 10kHz 0° 3R41kΩC21nF51OPAMP_3T_VIRTUALU1C11nF2R32kΩR26.8kΩ0 图2

XBP1INOUT1750Ωrsource0 V vin22.459mHL1302.199mHL21.079µFC14491.8µHL3569.4nFC2550Ωrload

图3 5.点击Tool-wizard-filter菜单，进入下图所示界面，设定滤波器的性能指标要求，构建滤波器电路。

图4

实验十三：波形变换电路的仿真方法

（一）实验目的：

 掌握检波电路的设计与仿真方法；  掌握绝对值电路的设计与仿真方法；  掌握整流电路的设计与仿真方法；

实验步骤：

1.按照如图1所示搭建电路，改变R1/C1的值，观察输出波形的变化，熟悉检波电路的基本原理；

图1 2.按照图2所示搭建电路，观察电路仿真结果，分析输入电源极性变化时，输出电压波形的变化规律，熟悉绝对值电路的基本原理。

图2 3.按照如图3所示搭建电路，对比输入与输出波形，分析整流电路的工作原理。

实验十四：波形变换电路的仿真方法

（二）实验目的：

 掌握上限幅电路的设计原理与仿真方法；  掌握下限幅电路的设计原理与仿真方法；  掌握并联限幅电路的设计原理与仿真方法；

实验步骤：

1.按照如图1所示搭建电路，对比输入波形与输出波形的变化，改变电路中D1与R1的值，观察输出波形的变化，分析上限幅电路的基本工作原理；

图1 2．按照如图2所示搭建电路，对比输入波形与输出波形的变化，改变电路中D1与R1的值，观察输出波形的变化，分析下限幅电路的基本工作原理；

图2 3.按照如图3所示搭建电路，对比输入波形与输出波形的变化，改变电路中D1与D2的值，观察输出波形的变化，分析并联限幅电路的基本工作原理；

图3

实验十五：数字电路的设计与仿真方法

（一）实验目的：

 熟悉multisim中数字器件元件库；

 掌握组合逻辑电路（全加器、比较器）的设计与仿真方法。

实验步骤：

1.在multisim主界面上点击TTL、CMOS等器件类别，熟悉与门、非门、或们、与非门、或非门等逻辑器件的功能；

2.绘制如图1所示全加器的电路原理图；

图1 3.根据图1所示原理图，利用逻辑转换仪得到全加器的真值表和最简逻辑表达式。4.按照图2所示绘制比较器的电路图；

图2 5.根据图2所示原理图，利用逻辑转换仪得到比较器的真值表和最简逻辑表达式。

实验十六：数字电路的设计与仿真方法

（二）实验目的：

 熟悉时序电路的概念和基本设计方法；

 掌握基本时序逻辑电路（计数器、分频器）的设计与仿真方法；

实验步骤：

1.按照如图1所示搭建10进制计数器，利用逻辑转换仪得到其真值表和逻辑表达式；

U2DCD_HEXVCC5VXFG103456710912ABCDENPENT~LOAD~CLRCLKU1QAQBQCQDRCO14***2XLA11VCC0174LS160NFCQT 图1 2.根据图1所示电路，设计100进制计数器，图2为100进制计数器的参考电路，可根据此电路，采用逻辑转换仪分析其真值表和逻辑表达式；

U4U3XFG1U1VCC5V01030456710ABCDENPENT~LOAD~CLRCLKQAQBQCQDRCO14131211***30456710912ABCDENPENT~LOAD~CLRCLKQAQBQCQDRCO14***7VCC91274LS160NU5A74LS00D74LS160N 图2 100进制计数器

3.根据图1所示10进制计数器基本原理，设计1000进制计数器，图3为1000进制计数器的参考电路，可根据此电路，采用逻辑转换仪分析其真值表和逻辑表达式；

U4U3U69)‎Ln9(‎10)‎Ln10(‎11)‎Ln11(‎14***85)‎Ln4(‎6)‎Ln3(‎7)‎Ln2(‎8)‎Ln1(‎123Bus141)‎Ln8(‎2)‎Ln7(‎3)‎Ln6(‎4)‎Ln5(‎4)‎Ln5(‎3)‎Ln6(‎2)‎Ln7(‎1)‎Ln8(‎121110912)‎Ln12(‎11)‎Ln11(‎10)‎Ln10(‎9)‎Ln9(‎BusIO112)‎Ln12(‎XFG1VCC5V03456710912ABCDENPENT~LOAD~CLRCLK21U1QAQBQCQDRCO1413121115BusIO28Ln1(‎8)‎7Ln2(‎7)‎6Ln3(‎6)‎5Ln4(‎5)‎14U20456710913ABCDENPENT~LOAD~CLRCLKQAQBQCQDRCO14***3456710ABCDENPENTU7QAQBQCQDRCO91011120VCC15U5AVCCVCC129~LOAD~CLRCLKVCCVCC135V21674LS160N74LS160N74LS160NVCC5V74LS00DVCC5V

图3 1000进制计数器

4.根据图4所示搭建分频器电路，利用示波器观察其输入与输出波形，采用逻辑转换仪获得其真值表和逻辑表达式；

XSC1VCCXFG15V30456ABCDENPENT~LOAD~CLRCLKU1QAQBQCQDRCO14***6ABCDENPENT3U2QAQBQCQDRCO1413121115A+_+B_Ext Trig+_02VCC912710171091VCC5V~LOAD~CLRCLK274LS160NVCC74LS160N 图4 10-100分频器

实验十七：数字电路的设计与仿真方法

（二）实验目的：

 掌握555定时电路的基本设计和仿真方法；  掌握AD电路的设计原理和仿真方法；  掌握DA电路的设计原理和仿真方法；

实验步骤：

1.熟悉LM555CM定时芯片的引脚功能，按照图1所示搭建电路，调整电路中R1/R2阻值，观察输出波形的变化。

VCCVCC5VR1330Ω4RSTDISTHRTRICONGND8VCCOUT3XSC1Ext Trig+_U1+A_+B_4XFC11231R2330Ω726253C2100nF0C11µF1LM555CM 图1

LM555CM引脚功能：

引脚1：接地引脚，提供参考电平； 引脚2：555定时器的负跳变触发端； 引脚3：信号的输出引脚； 引脚4：555定时器的清零信号；

引脚5：555定时器内部参考电平的滤除高频干扰的引脚，一般接电容； 引脚6：555定时器的正跳变触发端； 引脚7：积分电容的放电引脚； 引脚8：电源引脚。

用法：4引脚和8引脚接高电平；引脚5接1μF电容，起滤波作用；引脚2和6接在一起，作为输入信号的引脚；

555多谐振荡器周期的理论计算式为：TW=0.7（R1+2R2）C。

2.按照图2所示搭建AD转换电路，改变R1~R8的电阻阻值，观察数码管输出的变化，分析其工作原理。

U19V25 V DCD_HEXR11kΩ1R22kΩ28R32kΩ3R42kΩ4V16 V R52kΩ5R62kΩ6R72kΩ7R81kΩ9U117U210U311U412U12AU13A0V45 V 181920U14A29U***1011121312345D0D1D2D3D4D5D6D7EIU8A0A1A2GSEO97614150U513U614U715160U16A262574LS148N*U17A0U18AV310 V

图2 3.按照图3所示搭建DA转换电路，依次闭合J1~J4开关，观察节点11电压的变化，分析DA电路的基本工作原理

R2210kΩR120kΩV1610 V J1Key = A10R1010kΩ3R410kΩR320kΩ7J2J3Key = B4R610kΩR520kΩ8Key = C5R820kΩR720kΩ9J4Key = D1R920kΩ00U111XMM1 图3

实验十八：非线性电路设计与仿真方法

（一）实验目的：

 掌握RC正弦波振荡电路的设计与仿真方法；  掌握LC正弦波振荡电路的设计与仿真方法；  掌握石英晶体正弦波振荡电路的设计与仿真方法；

实验步骤：

1.按照如图1所示搭建电路，改变C1/R1/C2/R2的值，观察输出电压波形的变化，分析RC振荡电路的基本工作原理；

16C1100nF7R11.6kΩU1R71000Ω20 V V1A+_+B_9XSC1Ext Trig+_C2100nF0R31.6kΩ4R2016.9kΩ50Q12N22222R434ΩR6Q22N222234kΩ310R534ΩR81000Ω8V220 V 图1 2.按照如图2所示搭建电路，改变L1/C1的值，观察输出波形的变化，分析LC振荡电路的基本工作原理；

0XSC1Ext Trig+_A+_+B_C110nFL110mH10R35.1kΩ2U1R110kΩ3R2100kΩ

图2 3.按照如图3所示搭建电路，改变C6/C4/R6的值，观察输出波形的变化，分析石英晶体振荡电路的工作原理；

图3

实验十九：非线性电路设计与仿真方法

（二）实验目的：

 掌握方波发生器、三角波发生器的基本工作原理与设计方法；  掌握调制电路的设计与仿真方法；

实验步骤：

1.按照如图1所示搭建方波发生器电路，改变电路中各电阻与电容值，观察输出信号幅值和频率的变化，分析其工作原理；

图1 2.按照如图2所示搭建三角波发生器电路，改变电路中各电阻与电容值，观察输出信号幅值和频率的变化，分析其工作原理；

图2 3.按照如图3所示搭建普通调制电路，观察输入输出信号波形的变化，分析其工作原理（图4为乘法器A1的内部结构图）；

V15 Vrms 100kHz 0° 01V225 Vrms 10kHz 0° A1YXXSC1Ext Trig+_A+_+B_1 V/V 0 V 3 图3

图4 4.按照如图5所示搭建单边带解调电路，观察输入输出信号波形的变化；对比图3与图5分析解调电路的工作原理。

XSC1V16A1YB_+_Ext Trig+_A+5 Vrms 7V2X100kHz 0° 1 V/V 0 V 5 Vrms 810kHz 0° 11.395mHLLL12338.4µHLLL2430750Ω5rsource1.663nF6.855nFCLC1CLC24.284µH6.059µH50Ω541.4nFLCL1382.8nFLCL2rloadCCC1CCC20图5

实验二十：非线性电路设计与仿真方法

（二）实验目的：

 熟悉MCU电路的仿真方法；  熟悉ultiboard软件的基本使用方法；

实验步骤：

1.MCU电路的仿真实验

（1）在元件库中选择MCU中的8051单片机，设置路径和名称

（2）选择编程语言和编译器

（3）放置好器件，构建外围电路

U1U******516P1B0T2P1B1T2EXP1B2P1B3P1B4P1B5MOSIP1B6MISOP1B7SCKRSTP3B0RXDP3B1TXDP3B2INT0P3B3INT1P3B4T0P3B5T1P3B6WRP3B7RDXTAL2XTAL1GNDVCCP0B0AD0P0B1AD1P0B2AD2P0B3AD3P0B4AD4P0B5AD5P0B6AD6P0B7AD7EAVPPALEPROGPSENP2B7A15P2B6A14P2B5A13P2B4A12P2B3A11P2B2A10P2B1A9P2B0A***3***242322212019***101112***81920P1B0T2P1B1T2EXP1B2P1B3P1B4P1B5MOSIP1B6MISOP1B7SCKRSTP3B0RXDP3B1TXDP3B2INT0P3B3INT1P3B4T0P3B5T1P3B6WRP3B7RDXTAL2XTAL1GNDVCCP0B0AD0P0B1AD1P0B2AD2P0B3AD3P0B4AD4P0B5AD5P0B6AD6P0B7AD7EAVPPALEPROGPSENP2B7A15P2B6A14P2B5A13P2B4A12P2B3A11P2B2A10P2B1A9P2B0A***33323***2524232221VDDVSS0V5VR120kΩ50%Key=AU2VCCCVGNDERSRWD7D6D5D4D3D2D1D08051U4BU3A7400N7400NVDD5VU5C7400N8051（4）进入code—properties菜单

（5）编辑程序

（6）调试，编译程序

2.ultiboard软件的基本使用方法（1）在ultiboard中新建工程文件

（2）在multisim中建立电路

R147.5Ω1C220nFR247.5ΩL110mH2C1620nF43C320nFR347.5ΩC4620nF

（3）transfer中将其转换为ultiboard文件

（4）在ultiboard中进行调整

（5）确保所有器件都封装的情况下，选择autoroute自动布线

（6）单击按钮，检查电气规则

（7）输出PCB文件（8）tools—view 3D

第三篇：非线性电路试验-复旦大学物理教学试验中心

非线性物理——混沌

引言

非线性是在自然界广泛存在的自然规律，相对于我们熟悉的线性要复杂得多。随着物理学研究的不断深入，非线性问题逐渐被重视起来，现已出现了多个分支，混沌便是其中之一。混沌现象在生活中广泛存在，如著名的蝴蝶效应、湍流、昆虫繁衍等[1]。

要直观地演示混沌现象，采用非线性电路是一个非常好的选择。能产生混沌现象的自治电路至少满足以下三个条件[2]：1）有一个非线性元件，2）有一个用于耗散能量的电阻，3）有三个存储能量的元件。如图1所示的蔡氏电路（Chua's circuit）[3,4]是一个符合上述条件、非常简洁的非线性电路，由华裔物理学家蔡绍棠（Leon O.Chua）教授于1983年提出并实现。近年来，非线性电路的研究领域有了长足进展，新的混沌与超混沌电路[5]的理论设计与硬件实现等问题备受人们关注。如Chen氏电路[6]、Colpitts振荡电路[7]、基于SETMOS的细胞神经网络结构的蔡氏电路[8]，都能用于研究混沌现象，并有不同的应用领域。

实验原理

在众多的非线性电路中，蔡氏电路因其结构简单、现象明晰，成为教学实验中让学生接触、了解混沌现象的最佳选择，大量基于蔡氏电路的实验仪器[9-11]被广泛应用于高校实验教学。蔡氏电路（如图一所示）的主要元件有可调电阻R（电路方程中以电导G=1/R做参数，以下方程求解过程都用G来表示，而涉及实验的内容采用R表示）、电容C1和C2、电感L以及非线性负阻Nr。它的运行状态可以用以下方程组来描述：

dU1C1dtG(U2U1)g(U1)dU2G(U1U2)IL C2dtdILLdtU2-1-

(1)其中U1为C1（或负阻Nr）两端的电压，U2为C2（或L）两端的电压，IL为通过L的电流，错误！未指定书签。g(U)为非线性负阻的I-V特性函数，其表达式为： g(U)GbUGbGa(|UE||UE|)2(2)式中各参数和变量的具体意义间图3。从g(U)的表达式看出，g(U)分三段，且每段都是线性的，所以我们可以将求解分三个区间来进行。由于两侧区间基本对称，可以一并求解。

图1：蔡氏电路示意图

U1、U2、IL构成一个三维的状态空间，称为相空间，相空间的状态点记为XU1U2混沌实验仪中一般演示X点的相轨迹在U1-U2平面的二维投IL。T影，可用双踪示波器的X-Y模式来观察，即常说的李萨如图形。

在每个区间内，方程(1)都可以改写成如下形式的线性方程：

(t)AX(t)bX X(0)X0(3)

(t)0时的解即为相空间其中X(t)、b为三维矢量，A为三阶矩阵。方程(3)在X(t)Ax(t)的的不动点XQ，XQA1b。原方程组的解即可写为线性齐次方程x通解与不动点特解XQ的和。方程(3)的本征值方程为|λI-A|=0，若A存在三个本征值λ

1、λ

2、λ3，齐次方程的解即为：

3t1t2tx(t)c1eξ1c2eξ2c3eξ3

其中ξi为λi对应的本征向量，ci由初始状态X0决定。

在有些情况下，A有一个实本征值γ和一对共轭的复本征值σ±iω，方程的解可以写成：

(4)

-2-x(t)xr(t)xc(t)t x(t)cerrtxc(t)2cce[cos(tc)rsin(tc)i](5)式中ξγ是实本征值对应的本征向量，ηr±iηi是共轭的复本征值对应的本征向量。c、cr、cc由初始状态决定。综上所述，蔡氏电路方程组的解为：

X(t)XQxr(t)xc(t)

(6)我们把实本征向量ξγ方向标记为Er，把ηr和ηi张成的平面记为Ec。齐次方程解的独立分量xr(t)在Er方向，xc(t)在平面Ec内。方程的解随着时间演化具有如下性质：如果γ<0，xr(t)指数衰减到0；如果γ>0，xr(t)沿着Er方向指数增长。由此可见，对于任何一条相轨迹X(t)，Er方向上的分量恒正或恒负，所以它始终都无法穿越Ec平面（图错误！未定义书签。、错误！未定义书签。）。如果σ>0且ω≠0，则xc(t)在Ec平面内螺旋离开不动点XQ；若σ<0，xc(t)在Ec平面内螺旋收缩到不动点XQ。这些性质在进行每个区域分析时都非常有用。

非线性负阻的结构[9]如图2所示，由两个封装在一起的运算放大器（双运算放大器集成电路FL353N）和6个定值电阻（R1=3.3kΩ、R2=R3=22kΩ、R4=2.2kΩ、R5=R6=220Ω，精度1%）构成，输入电源电压±15V。理想的非线性负阻具有如图3所示的I-V特性，被±E拆分为上中下三个区域，在各个区域都是线性函数，分段函数的斜率依次为Gb、Ga、Gb，且满足Ga

Ga=-1/R1-1/R4=(-7.6±0.1)×10-4Ω-1，Gb=1/R3-1/R4=(-4.09 ±0.06)×10-4Ω-1。

图2：非线性负阻的内部结构

图3：理想非线性负阻I-V特性（示意图）

实验内容

一、各种混沌现象的观测

用图1所示的方法，调节可调电阻R，观察单周期、双周期、阵发混沌、三周期、单吸引子、双吸引子等相图，并记录各种相图对应的U1,U2的信号特点。

二、测量非线性负阻的I-Ｖ特性

1、用如图4所示的方法，用信号发生器驱动，分别在30Hz，300Hz和3.3kHz等频率测量非线性负阻的I-V特性，讨论不同频率时I-V曲线的特点。

图4：外部信号扫描测量I-V特性电路图

2、用图5所示的方法：在电路中接入一个r=100Ω的采样电阻，非线性负阻两端的电压U1仍在CH1端测量，用CH2端输出的r两端的电压代替电流信号来记录I-V曲线，实验时利用蔡氏电路自身的振荡信号代替信号发生器的输入。CH1和CH2的信号输入另一双踪示波器观察非线性电路的二位相图，记录电路

-4-出现各种混沌状态时的I-V曲线。

3、比较上述两种方法得到的I-V曲线的异同，并讨论原因。

4、分析第二种方法得到的结果，并解释相图和I-V曲线之间的关联。

图5：内置信号扫描测量I-V特性电路图

5、（选做）用伏安法测量非线性负阻的I-V曲线，分析得到的结果。

三、（选做）元件参数测量和非线性方程的求解

1、用万用表测量电路中的电容、电感的值。（有兴趣的同学可查阅万用表测电容、电感的原理。）

2、用函数信号发生器作电源，用伏安法测量电容、电感的值，讨论电流、频率不同时，测量结果的变化。注意：实际有铁芯电感的等效模型为一个理想电感和一个损耗电阻的组合。

3、用高精度的LCR表测量各个元件的参数。

4、用实际测得的实验参数求解非线性方程组（1），找出不同条件下的不动点，分析不动点的稳定性和解的特点。

四、（选做）C调制

设计实验方法，实现用电容C的调节了得到各种混沌相图，并讨论G调制和C调制得到的相图的不同。

五、（选做）数值模拟

1、采用四阶Runge-Kutta法求解方程组（1），画出各种相图。

2、用FFT法分析各种相图时时域型号的频率特性。

3、绘制U1随R变化的分岔图，得出单周期、双周期等混沌状态时的R值，和实验观察的结果进行比较。

六、（探索）混沌保密通讯

阅读文献，了解混沌通讯的原理和实现方法，从实验上实现两台混沌实验仪

-5-的信号同步，并完成混沌保密通讯的原理演示实验。

七、（探索）分形

用计算机编程得到各种分形图形。

思考题

1、非线性系统的动力学行为的特点有哪些？

2、一个自治的非线性系统至少包含哪些元件？各起什么作用？

3、将非线性负阻直接接到一个电阻两端，随着外接电阻阻值的改变，电阻上的电压和电流之间会有什么关系？有兴趣的同学可以进行实验测量，并解释得到的结果。

4、怎样求解非线性方程组？什么是Runge-Kutta法？

5、G调制和C调制有什么不同？

参考文献

[1] James Gleick, 张淑誉, 郝柏林.混沌开创新科学[M].北京: 高等教育出版社, 2004年.[2] L.O.Chua.Nonlinear Circuits[J].IEEE Transactions on Circuits and Systems.CAS-31(1),1984: 69-87.[3] P.R.Hobson, A.N.Lansbury.A simple electronic circuit to demonstrate bifurcation and chaos[J].Physics Education, 31, 1993: 39-43.[4] G.Q.Zhong and F.Ayrom.Experimental confirmation of chaos from chua's circuit[J].International Journal of Circuit Theory and Applications, 13(1), 1985: 93-98.[5] J.H.Lu, G.R.Chen.Generating Multiscroll Chaotic Attractors: Theories, Methods And Applications[J].International Journal of Bifurcation and Chaos, 16(4), 2006: 775-858.[6] G.R.Chen, T Ueta.Yet Another Chaotic Attractors[J].International Journal of Bifurcation and Chaos, 9(7), 1999: 1465-1466.[7] M.P.Kennedy.On the Relationship between the Chaotic Colpitts Oscillator and Chua's Oscillator[J].IEEE Transactions on Circuits and Systems, 42(6), 1995: 376-379.[8] 冯朝文, 蔡理, 康强.基于单电子器件的混沌电路研究[J].ACTA PHYSICA SINICA物理学报, 57(10), 2008: 6155-6161.[9] 王珂, 田真, 陆申龙.非线性电路混沌现象实验装置的研究[J].实验室研究与探索, 4, 1999: 43-45.[10] 许巍，熊永红，李定国等.基于LabVIEW数据采集系统的混沌电路实验[J].物理实验, 29(2),2009: 20-22 [11] 刘兴云, 鲁池梅, 程永山.基于虚拟仪器三维多涡卷混沌电路的研究[J].大学物理, 27(6), 2008: 38-41 [12] M.P.Kennedy.Three steps to chaos part Ⅱ: A chua's circuit primer[J].IEEE Transactions on Circuits and Systems, 40(10), 1993: 657-674.实验资料

1、复旦天欣科教仪器有限公司：NCE-2型非线性电路混沌实验仪产品说明书。2000.2

2、上海新建仪器设备有限公司：XJ4400系列数字存储示波器

课外阅读：

非线性科学概要——为《非线性物理概论》一书写的序言

汪 秉 宏

上一世纪初量子力学和相对论的发现，因为提出了突破人们传统思维的新概念，将人类的世界观推进到超越经典的领域，而被公认为是物理学或更确切地说是科学的两次革命。牛顿创立的经典力学被发现并不始终是正确的。当深入到微观尺度（<10-8cm），应该取代为量子力学，当物体的速度接近于光速（～10 10cm/s），则相对论是正确的。非线性科学作为科学的一个新分支，如同量子力学和相对论一样，也将我们引向全新的思想，给予我们惊人的结果。非线性科学的诞生，进一步宣布了牛顿的经典决定论的局限性。它指出，即使是通常的宏观尺度和一般物体的运动速度，经典决定论也不适用于非线性系统的混沌轨道的行为分析。非线性科学涵盖各种各样尺度的系统，涉及以任意速率运动的对象，这一事实丝毫不降低这一新学科的创新性，恰恰相反，刚好说明它具有广泛的应用性。从这一点来看，其实非线性科学的诞生和发展更有资格被称为科学的一场革命。非线性科学，目前有六个主要研究领域，即：混沌、分形、模式形成、孤立子、元胞自动机，和复杂系统。而构筑多种多样学科的共同主题乃是所研究系统的非线性。一个系统，如果其输出不与其输入成正比，则它是非线性的。例如一个介电晶体，当其输出光强不再与输入光强成正比，就成为非线性介电晶体。例如弹簧，当其位移变得很大时，胡克定律就失效，弹簧变为非线性振子。又例如单摆，仅当其角位移很小时，行为才是线性的。实际上，自然科学或社会科学中的几乎所有已知系统，当输入足够大时，都是非线性的。因此，非线性系统远比线性系统多得多，客观世界本来就是非线性的，线性只是一种近似。任何系统在线性区和非线性区的行为之间存在显着的定性上的差别。例如单摆的振荡周期在线性区不依赖于振幅，但在非线性区，单摆的振荡周期是随振幅而变的。从数学上看，非线性系统的特征是迭加原理不再成立。迭加原理是指描述系统的方程的两个解之和仍为其解。迭加原理可以通过两种方式失效。其一，方程本身是非线性的。其二，方程本身虽然是线性的，但边界是未知的或运动的。对于一个非线性系统，哪怕一个小扰动，象初始条件的一个微小改变，都可能造成系统在往后时刻行为的巨大差异。迭加原理的失效也将导致Fourier变换

-7-方法不适用于非线性系统的分析。因此，系统的非线性带来系统行为的复杂性。对于非线性系统行为的解析研究是相当困难的。更进一步，在许多情况下，对于我们所要研究的系统，方程是未知的，或甚至可能根本不存在。从分形图样生长的简单的扩散限制聚集模型，到象股票市场那样的复杂经济系统，我们可以举出无数写不出方程的非线性系统的例子。混沌是非线性系统的最典型行为，它起源于非线性系统对于初始条件的敏感依赖性。混沌现象早在上世纪初就已经被法国学者彭加勒所发现，后来又被许多数学家所仔细研究。而学术界近年来对于混沌的特别关注，则起始于七十年代，这是因为美国人费根保姆发现了一些象平方函数重复迭代的很大一类简单映射系统居然具有普适的性质。例如倍周期分叉到混沌的道路，分叉参数的渐近收敛比值，分叉的几何特征具有普适标度性等等。而费根保姆工作则是受到了美国气象学家洛伦兹与气象预报有关的重要然而朦胧的工作的启示。对于混沌系统的如下两个发现特别有意义。其一，人们发现一个决定论性系统的行为当处于混沌状态时似乎是随机的。仅仅这一发现就迫使所有的实验家要重新考察他们的数据，以确定某些曾经归于噪声的随机行为是否应该重新确定为是由于决定论性混沌而产生的。其二，人们发现很少自由度的非线性系统，就可能是混沌的而表现为相当复杂。这一发现给我们以这样的启示：许多真实系统中所观察到的复杂行为其实有一个简单的起源，那就是混沌。当然，混沌仅仅是复杂性的起源之一，还存在并非来源于混沌的更复杂的复杂性。决定论性混沌的真实系统（例如气候）的行为具有明显的不可预测性。这一是由于系统对于初始条件的敏感依赖性；二是由于我们在实际中只能近似地测量或确定系统的初始条件，因为任何测量仪器都只具有有限的分辨率。这两个根本困难排除了对于任何混沌的真实系统作出长期预报的可能。但从另一方面看，一个被确认为决定论性混沌的系统，在看起来非常复杂的行为中，却蕴藏着秩序，因而进行短期预报是可能的。问题在于：如何确定复杂现象的背后是否存在决定论性混沌的起源？又，如何对一个混沌系统的行为进行短期预报？对于气象或股票市场一类系统，由于不可逾越的复杂性，描写这类系统的完全方程组，即使是存在的，也决无办法知道。或者，即使我们能写出所有相关的方程组，也不可能有足够强大功能的计算机来求解这些方程组。但是从实用的角度考虑，往往只需要对这类系统作一次成功的短期预报。例如，为了在股

-8-票市场上赚钱，炒股者其实只需要能够预测明天或下一周股票的涨跌趋势，而不必知道市场的整个长时间的涨落规律。又例如，如果地球岩石圈的动力学系统被证明具有决定论性的成分，则地震的预测并非完全不可能，而与地震的中长期预报相比较，对某一地区的地震进行短临预报，对于人们的防震更有意义，所以，复杂系统行为的短期预测已经变成混沌的最令人感兴趣的一个应用。混沌的另一个重要应用是混沌的控制。这一应用基于如下事实：有许多不稳定周期轨道嵌入在奇怪吸引子内，我们可以根据需要通过对系统施加一个小扰动的方法使其中之一稳定并将混沌系统驱动到这一稳定周期轨道状态。这一技术已经被成功地应用于各种机械的、电子的、激光的、化学的系统和心脏组织的控制上。自然界中的大多数特殊结构是由大量相同组元自组织集结而成的。通过某种简单的称之为组织的构造法就可以出现自集结过程。两种最简单的构造法是所谓规则性构造法和随机性构造法。采用规则性构造法，所有组元就排列成为周期或准周期方式而构造成例如晶体与合金等等。采用随机性构造法而形成的结构（或非结构）的例子有气体和动物毛发的分布等等。而在这两种极端的构造法之间，则有自相似构造法，这将产生称为分形的自相似结构。在一个分形中，系统的局部与整体相似。分形通常具有分数维数。许多分形还可能是不同分数维的分形的集合，故称为多重分形。分形和多重分形的名词，是上世纪八十年代由曼德勃罗特首先提出的。现在，分形在自然界和数学系统中的广泛存在性已被人们普遍认识。例如：凝聚体和胶体、树木、岩石、山脉、云彩、星系、粗糙的表面和界面、聚合物和股票市场，无不存在分形。而耗散动力系统中的混沌就表现为相空间中具有分形结构的奇怪吸引子。奇怪吸引子本身及其吸引域都可能是分形。混沌与分形之间的这种联系至今尚未被充分理解。分形系统的最典型性质是缺少空间的特征尺度。这一性质可以有三种等价的表达方式：拓朴自相似性，空间的幂函数律，和标度不变性。类似的，系统中不存在时间的特征尺度将导致时间的幂函数律，例如，1/f 噪声。为了解释分形和无特征尺度行为在非平衡系统中的广泛存在性，丹麦人巴克和中国学者汤超等在1987年提出了自组织临界性假设，现在人们知道，自组织临界性假设不仅适用于沙堆，也适用于许多自然系统和社会系统。人们早就注意到河流、树枝、叶脉、和闪电所形成的分枝之间有惊人的相似

-9-性。这些分枝的斑图与在云彩和海藻类群落中所观察到的紧致斑图显然不同。大自然是如何生成这些斑图的？这些不同斑图模式的形成是否存在一种简单的原理或普适的机制？目前还找不到对于这些问题的最终回答，但最近二十年来在这方面的研究已经取得可喜的进展。

混沌理论的成功也开启了复杂性科学的研究之门。在七八十年代，当人们认识了混沌之后，对于从自然系统和社会系统中获得的各种时间序列，莫不用混沌动力学来进行分析，检验其中的决定论性成分，重构其相空间，甚至建立预测模型。混沌理论的成功，打破了人们的一个心理障碍：没有一个复杂系统因为太复杂而不可触摸。人类已经到了直面复杂系统，攻克复杂性难题的时代。复杂性科学所研究的论题跨越非常大的范围，它包括人类语言、生命起源、计算机、演化生物学、经济学、心理学、生态学、免疫学，和自旋玻璃、DNA、蜂群、地震以及各种非平衡系统的自组织等等。目前尚无复杂系统的确切定义，这表明复杂性科学尚处于一个新研究领域的萌芽阶段。尽管已经发现象诸如复杂自适应系统和对称破缺等一般性概念可以用来相当好地描述一大类复杂系统，但目前还缺乏可以描写所有复杂系统的统一理论。然而有两种简单的思想能够解释许多复杂系统的行为。其一是自组织临界性，其二是所谓活跃行走原理。自组织临界性理论断言：许多大的动力学系统存在一种趋势，它会驱动自身到一种没有特征空间尺度和特征时间尺度的临界状态。而活跃行走原理则描述了复杂系统中的单元是如何通过与所共享的位形的相互作用而与其环境和在彼此之间沟通。活跃行走原理已经被成功地应用于诸如介电击穿模式、玻璃中的离子输运和蚂蚁在食物搜寻时的合作等等非常不同的问题的研究。

以上所概要的非线性动力学系统的物理或科学包含有序和无序的相互影响，也涉及简单和复杂的交错。但从数学和处理方法上看，产生所有那些迷人的结果的原因乃是系统的非线性。客观世界本来就是非线性的、复杂的。非线性物理就是一门以非线性系统的普遍规律及客观世界的复杂性本身为研究对象的学科，它在上一世纪八十和九十年代蓬勃发展，也将成为新世纪物理学研究的最前沿。

第四篇：教育部批准30个国家级教师教学发展示范中心

教育部批准30个国家级教师教学发展示范中心

根据《教育部 财政部关于“十二五”期间实施“高等学校本科教学质量与教学改革工程”的意见》（教高〔2011〕6号）要求，教育部高等教育司研究制订了建设国家级教师教学发展示范中心的有关政策性文件，坚持“公平公正、公开透明、择优择强”原则和严格的“回避制”，组织专家对中央部委属高校申报的国家级教师教学发展示范中心有关材料进行了评审，遴选出了30个国家级教师教学发展示范中心。经网上公示，无异议。经报教育部领导同意，决定批准厦门大学教师发展中心等30个教师教学发展中心为“十二五”国家级教师教学发展示范中心。中央财政资助每个国家级教师教学发展示范中心500万元建设经费，在“十二五”期间分期拨付。

附：“十二五”国家级教师教学发展示范中心名单

1．厦门大学教师发展中心

2．重庆大学教师教学发展中心

3．清华大学教学研究与培训中心

4．北京大学教育发展研究中心

5．复旦大学教师教学发展中心

6．中国人民大学教师教学发展中心

7．南京大学教学发展中心

8．山东大学教学促进与教师发展中心

9．浙江大学教师教学发展中心

10．华东师范大学高校教师教学发展中心

11．四川大学教师教学发展中心

12．华中科技大学教师教学发展中心

13．武汉大学教师教学发展中心

14．哈尔滨工业大学教师教学发展中心

15．上海交通大学教学发展中心

16．吉林大学教师教学发展中心

17．西安交通大学教师教学发展中心

18．北京交通大学教师发展中心

19．北京理工大学教学促进与教师发展中心

20．西南财经大学教师教学发展中心

21．陕西师范大学教师专业能力发展中心

22．东南大学教师教学发展中心

23．大连理工大学教师教学发展中心

24．西南大学教师教学发展中心

25．华南理工大学教师教学发展中心

26．西南交通大学教师发展中心

27．东北师范大学教师教学发展中心

28．中国科学技术大学教学质量与师资培训办公室

29．中南民族大学教师教学发展中心

30．北京师范大学教师发展中心

第五篇：深圳大学试验室辐射安全与防护管理办法-深圳大学材料教学试验中心

深圳大学实验室辐射安全与防护管理办法

为了加强放射性同位素与射线装置安全和防护管理工作，保障师生员工健康和环境安全，根据《放射性同位素与射线装置安全和防护管理办法》（国家环保部第18号令）、等有关法律法规精神，制定本办法。

本办法适用于深圳大学校内所有涉放射性、放射性同位素与射线装置的人员和教学、实验、科研场所以及相关活动的安全监督与管理，包括购买、运输、存贮、使用、生产、销毁等过程的管理。

一、许可登记

（一）、按照国家和学校有关规定，实行辐射工作许可登记制度。

（二）、根据有关规定和学校具体情况，深圳大学以主体身份向政府环境辐射主管部门申请许可证，实验与设备部负责其它各相关学院（单位）的辐射安全管理。各单位为独立法人的，各自管理及履行相关职责。

（三）、各涉源单位需取得“许可登记”方能开展相关工作，其制度建设、人员培训、安全防护等纳入学校统一管理。各单位根据所属实验室的放射性同位素或射线装置的具体情况，制定相应的操作规程、辐射防护和安全保卫制度、人员岗位职责、辐射事故应急处理预案、辐射安全责任书（需盖学院公章）等，报实验与设备部备案，作为许可申请和环保部门检查的依据。

（四）、涉源单位购买、处置放射性同位素（新购源、同位素试剂）和射线装置时，首先向学校提出申请，经审核批准后方可进入后续工作程序。

二、辐射防护例行检查制度

（一）.检查目的

以提高固有安全性为目的，全面排查消除安全隐患，确保辐射技术活动符合辐射安全法规的相关规定,强化辐射使用单位的辐射安全主体责任意识和安全文化素养，提升安全和管理水平。

（二）.检查范围

全校范围内辐射使用单位，包括所有Ⅳ、Ⅴ类放射源，Ⅲ类以上射线装置以及开放性同位素使用单位。

（三）.检查内容

1、辐射安全法规标准执行情况，包括规范许可证管理，环评审批，竣工环保验收，退役终态验收，放射性同位素进出口、转让转移审批，场所、环境及人员的辐射监测，职业人员的辐射安全培训等。

2、辐射安全与防护设施运行管理情况。包括装置及场所的分区布局，辐射防护设施，放射源安保设施、辐射防护监测仪器和用品，警示标志和工作状态标识，放射性废物暂存或处理处置设施，以及必要的应急装备和物资等。

3、规章制度制定及落实情况，包括单位的辐射安全管理办法（制度），设施运行操作规程、安全防护设施定期检查和维护制度，辐射工作场所、环境及个人的辐射监测制度，辐射工作人员培训管理规定，评估报告的编写和审核，辐射事故应急管理制度，废旧放射源及放射性废物管理制度，放射性同位素（射线装置）销售和使用管理制度等。

三、放射工作人员管理

（一）、本办法所称放射工作人员，是指从事放射职业活动中受到或可能受到电离辐射照射的人员。

（二）、根据有关规定和学校具体情况，放射工作人员必须持证上岗。申领放射工作人员证的人员，必须符合放射工作人员的职业健康要求；掌握和遵守放射防护知识和有关法规；经有资质单位举办的辐射安全培训，考核合格；定期接受上级卫生主管部门的审查。

（三）、对放射工作人员具体管理要求：

1、新参加放射工作的人员，须在学校登记备案，统一安排到卫生部门指定医院职业病科体检。

2、体检合格后，参加地方环境主管部门举办的辐射安全与防护知识培训班，取得《放射工作人员证》后方能上岗工作。同时须每两年参加一次复训。、放射工作人员从事放射性工作时必须佩带个人剂量计，定期接受个人辐射剂量监测（3 个月一次）。

4、放射工作人员须到指定医疗单位进行定期检查（每两年一次）。

5、放射工作人员退休或调离学校时，必须交回《放射工作人员证》及个人剂量监测计。

6、学校不提倡学生从事此类放射性质实验室工作，如果确实科研需要，其导师或课题组必须要按照学校规定，将其纳入放射性工作人员统一管理。

四、辐射工作场所管理

（一）、凡涉及新建、改建、扩建、退役辐射工作场所的项目或实验室内放射性装置退役、转让、调拨等项目的相关单位及主管部门，应及时向学校提交项目的辐射防护设施资料，以便对项目进行论证、审核、备案。

（二）、新建、改建、扩建放射工作场所的辐射防护设施，必须与主体工程同时设计审批、同时施工、同时验收投产；辐射防护设施设计方案及相关文件，必须报上级环境保护等主管部门同意后方可实施。在放射源和射线装置类别有提升的情况下，须经政府环保主管部门环评审批。

竣工后须经环保、卫生、公安等有关部门验收同意，获得许可登记后方可启用。

（三）、放射性工作必须在辐射工作场所进行，不得以任何理由在非辐射工作场所开展放射性工作。

（四）、辐射工作场所必须安装防盗、防火、防泄漏设施，保证放射性同位素和射线装置的使用安全。同位素的包装容器、含放射性同位素的设备、射线装置、辐射工作场所的入口处必须放置辐射警示标志和工作信号，防止无关人员接近。工作人员进出辐射工作场所须登记。

（五）、对现有的放射性实验室，按工作场所级别严格控制核素使用种类和操作量，确保辐射安全。

（六）、当辐射工作场所改变工作性质不再用于放射性工作时，必须申请退

役；退役辐射工作场所必须经专业检测单位进行污染检测，经上级环保主管部门批准，在学校备案后方可装修、拆迁或改作它用。

（七）、核技术研究所工作场所的管理参照其内部管理办法执行。

五、放射性同位素和射线装置的使用管理

（一）、各相关单位必须指定专人负责保管和管理放射性同位素和射线装置，并明确岗位职责。

（二）、放射性同位素和射线类装置的采购实行归口管理。订购放射性同位素和射线类装置的具体程序如下：

1、使用单位必须认真填写《同位素（射线类装置）使用申请表》（包括使用人、使用场所、用途、用量、简单操作步骤和废物处理等），由学院(单位)安全负责人签字、盖公章后报学校许可审核、报实验与设备部、保卫部备案同意后，向政府环境主管部门办理“准购证”。

2、涉源单位持手续齐全的申请表、“准购证”等进行采购程序。

3、涉源单位根据物品采购到校后情况，及时报实验与设备部、保卫部和学校确认备案。

（三）、放射性同位素的转移和运输，必须根据国家放射源分类标准妥善包装，由专用运输工具转移、运输严格按照国家有关规定进行；不得将其随身携带乘坐公共交通工具。

（四）、各涉源单位须根据实验室的工作需要，编写《实验室放射性同位素安全操作规程》或《实验室射线装置安全操作规程》，并在辐射工作场所醒目地方张贴相应的规章制度和操作规程。实验过程必须小心谨慎，严格按照操作规程进行，做好安全保护工作。

（五）、各涉源单位应配备必要的防护用品和监测仪器，建立健全安全检查制度，定期对各实验室使用的放射性同位素、射线装置和辐射工作场所进行安全检查、盘点，并做好记录。相关实验室应经常性检查辐射表面污染状况，并做好记录。

（六）、各涉源单位要建立健全放射性同位素保管、领用和消耗的登记制度，做到帐物相符。放射性同位素的管理必须单独建帐，内容包括：编号、核素名称、活度、生产厂家（产地）、购进日期、所属部门、用途、使用情况、检查情况记录等。

（七）、应当建立放射性同位素安全保卫制度，指定专人负责，专人保管。放射性同位素应当单独存放，不得与易燃、易爆、腐蚀性物品等一起存放，其贮存场所应当采取有效的防火、防盗、防射线泄漏等安全防护措施。

（八）、各涉源单位每年年底向学校提交放射源和射线装置使用报告，内容包括放射源和射线装置的增加、使用、排污、销毁和监测记录等。

六、放射源及放射性废物处理

（一）、放射性废物处理需上报学校，由实验与设备部牵头，各涉源单位配合，提出处置方案，由实验与设备部联系专业机构（单位）按国家有关法令法规组织实施。

（二）、涉源单位产生放射性废源废物要及时送贮（一般要在3个月内送有资质单位收贮），送贮前要存放在本单位原贮存地中，经公安、环保等有关部门同意后，采取严密措施，统一处置。同时须做好安全保卫工作。

（三）、对同位素实验等产生的放射性废物（包括同位素包装容器）,不得作为普通垃圾由使用单位擅自处理。各单位应按照国家有关法令法规规范要求将放射性废物集中进行一定的处置，或转移到安全地方暂存，然后请专业公司进行统一处置。

（四）、含放射性同位素装置的报废，须经学校批准；在没有取出放射源的情况下，不得对废放射源以及含放射性同位素装置进行任何处理。

（五）、各涉源单位须按照国家标准做好废物分类和记录，内容包括：放射性废物的种类、核素名称、数量、活度、购置日期、状态（气态、液态、固态）、物理和化学性质(可燃性、不可燃性）等。

史遗留等特殊情况，学校予以个案处理。

七、辐射事故处理

（一）、学校制定“深圳大学辐射事故应急预案”（详见附件）,各使用放射源和射线装置的单位必须根据各自的情况制定辐射事故的应急预案。

（二）、发生辐射事故（放射源被盗、丢失，放射源污染和超剂量照射，射线伤害事故等），事故单位必须根据情况启动“深圳大学辐射事故应急处理预案”，立即采取有效的应急措施，同时向当地公安、环保、卫生等行政主管部门报告。

（三）、事故的发生经过和处理情况应详细记录并存档备案。

（四）、对发生辐射责任事故的单位和个人，依照国家相关法规和学校有关规定进行处理。

八、附 则

本办法自颁发之日起施行，各院（中心）可根据本办法结合具体工作情况与要求，制定有关补充规定，并报实验与设备部备案。

深圳大学辐射安全事故应急预案

为在辐射安全事故发生时能够准确掌握情况、正确决策、及时采取必要措 施，减少事故造成的损失，防止事故造成的影响进一步扩大，根据《中华人民共和国放射性污染防治法》、《中华人民共和国职业病防治法》、《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》（国务院第449号令）、《放射性同位素与射线装置安全和防护管理办法》（环境保护部第18号令）和《国家突发环境事件应急预案》等相关规定，特制定本预案。

一、事故应急处理小组

深圳大学辐射安全事故应急处理小组由主管安全工作的校领导任组长，保卫部主任、实验与设备部主任任副组长，主要成员包括：保卫部副主任、实验与设备部副主任、事故发生单位的主管副院长、核技术研究所负责人。深圳大学辐射安全事故应急处理小组的主要职责为：

（一）、在接到辐射安全事故发生的报告后，立即启动应急预案。

（二）、做好现场决策、指挥和组织协调工作，调度人员、设备、物资等。

（三）、向上级相关主管部门（环保、卫生、公安）报告辐射安全事故情 况，配合上级相关主管部门进行检测、现场处理及事故调查等工作。

（四）、组织协调人员对伤员进行现场救助和临时护理，并及时运送伤员 到相关专业医院进行进一步检查和救治。

（五）、责成保卫部组织保安或值班人员保护现场，维持秩序，防止事 态进一步扩大。

（六）、责成实验与设备部组织人员迅速了解发生事故实验室的实际情 况，采取必要措施防止人员受到进一步辐照和放射性物质污染扩散。

（七）、事故处理完毕后，恢复正常秩序。

二、辐射安全事故分类

根据《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》（国务院第449号

令）中的辐射事故分级情况（附件2），结合我校辐射防护工作的具体情况，将辐射安全事故分为以下四类：

（一）、放射源丢失，包括放射源意外丢失和失窃。

（二）、人员的意外放射性照射，指放射性工作人员或公众受到放射源 或射线装置的超剂量误照射。

（三）、放射性核素污染，包括人员体表、体内意外受到放射性核素的 污染和对环境的污染。

（四）、放射性实验室火灾。

三、事故应急处理

（一）、放射源丢失

1、发现放射源丢失后应立即报告，报告程序为：本单位实验室主任→

保卫部和实验与设备部→校辐射安全事故应急处理小组成员→政府主管部门（公安部门、环保部门，常用联系电话见附件3）。情况严重时，现场人员可直接向公安部门报告，同时报告校保卫部和辐射防护室。

2、校辐射安全事故应急处理小组在接到报告后立即启动应急预案，小组 成员应迅速到达事故现场，保护现场，配合公安机关和环保部门开展调查和侦破工作。

（二）、人员的意外放射性照射

1、发现人员受到意外放射性照射后应立即切断辐射源并报告，报告程

序为：本单位实验室主任→保卫部和实验与设备部→校辐射安全事故应急处理小组成员→政府主管部门。情况紧急时，现场人员可直接向卫生和环保主管部门报告，同时报告校辐射防护室。

2、校辐射安全事故应急处理小组在接到报告后立即启动应急预案,小组 成员迅速到达事故现场。采取措施对受伤害人员进行紧急护理，配合卫生部门将其送往相关专业医院进行检查和救治。

3、校辐射安全事故应急处理小组组织有关人员对事故现场采取紧急安 全处理措施，配合卫生、环保等部门处理现场，并进行事故调查。

（三）、放射性核素污染

1、发生放射性核素污染事故时，现场人员应保护现场、示警并立即报

告。报告程序为：本单位实验室主任→保卫部和实验与设备部→校辐射安全事故应急处理小组→政府主管部门。情况紧急时，现场人员可直接向环保、卫生和公安主管部门报告，同时报告校辐射防护室。

2、校辐射安全事故应急处理小组在接到报告后立即启动应急预案，小组 成员迅速到达事故现场，组织人员封锁现场，疏散人员，配合环保、公安等主管部门切断一切可能扩大污染范围的环节。在确保自身安全的情况下，对事故人员采取紧急防护处理，配合卫生主管部门将其送往相关专业医院进行污染物处理、检查和救治。

3、校辐射安全事故应急处理小组配合环保主管部门迅速确定放射性核素 种类、污染程度和污染范围、并采取措施尽快清除污染。污染被清除后，被污染现场须经检测达到安全水平，方可解除封锁。

4、校辐射安全事故应急处理小组配合环保、卫生等部门调查事故原因。

（四）、放射性实验室火灾

1、现场人员在确保自身能安全撤离的情况下，迅速切断电源、气源、移走放射源、压力容器等，并通知附近人员撤离。同时立即向校保卫部或公安消防部门报警，并报告所在单位消防中控值班室、消防应急小组组长、校辐射安全事故应急处理小组成员、校辐射防护室。

2、校辐射安全事故应急处理小组在接到报告后立即启动应急预案，小组 成员迅速到达事故现场，配合灭火和救护工作，采取必要措施尽量防止出现放射性核素泄露。若发现已发生泄露，则按放射性核素污染事故处理。

四、事故调查及信息公开

（一）、辐射安全事故现场应急处理完毕后，校辐射安全事故应急处理小组应配合环保、卫生、公安等部门立即调查事故原因。

（二）、辐射安全事故发生后，校辐射安全事故应急处理小组应积极配合有关部门做好信息公开工作。

五、应急保障、人员培训和演练

（一）、应急保障。学校应落实辐射安全事故应急所需的装备、器材和资金配备。

（二）、人员培训。学校辐射安全事故相关应急人员须经过培训，培训内容应包括辐射监测仪器、通讯及防护设施的使用和应急预案执行步骤等。

（三）、事故应急演练。校辐射安全事故应急处理小组须定期组织应急演练，提高辐射事故应急能力，并通过演练逐步完善应急预案。

六、附则

本预案自公布之日起生效，各涉源单位可参照执行。

附件1：

应急装备、器材和资金

1.辐射监测、防护设备和器具

放射性巡检仪、个人剂量仪、防护服、防护眼镜、防护手套等。2.应急车辆

校医院急救车、保卫部巡逻车、环保办运输车。3.安全保卫器材

消防栓、隔离栅、通讯设备。4.应急专项资金

学校应备有10万专项应急资金用于演练器材的消耗、人员的培训，以及处理事故应急支出。

附件2：

辐射事故分级

根据《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》（国务院第449号令）的相关规定，按照辐射事故的性质、严重程度、可控性和影响范围等因素，将辐射事故分为特别重大辐射事故、重大辐射事故、较大辐射事故和一般辐射事故四个等级。

1． 凡符合下列情形之一的，为特别重大辐射事故（Ⅰ级）（1）I、II 类放射源丢失、被盗、失控并造成大范围严重辐射污染后果；（2）放射性同位素和射线装置失控导致3 人以上（含3 人）急性死亡；（3）放射性物质泄漏，造成大范围（江河流域、水源等）放射性污染事故。

2． 凡符合下列情形之一的，为重大辐射事故（Ⅱ级）（1）I、II 类放射源丢失、被盗或失控；

（2）放射性同位素和射线装置失控导致2 人以下（含2 人）急性死亡或者10 人以上（含10 人）急性重度放射病、局部器官残疾；（3）放射性物质泄漏，造成局部环境放射性污染事故。3． 凡符合下列情形之一的，为较大辐射事故（Ⅲ级）（1）III 类放射源丢失、被盗或失控；

（2）放射性同位素和射线装置失控导致9 人以下（含9 人）急性重度放射病、局部器官残疾。

4． 凡符合下列情形之一的，为一般辐射事故（Ⅳ级）（1）IV、V 类放射源丢失、被盗或失控；

（2）放射性同位素和射线装置失控导致人员受到超过年剂量限值的照射。

附件3：

常 用 联 系 电 话

火警电话：119 报警电话：110 急救电话：120 校保卫部：26537119

实验与设备部：26535667 26537370