光电二极管特性参数的测量及原理应用(精)

第一篇：光电二极管特性参数的测量及原理应用(精)

工作总结实验报告 / / 光电池/光敏电阻/光电二极管特性参数的测量 指 导 人：朱小姐 实验类型：工作检验及年终总结 实验地点：搏盛科技光电子半导体实验室 实验目的：销售技能的考察，产品及相关知识的了解情况，年终总结 实验日期：2011 年 12 月 26 日 姓 名：陈帅 职位：销售工程师 手机号：159******** Email: chenshuaisz1688@163.com 概述 光电效应是指入射光子与探测器材料中的束缚电子发生相互作用，使束缚电子变成为自由 电子的效应。光电效应分为内光电效应与外光电效应两类。入射光子引起探测器材料表面发射 电子的效应称为外光电效应。入射光子激发的载流子（电子或空穴）仍保留在材料内部的效应 称为内光电效应。内光电效应器件有光电导探测器（例如光敏电阻）、光生伏特器件（光电池、光电二极管、光电三极管）。实验内容 测量三种内光电效应器件（光敏电阻、光电池、光电二极管）的特性参数。注意事项 a 做实验请关灯，以达到良好的测量效果。b 拆卸数据线时不要用力硬拽，拆不下来请转个角度拆。c 请在自己的实验桌上做实验，不要到别的实验桌旁干扰同事做实验，更不要动他人的 仪器。d 请勿触摸光学镜片的表面。e 测量时不要碰导线，否则数据不稳定。更不能用力拉扯导线，导致接头脱落。f 实验完毕关闭所有电源开关。实验报告 报告开头请填入姓名、职位、手机号、实验日期。实验完成后，请将报告打印出来，在有实验数据、图表的页脚签名，然后交到朱 小姐办公 桌上。Word 文件请以“实验报告+姓名”命名，发到朱小姐邮箱。请在元旦节前完成。签名: 第 1页

光敏电阻的特性曲线测量 一.目的要求 测量 CdS（硫化镉）光敏电阻的伏安特性和光照特性。实验要求达到：

1、使用 Excel 或绘图软件 Origin 绘制出伏安特性特性曲线

2、绘制出光照特性曲线

3、理解光敏电阻的光电特性 二.实验原理 某些物质吸收了光子的能量产生本征吸收或杂质吸收，从而改变了物质电导率的现象称为 物质的光电导效应。光电导效应只发生在某些半导体材料中，金属没有光电导效应。光敏电阻 是基于光电导效应工作的元件。光敏电阻具有体积小，坚固耐用，价格低廉，光谱响应范围宽 等优点。广泛应用于微弱辐射信号的探测领域。由于光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，只要把它当作电阻值随光照度而变化的可变电阻器对待即可，使用时既可加直流电压，也可以 加交流电压。因此光敏电阻在电子电路、仪器仪表、光电控制、计量分析以及光电制导、激光 外差

探测等领域中获得了十分广泛的应用。如图，光功率为 P 的光照射到光敏电，则光敏层单位时间所吸收： 阻上，假设光全部 被吸收 的光量子数密度 N 应为 N = P hνbdl（1）光敏层每秒产生的电子数密度 Ge 为： G e = ηN（2）η为有效量子效率，表示入射光子转换为光电子的效率。它定义为： η = 单位时间内光电转换产生的有效电子空穴对数 单位时间内入射光量子数（3）理想情况下，入射一个光量子产生一对电子空穴，η=1。实际上，η <1。光敏层内电子总产生率应为热电子产生率 Gt 与光电子产生率 Ge 之和： G e + Gt = ηN + rt（4）在热平衡状态下，半导体的热电子产生率 Gt 与热电子复合率 rt 相平衡。导带中的电子与 价带中的空穴的总复合率 R 应为： R = K f(∆n + ni(∆p + p i（5）式中，Kf 为载流子的复合几率，Δn 为导带中的光生电子浓度，Δp 为导带中的光生空穴 浓度，ni 与 pi 分别为热激发电子与空穴的浓度。同样，热电子复合率与导带内热电子浓度 ni 及价带内空穴浓度 pi 的乘积成正比。即 签名: 第 2页

rt = K f ni p i（6）在热平衡状态载流子的产生率应与复合率相等。即 ηN + K f ni pi = K f(∆n + ni(∆p + pi（7）在非平衡状态下，载流子的时间变化率应等于载流子的总产生率与总复合率的差： d∆n = ηN + K f ni pi − K f(∆n + ni(∆p + pi = ηN − K f(∆n∆p + ∆pni + ∆npi（8）dt 下面分为弱光与强光照射两种情况讨论式（8）： ①在弱光照射下 光生载流子浓度Δn 远小于热激发电子浓度 ni，光生空穴浓度Δp 远小于热激发空穴的浓 度 pi，并考虑到本征吸收的特点，Δn=Δp，式（8）可简化为 d∆n = ηN − K f ∆n(ni + pi dt（9）−t 利用初始条件 t = 0 时，Δn = 0，解微分方程得： ∆n = ητN(1 − e 式中τ=1/Kf(ni+pi，称为载流子的平均寿命。τ（10）由式（10）可见，光激发载流子浓度随时间按指数规律上升，当 t >>τ时，载流子浓度Δ n 达到稳态值Δn0，即达到动态平衡状态： ∆n 0 = ητN（11）（12）光激发载流子引起半导体电导率的变化为： ∆σ = ∆n0qµ = ητqµN 式中，μ为电子迁移率μn 与空穴迁移率μp 之和。光敏电阻受光照后阻值会变小也可以这么定性理解：当内光电效应发生时，固体材料吸收 的能量使部分价带电子迁移到导带，同时在价带中留下空穴。这样材料中的载流子数目增加，材料的电导率也就增加。当光敏电阻两端加上电压 U 后，光电流为： I ph = A 为与电流垂直的截面积，d 为电极间的距离。A ∆σ U d（13）由式（12）与式（13）可知：在一定

照度下，光敏电阻两端所加电压与光电流为线性关系，伏安特性曲线符合欧姆定律。光敏电阻具有与普通电阻相似的伏安特性，但它的电阻值是随入 射光照度变化的。可以测出在不同光照下加在光敏电阻两端的电压与流过它的电流的关系曲 签名: 第 3页

线，即光敏电阻的伏安特性曲线，伏安特性曲线过零点，其斜率为某光照度下的电阻值。图 1 不同光照下光敏电阻的伏安特性曲线 弱光照射下半导体材料的光电导 g 为： g = ∆σ bd ητqµbd ητqµ = N = P l l hνl 2（14）可以看出，弱光照下的半导体材料的电导与光功率 P 成线性关系。光照度越大，电导越大，电阻的阻值越小。将式（14）两边微分得： dg = ηqτµ dP hνl 2（15）由此可得半导体材料在弱光照射下的光电导灵敏度： S g = d g ηqτµλ = dP hcl 2（16）可见，在弱光照射下的半导体材料的光电导灵敏度与光电导材料两电极间的长度 l 的平方 成反比，为与材料性质有关的常数。电导随光照量变化越大的光敏电阻就越灵敏。在一定外加电压下，光敏电阻的光电流与光通量之间的关系称为光照特性。光敏电阻阻值 随光照的增加而减小。当照度很低时，光敏电阻的光照特性近似为线性关系，斜率大致相同。随光照度的增高，光照特性从线性渐变到非线性。当照度变得很高时，曲线近似为抛物线性。图 2 光敏电阻的光照特性曲线 签名: 第 4页

②在强光照射下 Δn>>ni，Δp>>pi，式（8）可以简化为： d∆n = ηN e,λ − K f ∆n 2 dt ⎞ 2 t ⎟ tanh ⎟ τ ⎠ 1（17）⎛ ηN 利用初始条件 t = 0 时，Δn = 0，解微分方程得： ∆n = ⎜ e,λ ⎜ K ⎝ f 白色 LED 光源 准直透镜 起偏器P1（18）式中 τ = 1 起偏器P2 聚焦透镜 光敏元件转盘 ηK f N e,λ 为强光照作用下载流子的平均寿命。在强光照情况下，半导体材料的光电导与光功率为抛物线关系： ⎛ ηbd ⎞ ⎟ g = qµ ⎜ ⎜ hνK l 3 ⎟ P f ⎝ ⎠ 两边微分得： dg = 1 2 1 2 数字检流计（19）1 ⎛ ηbd ⎞ ⎟ P dP qµ ⎜ 2 ⎜ hνK f l 3 ⎟ ⎝ ⎠ 1 2 LM07电器箱 1 − 2（20）1 2 半导体材料在强光照射下的光电导灵敏： S g 1 dg 1 ⎛ ηbd ⎞ − 2 ⎟ P = = qµ ⎜ dP 2 ⎜ hνK f l 3 ⎟ ⎝ ⎠（21）在强光照射下半导体材料的光电导灵敏度不仅与材料的性质有关而且与光照度有关，是非 线性的。从图 2 可以看出，光照度越高，光电导灵敏度越低。三.实验装置 仪器设备主要有：导轨、光具座、LED 光源、CdS 光敏电阻、电源箱、数字检流计、硬纸 片。光源为发光二极管，它具有效率高、体积小、耗电少、寿命长等优点，且改变电源电压可 以改变 LED 灯亮度。为了充分利用光源，在光源后放置了透镜 L1，这样点光源经透镜 L1 为出 射平行光，再经棱镜 L2 聚焦到光敏电阻上。为了减少环境光的影响，将光敏电阻置于遮光筒 内，遮光筒开有一小孔，供发光二极管的光照入。光照度的变化通过转动偏振片 P1 和 P2 的夹角达到减光效果，由马吕斯定律： I = I 0 cos 2 α（22）I0 为当两偏振片平行时的出射光强。当两偏振片之间有夹角α时，光强就按式（22）减小，也就是起到减光效果。I 为通过偏振片后的光强。签名: 第 5页

实验所用光敏电阻为最常见的CdS(硫化镉光敏电阻。它的光谱响应特性最接近人眼光谱光视效率,峰值响应波长为0.52μm,在可见光波段范围内的灵敏度最高,因此,被广泛地应用于灯光的自动控制,照相机中电子快门的自动测光等。

三种光敏电阻的光谱响应特性

四.实验步骤、测量内容

(1将发光二极管的底座锁定螺丝顺时针拧紧,固定在滑轨上。打开发光二极管的电源盒背面的开关,将电源盒面板上的旋钮顺时针旋到底(即光照度开到最大。将透镜L1滑动到距离发光二极管9厘米处(L1透镜的焦距,将底座的锁定螺丝顺时针拧紧在滑轨上。

(2光路同轴等高调节:将所有的器件调到同一高度,光束穿过各器件的中心。(3在光敏电阻前立一张硬纸片。一边滑动透镜L2,一边观察纸上的光斑,使光斑聚成尽可能小的光点。如果聚光效果仍不够好,可以在滑动透镜L2的同时,稍微滑动透镜L1,以达到良好的聚光效果。

(4撤掉硬纸片,将光敏电阻的黑色扇形挡板转开,露出光敏电阻黄色转盘上的小孔,观察光是否照进小孔。将导线的一端插入转盘上“光敏电阻”背面的插口。背面有三个插口,要插入到“光敏电阻”正背后的那个插口。插入即可,不必旋转。导线另一端连接到“LM07光电池光敏电阻综合实验仪”电控箱面板上的“光电阻”接口,将“MT数字检流计”电控箱背面的导线接到“LM07光电池光敏电阻综合实验仪”电控箱面板上的“光电流”接口,将电控箱上面板上的光电阻开关拨到“开”的位置。

(5打开“LM07光电池光敏电阻综合实验仪”的电源开关。面板右上角的“电压调节”旋钮可调节“供给电压”(对光敏电阻施加的外部电压。

(6将两只偏振片P1、P2转盘上的0°刻度线与标线对齐。打开“MT数字检流计”的电源开关。面板上显示的是光电流数值。如果光电流显示为1,表示数值溢出了,请将增益旋钮逆时针旋到最小。将“供给电压”从10V→8V→6V→4V→2V→0V依次递减,把相应的光电流数值填入表1中。

(7旋转两偏振片中的一只,每次转15°,直到两偏振片的光轴夹角为90°。每次转角度后,将“供给电压”从10V→8V→6V→4V→2V→0V依次递减,把相应的光电流数值填入表1中。注意:由于经常旋转偏振器的转盘,螺丝可能脱扣。即使两只转盘上 的0°刻度线与标线对齐,并不代表真实情况是这样。可以转动其中一只偏振器的刻度盘,当光电流最大时,视作两偏振片的光轴夹角为0°,然后再依次转15°。

五.数据记录与绘图

表1不同光照下加在光敏电阻两端的电压与流过它的电流的关系αcos2αI(μA U=0V U=2V U=4V U=6V U=8V U=10V 90°0 75°0.07 60°0.25 45°0.5 30°0.75 15°0.93 0°1 根据表1中的数据,使用Excel或绘图软件Origin绘制出如图1所示的光敏电阻伏安特性曲线。1μA=1×10-6A 对表1中的数据进行线性拟合,电脑算出直线的斜率,将斜率填入表2中。斜率的倒数即光敏电阻在不同光照度下的电阻值,将计算出的电阻值也填入表2中。1KΩ=1×103Ω

表2光敏电阻阻值与光照度的关系

αcos2α伏安特性曲线的斜率k电阻R=1/k(KΩ 90°0 75°0.07

60°0.25 45°0.5 30°0.75 15°0.9 0°1 根据表2的数据,使用Excel或绘图软件Origin绘制出光敏电阻的光照特性曲线: 五.观察与思考

1、随着温度的升高,光敏电阻的暗电阻和灵敏度会怎样?

2、光敏电阻效应有什么可能的应用? 光电池的特性曲线测量 目的要求

测量光电池的光照特性和伏安特性。实验要求达到:

1、测量光电池在光照状态下的短路电流I sc、开路电压U oc、最大输出功率P max、填充因子

FF

2、了解光电池的光伏特性和黑暗状态下的伏安特性(二极管特性 实验原理

1839年,法国科学家贝克雷尔(Becqurel就发现,光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏打效应”,简称“光伏效应”。具有光生伏特效应的半导体材料有很多,例如硅(Si、锗(Ge、硒(Se、砷化镓(GaAs等半导

体材料。利用这些材料能够制造出具有各种特点的光生伏特器件,其中硅光生伏特器件具有制造工艺简单、成本低等特点使它成为目前应用最广泛的光生伏特器件。常见的光生伏特器件有光电池、光电二极管、光电三极管、CCD等。

光生伏特器件工作基于PN结的光伏效应。PN结的基本特征是它的电学不对称性。在结区有一个从N侧指向P侧的内建电场存在。

热平衡下,多数载流子(N侧的电子和P侧的空穴的扩散作用与少数载流子(N侧的空穴和P侧的电子由于内电场的漂移作用相抵消,没有净电流通过PN结。此时,用电压表量不出PN结两端有电压,称为零偏状态。当照射光激发出电子一空穴对时,电势垒的内建电场将把电子一空穴对分开,从而在势垒两侧形成电荷堆积,形成光生伏特效应。如果说光导现象是半导体材料的体效应,那么光伏现象则是半导体材料的“结”效应。也就是说,实现光伏效应需要有内部电势垒,当照射光激发出电子一空穴对时,电势垒的内建电场将把电子一空穴对分开,从而在势垒两侧形成电荷堆积,形成光生伏特效应。这个内部电势垒可以是PN结、PIN结、肖特基势垒结以及异质结等。这里我们主要讨论PN结的光伏效应,它不仅最简单,而且是基础。

如果PN结正向电压偏置(P区接正,N区接负,则有较大正向电流流过PN结。如果把PN结反向电压偏置(P区接负,N区接正,则有一很小的反向电流通过PN结,这个电流在反向击穿前几乎不变,称为反向饱和电流。

PN 结的伏安特性为:(10−=T k eu s d B e I I 式中I d 是暗(指无光照电流,I so 是反向饱和电流,U 是偏置电压(正向偏置为正,反向偏置为负,e 是电子电荷量,k B 是波尔兹曼常数, T 是绝对温度。

PN 结光伏探测器的典型结构及作用原理如图所示:

(a光伏探测器的典型结构(b工作原理

假定光生电子一空穴对在PN 结的结区,即耗尽区内产生。由一内电场的作用,电子向N 区、空穴向P 区漂移运动,被内电场分离的电子和空穴就在外回路中形成电流。为了说明光功率转换成光电流的关系,我们设想光伏探测器两端被短路,并用一理想电流表记录光照下流过回路的电流,这个电流常常称为短路光电流。

和光电导探测器不同,光伏探测器的工作特性要复杂一些,通常有光电池和光电二极管之分。也就是说,光伏探测器有着不同的工作模式。光电池又叫光伏电池,它可以把外界的光转为电信号或电能。实际上这种光电池是由大面积的PN 结形成的,即在N 型硅片上扩散硼形成P 型层,并用电极引线把P 型和N 型层引出,形成正负电极。为防止表面反射光,提高转换效率,通常在器件受光面上进行氧化,形成二氧化硅保护膜。

在光照状态下,一个PN 结光伏探测器可等效为一个理想恒流源(光电流源、理想二极管、并联电阻R sh、电阻R S 所组成,那么光电池的工作如图: IPh 为光电池在光照时该等效电源输出电流。Id 为光照时，通过光电池内部二极管的电流。I 为光电池的输出电流，U 为输出电压。由基尔霍夫定律： IRS + U −(I ph − I d − I Rsh = 0 可得： I(1 + Rs U = I ph − − Id Rsh Rsh ⎛ keuT ⎞ − I SO ⎜e B − 1⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ 假设 Rsh = ∞ 和 Rs = 0，可简化为： I = I ph − Id = I ph 短路时： U = 0，I ph = I SC 而开路时： I = 0，I SC ⎛ eu ∞ ⎞ k T − I SO ⎜e B − 1⎟ = 0 ⎜ ⎟ ⎝ ⎠（1）可以得到： U OC = 1 I In(SC + 1 β I SO 式（1）即为在 Rsh = ∞ 和 Rs = 0 的情况下，光电池的开路电压 UOC 和短路电流 ISC 的关系式。其中 UOC 为开路电压，ISC 为短路电流。短路电流和开路电压是光电池的两个非常重要的工作 状态，它们分别对应于 RL = 0 和 RL = ∞ 的情况。当光电池外接负载电阻 R L 时，负载所获得的功率为：PL=IL2RL 负载电阻 RL 所获得的功率 PL 与负载电阻的阻值有关。让我们来看以下三种情况：（1）当 RL=0（电路为短路）时，U=0，输出功率 PL=0；（2）当∞＜RL＜0 时，输出功率 PL＞0。（3）当 RL=∞（电路为开路）时，IL=0，输出功率 PL=0； 显然，存在着最佳匹配负载电阻 RL=Ropt。在最佳负载电阻情况下，负载可以获得最大的 输出功率 Pmax。Ropt 取决于光电池的内阻。签名: 第 11页

由于 UOC 和 ISC 均随光照度的增强而增大，所不同的是 UOC 与光照度的对数成正比，ISC 与光 照度成正比(在弱光下，所以 Ropt 亦随光照度变化而变化。UOC、ISC 和 Ropt 都是光电池的重要参 白色 LED光源 数。填充因子 FF 是表征光电池性能优劣的指标，可用下式表示： 光敏元件转盘 准直透镜 起偏器P1 起偏器P2 聚焦透镜 FF = Pmax U OC I SC 电 压 调 节 电 阻 调 节 填充因子一般在 0.5~0.8 之间 数字检流计 实验装置 明 光 电 池 开 开 光 开 仪器设备主要有：导轨、光具座、LED 光源、光电池、电源箱、数字检流计、硬纸片。电 关 关 LM07电器箱 关 阻 光电流 南京浪博科教仪器研究所 光电池接口 ：光电池黑暗状态下的电压 数字检流计接口 光电阻接口 ：光电池光照状态下的电压 光源为发光二极管，它具有效率高、体积小、耗电少、寿命长等优点，且改变电源电压可 以改变 LED 灯亮度。为了充分利用光源，在光源后放置了透镜 L1，这样点光源经透镜 L1 为出 射平行光，再经棱镜 L2 聚焦到光敏电阻上。为了减少环境光的影响，将光敏电阻置于遮光筒 内，遮光筒开有一小孔，供发光二极管的光照入。实验步骤：（1）将发光二极管的底座锁定螺丝顺时针拧紧，固定在滑轨上。打开发光二极管的电源盒背 面的开关，将电源盒面板上的旋钮顺时针旋到底（即光照度开到最大）。将透镜 L1 滑动到距离 发光二极管 9 厘米处（L1 透镜的焦距），将底座的锁定螺丝顺时针拧紧在滑轨上。（2）光路同轴等高调节：将所有的器件调到同一高度，光束穿过各器件的中心。（3）在光电池前立一张硬纸片。一边滑动透镜 L2，一边观察纸上的光斑，使光斑聚成尽可能 小的光点。如果聚光效果仍不够好，可以在滑动透镜 L2 的同时，稍微滑动透镜 L1，以达到良 好的聚光效果。（4）撤掉硬纸片，将光电池的黑色扇形挡板转开，露出光电池的小孔，观察光是否照进小孔。签名: 第 12页

将导线的一端插入转盘背面的插口。背面有三个插口，要插入到 “光电池” 正背后的那个插口。插入即可，不必旋转。导线另一端连接到“LM07 光电池光敏电阻综合实验仪”电控箱面板上 的“光电池”接口。（5）将“LM07 光电池光敏电阻综合实验仪”面板右上角的“电压调节”旋钮逆时针旋到最 小。在做光电池光照特性实验时，不要调节“供给电压”的旋钮，否则稳压电源将给光电池供 电，而不是光电池本身放电。（6）打开“LM07 光电池光敏电阻综合实验仪”的电源开关。将电控

箱面板上的光电阻开关 拨到“关”的位置。将光电池的明开关拨到“开”位置，暗开关拨到“关”位置，将面板上“电 阻调节”旋钮逆时针旋到底（阻值最小）。将 U1/U2 开关拨到“U1”，此时“电压测量”显示的 读数为 0，表明此时流经光电池的电流为短路电流。如果光电流显示为 1，表示数值溢出了，逆时针旋下光电检流计的钮旋，但不要旋到底。（7）顺时针旋转“电阻调节”旋钮，将电阻由最小逐步调到最大。每调一次电阻值，记录下 光电流和输出电压 U1，把数据填入下表中。如果光电流显示为 0，请顺时针旋光电检流计的钮 旋。注意：明状态时，光电检流计所测电流为负，这与由检流计的方向有关，只用记录绝对值，不必记录正负号。由于经常旋转偏振器的转盘，螺丝可能脱扣。即使两只转盘上的 0°刻度线 与标线对齐，并不代表真实情况是这样。表1 输出电压 U1(V 不同负载下，光电池的光电流、输出电压、输出功率的变化情况 光电流 I(μA 负载电阻=U1/I（K Ω）输出功率 P=U1I（μW）光电池的输出电压与光电流的关系 签名: 第 13页

光电池的输出功率和负载电阻的关系 找出上图中的功率最大值，利用公式 FF = Pmax 计算出光电池的填充因子。式中的短路 I scU oc 电流 Isc 为表 1 中的最大电流，开路电压 Uoc 为表 1 中的最大电压。（8）旋转两偏振片中的一只，每次转 15°之后：逆时针旋“电阻调节”的旋钮到底（电阻接近零）记下此时的短路光电流 Isc；，再顺时针旋 “电阻调节” 的旋钮到底（电阻达到最大值 33kΩ），记下此时的开路电压 UOC 表2 开路电压 UOC、短路光电流 Isc 与光照度的关系 α cos2α Isc(μA U(V OC 0° 15° 30° 45° 60° 75° 90° 线性关系。1 0.93 0.75 0.5 0.25 0.07 0 理论上，光电流与光照度之间有线性关系： dJ / J = 6.26di / i 请用你的实验数据作图看是否为 签名: 第 14页

光电池 光照度与短路光电流的关系 UOC 与光照度 J/J0 的关系是近似函数 U OC = β ln(电池的输出电流与开路电压都在减小。J +C J0 可以看出，当光照度减弱时，光 光照度与开路电压的关系（9）关掉 LED 光源。将光电池的明开关拨到“关”位置，将暗开关拨到“开”位置。旋转黑 色扇形挡板遮住光电池的入射孔，使光电池处于黑暗状态。黑暗状态下的光电池工作如图 2。黑暗状态下的光电池等效

电路 在黑暗状态下光电池在电路中就如同二极管。此时加在光电池两端的正向偏压 U 与通过 它的电流 I 之间的关系式为： I d = I s 0 eeU / k BT − 1 签名:(第 15页

式中I d 是暗(指无光 照电流,I so 是反向饱和电流,U是偏置电压(正向偏置为 正,反向偏置为负,e是电子电荷量,k B 是波尔兹曼常数, T是绝对温度。

(10把“电阻调节”的旋钮顺时针旋转到最大(阻值33kΩ。将U1/U2开关拨到“U2”,此时测量负载电阻两端的电压U2,电流I=U2/33kΩ。此时光电池如同二极管在工作。顺时针旋转“电压调节”旋钮,“供给电压”将显示出对光电池施加的正向偏压U的大小,计算出通过它的电流,填入表中。

表3 U U2I=U2/33kΩ(μA

根据数据使用Excel或绘图软件Origin绘制出光电池电流与正向偏压U的曲线。由图可看出,黑暗状态下光电池的工作状态与二极管加正向偏压下类似。

观察与思考

1、光伏器件与光电导探测器件有何不同?

2、最佳匹配负载电阻随光照度的增大如何变化? 光电二极管特性曲线的测量

目的要求

测量光电二极管在不同光照度下的特性曲线。实验原理

光电二极管又称光敏二极管。制造一般光电二极管的材料几乎全部选用硅或锗的单晶材料。由于硅器件较锗器件暗电流、温度系数都小得多,加之制作硅器件采用的平面工艺使其管芯结构很容易精确控制,因此,硅光电二极管得到了广泛应用。

硅光电二极管的封装有多种形式。常见的是金属外壳加入射窗口封装。入射光通过窗口玻璃照射在管芯上。窗口玻璃又有凸透镜和平面之分。凸透镜有聚光作用,有利于提高灵敏度。而且由于聚焦位置与入射光方向有关,因此还能减小杂散背景光的干扰。缺点是灵敏度随方向而变,因此给对准和可靠性带来问题。采用平面玻璃窗口的硅光电二极管虽然没有尖锐的对准问题,但易受杂散光干扰的影响。硅光电二极管的外型及灵敏度的方向性如图所示。

(a硅光电二极管的外形;(b灵敏度随角度的变化

发光二极管管芯是一个具有光敏特性的PN 结,它被封装在管壳内。发光二极管管芯的光

敏面是通过扩散工艺在N 型单晶硅上形成的一层薄膜,称为p +n 结构。光敏二极管的管芯以及

管芯上的PN 结面积做得较大,而管芯上的电极面积做得较小,PN 结的结深比普通半导体二极管做得浅,这些结构上的特点都是为了提高光电转换的能力。另外,与普通半导体二极管一样,在硅片上生长了一层SiO 2保护层,它把PN 结的边缘保护起来,从而提高了管子的稳定性,减少了暗电流。

硅电二极管的典型结构

在无辐射(暗室中的情况下,PN 结硅光电二极管的正、反向特性与普通PN 结二极管的特性一样,其电流方程为:([] 1exp −=kT qU I I d

I d 为U 为负值(反向偏置时且|U|>>kT/q 时(室温下kT/q ≈0.26mV ,很容易满足这个条件的电流,称为反向电流或暗电流。无光照时,电路中也有很小的反向饱和漏电流,一般为1×10-8~1×10-9A(称为暗电流,此时相当于光敏二极管截止。

硅光电二极管的伏安特性曲线当光辐射作用到光电二极管上时,光电二极管的全电流方程为:[]/exp(1(exp(1,e kT qU I d hc

Φq I d −+−−−=αληλ式中η为光电材料的光电转换效率,α为材料对光的吸收系数。

光电二极管为基本的光生伏特器件之一。下图为光伏探测器在不同偏置电压下的输出特性曲线。在第一象限里,是正偏压状态,本来暗(指无光照电流i D 就很大,所以光电流不起重要作用。作为光电探测器,工作在这一区域没有意义。

光伏探测器在不同偏置电压下的输出特性曲线

在第三象限里,光伏探测器是反偏压状态。这时,I d =I so(二极管的反向饱和电流,称为暗电流(对应于光功率P=0,数值很小。此时的光电流是流过探测器的主要电流,对应于光导工作模式。通常把光导工作模式的光伏探测器称为光电二极管,它的外回路特性与光电导探测器十分相似。

在第四象限中,光伏探测器的外偏压为零。流过探测器的电流仍为反向光电流,随着光功率的不同,出现明显的非线性。这时探测器的输出是通过负载电阻R L 上的电压或流过R L 上的电流来体现。因此,把这种工作模式称为光伏工作模式。通常把光伏工作模式的光伏探测器称为光电池。

光敏二极管与普通二极管一样,它的PN 结具有单向导电性,因此,光敏二极管工作时应加上反向电压。当有光照射时,PN 结附近受光子的轰击,半导体内被束缚的价电子吸收光子能量而被击发产生电子一空穴对。这些载流子的数目,对于多数载流子影响不大,但对P 区和N 区的少数载流子来说,则会使少数载流子的浓度大大提高,在反向电压(P 区接负,N 区接正作用下,反向饱和漏电流大大增加,形成光电流,该光电流随入射光照度的变化而相应变化。光电流通过负载R L 时,在电阻两端将得到随人射光变化的电压信号。光敏二极管就是这样完成光电转换的。

反向电压偏置电路

光电二极管的工作区域应在图所示的第3象限与第4象限,看着不方便。采用重新定义电流与电压正方向的方法(以PN结内建电场的方向为正向,把特性曲线翻转成如图所示。

光电二极管的输出特性曲线

Si光电二极管具有一定的光谱响应范围。常温下,Si材料的禁带宽度为1.12(eV,峰值波长约为0.9μm,长波限约为1.1μm,由于入射波长愈短,管芯表面的反射损失就愈大,从而使实际管芯吸收的能量愈少,这就产生了短波限问题。Si光电二极管的短波限约为0.4μm。

Si光电二极管的光谱响应范围 实验步骤

(1将发光二极管的底座锁定螺丝顺时针拧紧,固定在滑轨上。打开发光二极管的电源盒背面的开关,将电源盒面板上的旋钮顺时针旋到底(即光照度开到最大。将透镜L1滑动到距离发光二极管9厘米处(L1透镜的焦距,将底座的锁定螺丝顺时针拧紧在滑轨上。

(2光路同轴等高调节:将所有的器件调到同一高度,光束穿过各器件的中心。(3旋转转盘,使光照进光电二极管的小孔。在光电二极管前立一张硬纸片。一边滑动透镜L2,一边观察纸上的光斑,使光斑聚成尽可能小的光点。如果聚光效果仍不够好,可以在滑动透镜L2的同时,稍微滑动透镜L1,以达到良好的聚光效果。撤掉硬纸片。

(4将导线的一端插入转盘背面的插口。背面有三个插口,要插入到“光敏电阻”正背后的

那个插口。插入即可,不必旋转。导线的另一端连接到“LM07光电池光敏电阻综合实验仪”电控箱面板上的“光电池”卡口。

(5将光电检流计的“增益”旋钮逆时针旋到最小。将电控箱面板上的光电阻开关拨到关的位置,将光电池的明开关拨到关位置,暗状态拨到开位置,顺时针旋“电阻调节”到底,使电阻最大。将U1/U2开关拨到“U2”。此时,光电二极管内部线路接成了反向电路。

(6逆时针旋转“电压调节”旋钮到底。将两偏振片夹角旋为0°,此时光照度最大。光电二极管受光照会产生负电压,“供给电压”将显示出这个初始负电压,请记录下数值。顺时针旋转“电压调节”旋钮,增大反向偏压,发现U2(负载电阻两端电压随之升高,到饱和值之后将保持不变。注意:因为始终有光电二极管的反向电压存在,故加载在光电二极管两端的反向偏压等于“供给电压”的显示值减去初始负电压(即加上初始负电压的绝对值。将两偏振片的夹角改为30°,重复上述步骤,记录数值。

注意:由于经常旋转偏振器的转盘,螺丝可能脱扣。即使两只转盘上的0°刻度线与标线对齐,并不代表真实情况是这样。

数据记录与绘图: 表1不同光照度下,负载电压U2与加载在光电二极管两端的反向偏压U的变化关系α=0°与α=30°时

加载的反向偏压 α=0°时的 负载电压U2 α=30°时的

负载电压U2 将上表中的数据输入到Excel或绘图软件Origin,绘制出不同光照度下,负载电压U2与加载在光电二极管两端的反向偏压U的关系:

第二篇：GPS测量原理及应用

GPS测量原理及应用

实习报告

专 业：12级测绘工程专业

班 级：1220502 姓 名：方 明

学 号：201220050208 指导教师：吴良才

目录

一、前言.............................................................................................................3

1.1 实习目的.................................................................................................3

1.2 实习内容.................................................................................................3

1.3 实习分组情况.........................................................................................3

二、GPS接收机认识学习.................................................................................4

2.1 实验目的要求........................................................................................4

2.2 仪器设备及精度指标...........................................................................4

2.3 实验步骤及操作.....................................................................................4

三、GPS静态相对定位数据采集.....................................................................5

3.1 技术设计.................................................................................................5

3.2 测区情况及测前准备.............................................................................5

3.3 选点情况.................................................................................................5

3.4 观测的作业要求.....................................................................................6

3.5 具体操作步骤.........................................................................................6

四、GPS静态相对定位数据处理.......................................................................7

4.1 数据传输.....................................................................................................7

4.2 数据处理.....................................................................................................7

4.2.1 数据导入.............................................................................................7

4.2.2 基线解算.............................................................................................7

4.2.3 自由网无约束平差...............................................................................8

4.3 成果输出报表..............................................................................................8

五、基站架设以及RTK测图............................................................................9

5.1 实验目的要求.........................................................................................9

5.2 仪器设备.................................................................................................9

5.3 RTK测图步骤.........................................................................................9

5.3.1 基准站设置....................................................................................9

5.3.2 移动站设置....................................................................................9

5.3.3 点测量............................................................................................9

5.3.4 数据传输.......................................................................................10

5.4 南方CASS绘图....................................................................................10

六、实习体会.....................................................................................................11

一、前言.1 实习目的

通过实习，结合课堂教学我们可以掌握GPS接收机的操作方法，掌握利用GPS技术进 行控制测量、地形测量和放样等测绘工作方法。加深对课堂所学理论知识的理解，产生对GPS测量技术的感性认识，并培养和提高利用所学理论知识动手解决实际问题的能力。

1.2 实习内容

这次实习的主要实习内容主要有四项：

1．GPS接收机认识实习；熟悉南方灵锐S86 GPS接收机的基本操作，对GPS接

收机工作原理有个认识。

2．GPS静态相对定位数据采集；在校区进行GPS网的布设，并进行静态相对定

位数据采集。

3.GPS静态相对定位数据处理；利用南方GPS接收机数据处理软件，对所采集的样本

数据进行基线解算和网平差。

4.基站架设以及RTK测图，利用GPS RTK测量技术进行碎部点测量，并用数据处理软

件对采集的数据进行处理。以组为单位，进行地形图的绘制。

1.3 实习分组情况



本次实习班级分6组进行 

本组成员情况介绍：

组长：方 明

组员：郭建雄、陈亚栋、付超远、帅苏芳、邹辉霞、王安迪 

静态采集的数据以组为单位，每个组数据一样； 

动态测量RTK测图以组为单位，每个组一份图。

二、GPS接收机认识学习

2.1 实验目的要求

(1)了解GPS接收机组成的各个部分（接收机天线、主机及其操作面板、电源

等）及其连接；

(2)掌握GPS接收机数据采集的操作，包括整平对中、开机、输入点号、天

线高、查看接收机工作状态、关机等；

(3)通过认识实习，为以后的GPS静态相对定位和RTK测图实习做好知识和技

术上的准备。

2.2 仪器设备及精度指标

本次实习采用南方灵锐S86 GPS接收机

接收机的精度指标：

静态平面精度：3mm+1ppm

静态高程精度：5mm+1ppm

RTK平面精度：1cm+1ppm RTK高程精度：2cm+1ppm

2.3 实验步骤及操作

（1）安置仪器：在任意点上放置三角架，安放基座和天线，整平对中；（2）天线与主机的连接；

（3）熟悉开机、关机、量取天线高；主机面板菜单的各项功能；输入点 号、天线高，查看接收机工作状态等。

三、GPS静态相对定位数据采集

3.1 技术设计依据

依据GPS测量规范及实习任务书，具体内容为：

（1）等级：国家E级；

（2）点数：4个点组成两个三角行，有同步环有异步环；（3）GPS控制点：依据ECIT CAMP GPS 2014网点选择；

（4）成果：以:组为单位，完成设计、选点、观测，每人分别进行数据处理

和质量控制，并提交各自的结果。

3.2 测区概况及测前准备

测区概况：本次实习测区范围为东华理工大学广兰校区，测区内总体地势较为平坦，部分地区有较大起伏，利于基准站和移动站的架设，但由于校区内树木、房屋等高大地物的影响，导致接收机接收卫星信息叫空旷地区差些。

测前准备：通过一天时间将控制点位选好，以备静态测量时使用。其次，需要分配每个小组的任务，并将测量时的一些注意事项协调好。然后，通过GPS接受仪器对所选的控制点进行测量，每个点位保证观测两个时段。当外业测量结束后，运用南方GPS处理软件进行内业计算，得出每个控制点的坐标和高程

3.3 选点情况

小组选点情况如图： JX51——0001（北门）

JX52——0002（国防科技楼旁）JX54——0004（西大门）JX64——0005（东大门）

3.4 观测的作业要求

（1）观测的时段长度≥45min,几何图形强度因子PDOP<6；

（2）天线的对中误差≤3mm，天线应整平：基座上的圆气泡居中，天线定向

标志应指向正北，定向误差不宜超过±5°；

（3）观测组应按调度规定时间进行作业，保证同步观测同一组卫星； ④每时段开机后应量取天线高，并及时输入点名（点号）及天线高，关机后

再量取一次天线高作校核，两次互差<3mm,取平均值作为最后结果，并

记录在外业观测记录纸上；

（4）仪器工作正常后，应及时填写外业观测记录纸中的有关内容；

（5）作业期间，观测人员不能擅自离开测站，并应防止仪器受震动或被移动，防止人和其他物体靠近天线，遮挡卫星信号。雷雨过境时应关机停测，并卸下天线以防雷击；

（6）观测中应保证接收机工作正常，数据记录正确，观测结束后，应及时将

数据下载到计算机上。

3.5 具体操作步骤

（1）在选好的观测站点上安放三脚架。注意观测站周围的环境必须符合以下的条件，即净空条件好，远离反射源，避开电磁场干扰等。因此，安放时用

户应尽量避免将接收机放在树荫、建筑物下，也不要在靠近接收机的地方

使用对讲机，手提电话等无线电设备。

（2）小心打开仪器箱，取出基座及对中器，将其安放在脚架上，在测点上对中、整平基座。

（3）从仪器箱中取出接收机，将其安放在对中器上，并将其锁紧，再分别取出

采集器及其托盘，将它们安装在脚架上。

（4）按开机键。三秒之内按F1进入设置工作模式。

（5）进入设置工作模式后选择静态模式，然后修改截止角（15°），采样频率

10s，采样模式为自动（6）按F1确定就可以采集了

（7）注意仪器在采集的时候data键会闪烁，要是没有闪烁那就可能仪器的存储已满，要进行删除里面以前的数据。

（8）开始进行观测，要记住开始时间，量取仪器高。

四、GPS静态相对定位数据处理

4.1 数据传输

 用数据线让接收机与计算机连接

 利用“灵锐助手”或者与接收机机型对应的软件传输数据  修改点名以及天线高

4.2 数据处理

4.2.1 数据导入

应用南方测绘GPS数据处理软件

新建一个工程，用于存储文件，增加观测数据将数据都导入。

4.2.2 基线解算

常用设置中将截止角设为15度，历元间隔为10。然后处理全部基线。处理完毕后查看每条基线的整数解，若其小于3，则需要查看此基线的基线残差图，去除部分多余的卫星观测数据，进行单独处理这条基线，直到整数解满足大于3的条件为止。7

4.2.3 自由网无约束平差

首先进行网平差设置，选中三维平差、二维平差、水准高程拟合，重置中央子午线为117度，高程拟合方案为曲面拟合。之后进行网平差，生成成果报告。

4.3 成果输出报表（见附录）

五、基站架设以及RTK测图

5.1 实验目的要求

（1）掌握基准站的架设；

（2）掌握RTK系统的构成，基准站和流动站组成的各部件及其连接；（3）掌握RTK基准站和流动站的位置；（4）掌握RTK测图的基本原理；

（5）掌握南方CASS成图的 软件的使用。

5.2 仪器设备

南方灵锐S86 GPS接收机；S730手簿；脚架、基座；对中杆。

5.3 RTK测量的基本步骤

5.3.1基准站设置

在已知点上架设脚架，固定基座，严格对中整平后，测量仪器高。开机，将接

收机调整为基准站模式，设置差分格式为CMR、电台频道为3。观察DX和

TX指示灯，TX灯闪表示基准站向外发送数据，DX灯闪表示基准站接收卫星

信号。

5.3.2移动站设置

（1）将移动站主机连接在碳纤维对中杆上，将接收天线接在主机上，调节GPS

接收机至移动站模式。

（2）打开主机，主机开始自动初始化和搜索卫星，当达到一定条件后，主机上

的RX指示灯开始1秒闪1次，表明已经收到基准站差分信号。

（3）打开手簿，启动工程之星软件。

（4）设置文件保存路径，新建文件和文件。

（5）连接仪器，搜索到移动站对应的接收机信号，通过蓝牙将移动站和手簿连

接在一起。

（6）电台设置。

（7）设置移动参数：设置差分格式，CMR，设置天线高。

5.3.3 点测量

将对中杆放在目标点上，使水准器的气泡置中。当达到固定解时按下手

簿上的A键进行点的采集；按两下手簿上的B键可以查看采集的点的坐标等。

5.3.4 数据传输

在野外采集的数据都会自动保存在手簿的“我的电脑→Flashdisk→Jobs”中。

我们需要的测量成果文件是以*.dat为后缀的文件，此文件自动存储在我们新

建工程文件下的DATA文件中。

5.4 南方CASS绘图

打开南方CASS→绘图处理→展野外测点点号→将测量成果文件.dat导入CASS中。

根据草图将图完成。

展野外点点号分布图（成果图见附录）

六、实习体会

这次实习中最主要的就是GPS静态测量。GPS静态测量，是利用测量型GPS接收机进行定位测量的一种。主要用于建立各种的控制网。进行GPS静态测量时，认为GPS接收机的天线在整个观测过程中的位置是静止，在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个不随时间的改变而改变的量，通过接收到的卫星数据的变化来求得待定点的坐标。在测量中，GPS静态测量的具体观测模式是多台接收机在不同的测站上进行静止同步观测，时间由40分钟到十几小时不等。通过实习，熟悉并熟练掌握GPS仪器的使用及进行控制测量的基本方法, 巩固课堂所学知识，加深对测量学的基本理论的理解。了解GPS原理以及在测绘中的应用,能够用有关理论指导作业实践，做到理论与实践相统一，提高分析问题、解决问题的能力，从而对控制测量学的基本内容得到一次实际应用，使所学知识进一步巩固、深化。学会GPS进行控制测量的基本方法并对GPS数据的处理，培养实际动手能力。

经过了这次实习我们认识到GPS静态相对定位对网形选择的要求是很高的。首先在选择基线时要注意在任意三角形内所选基线至少有两点要相互通视。再就是流动点和基准点的距离不能超过20KM。在进行对中和正平，保证接线连接正确之后，准备开机。要保证进行测量的几组，同时开机，确保测量的准确性。测量的时候，要记录仪器高、点位置和时间段。我们采取的时间段是60分钟，所以一次测量60分钟之后，进行换站，下一步测量。

附录1

GPS静态数据处理成果输出报表

GPS静态数据网型

东华理工大学GNSS网平差结果 施工单位：12级测绘工程 负 责 人：方明

负 责 人：2014年12月14日

2014年12月14日

文件名

观测日期

开始

结束

点名

天线高

天线高

机号

00013482.STH 2014年12月14日 13时57分 14时57分 0001

1.5774

1.5000

W1386782639

00023481.STH 2014年12月14日 12时40分 13时40分 0002

1.4971

1.4200

W1386782643

00023482.STH 2014年12月14日 13时56分 14时56分 0002

1.4971

1.4200

W1386782643

00043481.STH 2014年12月14日 12时40分 13时42分 0004

1.4981

1.4210

W1386782658

00053481.STH 2014年12月14日 12时40分 13时42分 0005

1.4238

1.3470

W1386789841

00053482.STH 2014年12月14日 13时56分 14时57分 0005

1.4238

1.3470

W1386789841

基线简表

中误差 水平

垂直

X增量

Y增量

Z增量

长度

相

对误差

00013482-00023482 观测量L1 L2 P2同步时长 59分钟 历元间隔:10 高度截止角:15.0 三差解

0.012 0.008 0.009

-0.031

0.063

0.039

0.080

1/7 双差浮点解

0.012 0.008 0.009

229.450

101.620

13.463

251.307

1/21148 双差固定解 33.44 0.009 0.003 0.009

229.470

101.623

13.465

251.327

1/27627

中误差 水平

垂直

X增量

Y增量

Z增量

长度

相

对误差

00043481-00023481 观测量L1 L2 P2同步时长 59分钟 历元间隔:10 高度截止角:15.0 三差解

0.011 0.008 0.008

-0.000

0.001

0.000

0.001

1/0 双差浮点解

0.011 0.008 0.008

-4.642

-146.737

236.273

278.170

1/24904 双差固定解 16.43 0.012 0.004 0.011

-4.639

-146.720

236.276

278.163

1/23309

中误差 水平

垂直

X增量

Y增量

Z增量

长度

相

对误差

00053481-00023481 观测量L1 L2 P2同步时长 60分钟 历元间隔:10 高度截止角:15.0 三差解

0.006 0.005 0.004

368.991

-29.742

348.149

508.180

1/87354 双差浮点解

0.009 0.007 0.006

368.781

-29.570

348.240

508.080

1/58062 双差固定解 10.51 0.011 0.003 0.010

368.792

-29.578

348.226

508.078

1/46900

中误差 水平

垂直

X增量

Y增量

Z增量

长度

相

对误差

00053482-00023482 观测量L1 L2 P2同步时长 59分钟 历元间隔:20 高度截止角:15.0 三差解

0.010 0.007 0.007

0.028

-0.058

-0.035

0.073

1/8 双差浮点解

0.010 0.007 0.007

368.795

-29.631

348.201

508.067

1/52151 双差固定解

4.51 0.017 0.010 0.014

368.804

-29.586

348.230

508.091

1/30255

中误差 水平

垂直

X增量

Y增量

Z增量

长度

相

对误差

00053481-00043481 观测量L1 L2 P2同步时长 61分钟 历元间隔:10 高度截止角:15.0 三差解

0.009 0.007 0.006

0.028

-0.059

-0.036

0.074

1/8 双差浮点解

0.009 0.007 0.006

373.414

117.144

111.955

407.056

1/43572 双差固定解 10.53 0.011 0.005 0.010

373.431

117.135

111.947

407.066

1/35563

中误差 水平

垂直

X增量

Y增量

Z增

量

长度

相

对误差

00013482-00053482 观测量L1 L2 P2同步时长 60分钟 历元间隔:10 高度截止角:15.0 三差解

0.012 0.011 0.003

-136.186

132.812

-335.497

385.673

1/33339 双差浮点解

0.047 0.046 0.010

-138.597

131.763

-334.890

385.644

1/8138 双差固定解 17.95 0.026 0.016 0.021

-139.362

131.213

-334.766

385.626

1/14570 重复基线报告

基 线 名

质量

中误差

X

Y

Z

基线长 相对

误差 长度较差 长度限差

重复基线

0.0127

0.0064

0.0039

0.0022

508.0843

25.0ppm

12.72

8.61

00053481-00023481

10.51 0.0108

368.7917

-29.5778

348.2256

508.0780

1/46900

00053482-00023482

4.51 0.0168

368.8045

-29.5856

348.2299

508.0907

1/30255

剔除基线后重复基线

剔除基线后重复基线

0.0127

0.0064

0.0039

0.0022

508.0843

25.0ppm

12.72

8.61

00053481-00023481

10.51 0.0108

368.7917

-29.5778

348.2256

508.0780

1/46900

00053482-00023482

4.51 0.0168

368.8045

-29.5856

348.2299

508.0907

1/30255

基线解详细情况

1.00013482--00023482 Gnss基线解算结果 Ver 1.00 基线 双差固定解 测

站:(0001)输入文件: E:FM0013482.STH 天线高(m): 1.577 x(m)

-2438212.785

lat(dms)N

30.6626

y(m)

5038645.862

lon(dms)E

49 20.8231

z(m)

3047244.057

(m)

H

37.5513 测

站:(0002)输入文件: E:FM0023482.STH 天线高(m): 1.497 x(m)

-2437983.315

lat(dms)N

31.1784

y(m)

5038747.485

lon(dms)E

49 11.5805

z(m)

3047257.522

(m)

H

36.5929 到测站 0001 基线 0002 标准误差(m):

协方差距阵 :

dx

dy

dz Vector

0.0000000

0.0000000

0.0000000

dx(01)

dy(01)

dz(01)

dx(01)

0.128859

dy(01)

-0.153390

0.216384

dz(01)

-0.098772

0.127520

0.086694 correlations for baseline 1: Solution

Sigma

dx(m)

229.470

0.001

dy(m)

101.623

0.002

dz(m)

13.465

0.001

Rms :0.009 RDOP : 0.7 2.00043481--00023481 Gnss基线解算结果 Ver 1.00 基线 双差固定解 测

站:(0004)输入文件: E:FM0043481.STH 天线高(m): 1.498 x(m)

-2437980.118

lat(dms)N

22.2589

y(m)

5038895.429

lon(dms)E

49 09.1001

z(m)

3047016.611

(m)

H

36.3779 测

站:(0002)输入文件: E:FM0023481.STH

天线高(m): 1.497 x(m)

-2437984.756

lat(dms)N

31.0194

y(m)

5038748.708

lon(dms)E

49 11.6087

z(m)

3047252.887

(m)

H

35.8813 到测站 0004 基线 0002 标准误差(m):

协方差距阵 :

dx

dy

dz Vector

0.0000000

0.0000000

0.0000000

dx(01)

dy(01)

dz(01)

dx(01)

0.009383

dy(01)

-0.011732

0.028912

dz(01)

-0.006502

0.013966

0.010384 correlations for baseline 1: Solution

Sigma

dx(m)

-4.639

0.000

dy(m)

-146.720

0.000

dz(m)

236.276

0.000

Rms :0.012 RDOP : 0.2 3.00053481--00023481 Gnss基线解算结果 Ver 1.00 基线 双差固定解 测

站:(0005)输入文件: E:FM0053481.STH 天线高(m): 1.424 x(m)

-2438352.487

lat(dms)N

18.1747

y(m)

5038771.479

lon(dms)E

49 23.4406

z(m)

3046900.967

(m)

H

25.1927 测

站:(0002)输入文件: E:FM0023481.STH 天线高(m): 1.497 x(m)

-2437983.695

lat(dms)N

31.0170

y(m)

5038741.901

lon(dms)E

49 11.6828

z(m)

3047249.193

(m)

H

28.3274 到测站 0005 基线 0002 标准误差(m):

协方差距阵 :

dx

dy

dz Vector

0.0110654

-0.0079144

-0.0147435

dx(01)

dy(01)

dz(01)

dx(01)

0.004117

dy(01)

-0.009768

0.028109

dz(01)

-0.005605

0.015705

0.012466 correlations for baseline 1: Solution

Sigma

dx(m)

368.792

0.000

dy(m)

-29.578

0.000

dz(m)

348.226

0.000

Rms :0.011 RDOP : 0.2 4.00053482--00023482 Gnss基线解算结果 Ver 1.00 基线 双差固定解 测

站:(0005)输入文件: E:FM0053482.STH 天线高(m): 1.424 x(m)

-2438352.769

lat(dms)N

18.3310

y(m)

5038772.497

lon(dms)E

49 23.4336

z(m)

3046907.022

(m)

H

29.0133 测

站:(0002)输入文件: E:FM0023482.STH 天线高(m): 1.497 x(m)

-2437983.964

lat(dms)N

31.1736

y(m)

5038742.911

lon(dms)E

49 11.6755

z(m)

3047255.252

(m)

H

32.1393 到测站 0005 基线 0002 标准误差(m):

协方差距阵 :

dx

dy

dz Vector

0.0000000

0.0000000

0.0000000

dx(01)

dy(01)

dz(01)

dx(01)

0.032554

dy(01)

-0.017935

0.073446

dz(01)

-0.003098

0.051306

0.067329 correlations for baseline 1: Solution

Sigma

dx(m)

368.804

0.001

dy(m)

-29.586

0.001

dz(m)

348.230

0.001

Rms :0.017 RDOP : 0.4 5.00053481--00043481 Gnss基线解算结果 Ver 1.00 基线 双差固定解 测

站:(0005)输入文件: E:FM0053481.STH 天线高(m): 1.424 x(m)

-2438352.564

lat(dms)N

18.1756

y(m)

5038771.619

lon(dms)E

49 23.4409

z(m)

3046901.085

(m)

H

25.3891 测

站:(0004)输入文件: E:FM0043481.STH 天线高(m): 1.498

x(m)

-2437979.134

lat(dms)N

22.2575

y(m)

5038888.754

lon(dms)E

49 09.1746

z(m)

3047013.032

(m)

H

29.0135 到测站 0005 基线 0004 标准误差(m):

协方差距阵 :

dx

dy

dz Vector

0.0000000

0.0000000

0.0000000

dx(01)

dy(01)

dz(01)

dx(01)

0.011608

dy(01)

-0.012613

0.036045

dz(01)

-0.008014

0.020908

0.019445 correlations for baseline 1: Solution

Sigma

dx(m)

373.431

0.000

dy(m)

117.135

0.000

dz(m)

111.947

0.000

Rms :0.011 RDOP : 0.3 6.00013482--00053482 Gnss基线解算结果 Ver 1.00 基线 双差固定解 测

站:(0001)输入文件: E:FM0013482.STH 天线高(m): 1.577 x(m)

-2438212.770

lat(dms)N

30.6629

y(m)

5038645.855

lon(dms)E

49 20.8227

z(m)

3047244.061

(m)

H

37.5411 测

站:(0005)输入文件: E:FM0053482.STH 天线高(m): 1.424 x(m)

-2438352.131

lat(dms)N

18.3358

y(m)

5038777.068

lon(dms)E

49 23.3391

z(m)

3046909.294

(m)

H

33.4700 到测站 0001 基线 0005 标准误差(m):

协方差距阵 :

dx

dy

dz Vector

-0.0011845

0.0030725

-0.0028063

dx(01)

dy(01)

dz(01)

dx(01)

0.087910

dy(01)

-0.046121

0.041155

dz(01)

-0.019636

0.021542

0.021158 correlations for baseline 1: Solution

Sigma

dx(m)

-139.362

0.002

dy(m)

131.213

0.001

dz(m)

-334.766

0.001

Rms :0.026 RDOP : 0.4 环闭合差报告

闭合环最大节点数：

闭合环总数：

同步环总数：

异步环总数：

超限闭合环数

闭合差最大值

0.0426

闭合差最小值

0.0076 相对 闭合差最大值

37.18ppm 相对 闭合差最小值

6.38ppm 同步环情况：

环号

环 总 长

相对误差

△Xmm

△Ymm

△Zmm

△边长mm 分量限差 闭合

限差 环中的点

1145.0429

24.384Ppm

27.4783

-4.6999

1.5553

27.9207

15.71

27.22

环中的点:0005 0002 0001

1193.3078

6.375Ppm

0.2438

-7.1701

-2.5303

7.6074

15.72

27.24

1.05

1.82

环中的点:0005 0002 0004 异步环情况：

环号

环 总 长

相对误差

△Xmm

△Ymm

△Zmm

△边长mm 分量限差 闭合

限差 环中的点

1145.0302

37.175Ppm

40.2415

-12.5484

5.9247

42.5669

15.71

27.22

环中的点:0005 0002 0001

1193.3205

11.993Ppm

-12.5194

0.6783

-6.8997

14.3109

15.72

27.24

环中的点:0005 0002 0004 重复基线报告

基 线 名

质量

中误差

X

Y

Z

基线长 相对

误差 长度较差 长度限差

重复基线

0.0127

0.0064

0.0039

0.0022

508.0843

25.0ppm

12.72

8.61

00053481-00023481

10.51 0.0108

368.7917

-29.5778

348.2256

508.0780

1/46900

00053482-00023482

4.51 0.0168

368.8045

-29.5856

348.2299

508.0907

1/30255

剔除基线后重复基线

剔除基线后重复基线

0.0127

0.0064

0.0039

0.0022

508.0843

25.0ppm

12.72

8.61

00053481-00023481

10.51 0.0108

368.7917

-29.5778

348.2256

508.0780

1/46900

00053482-00023482

4.51 0.0168

368.8045

-29.5856

348.2299

508.0907

1/30255 剔除的基线 禁

用：

自动剔除：

WGS84-坐标系下经典自由网平差平差结果 三维自由网平差单位权中误差: 0.029221(米)三维自由网平差基线及其改正

基

线

名

基线△X

基线△Y

基线△Z

△X改正mm △Y改正mm △Z改正mm

相对误差

平差后距离

改正限差 中误差

00013482--00023482

229.4703

101.6227

13.4650

-5.9328

0.3451

-2.1013

1:19422

251.3213

9.03

0.0129 00043481--00023481

-4.6385

-146.7202

236.2764

0.2035

2.0581

1.1757

1:21378

278.1634

9.04

0.0130 00053481--00023481

368.7917

-29.5778

348.2256

0.9284

-1.6851

1.2379

1:43430

508.0796

9.13

0.0117 00053482--00023482

368.8045

-29.5856

348.2299

-11.8348

6.1633

-3.1316

1:29259

508.0796

9.13

0.0174 00053481--00043481

373.4305

117.1353 3.4269

2.5924

1:32056

407.0685

9.08

0.0127 00013482--00053482

-139.3617

131.2130-10.5182

2.5855

1:13905

385.6077

9.07

0.0277平差后Wgs84坐标和点位精度

ID 状态

X

Y

Y偏移mm

Z偏移mm

点名

0001 固定

-2438213.388

5038647.108

0.000

0.000

0001 0002

-2437983.923

5038748.731

6.070

4.137

0002 0004

-2437979.285

5038895.449

6.555

4.500

0004 0005

-2438352.716

5038778.310

5.148

3.722

0005 ID 状态

B

L B偏移(秒)L偏移(秒)

H偏移mm

点名

0001 固定

28.72518405N 1***E

111.9466

0.4811

-334.7664

33.3803

Z

X偏移mm 3047244.815

0.000

3047258.278

5.544

3047022.001

5.781

3046910.052

5.304

H

39.129

0.00000

0.00000

0.000

0001 0002

28.72532730N 1***E

38.172

0.00006

0.00012

8.435

0002 0004

28.72289385N 1***E

38.666

0.00007

0.00013

8.930

0004 0005

28.72175999N 1***E

35.038

0.00006

0.00012

7.363

0005 当前坐标系统: WGS-1984 椭球长半径: 6378137.000000

椭球扁率:1/298.257223563 控制等级： E级-2009

M0: 1.000000

H=：0.000(投影高)B0:

0.000000000N

L0=：

0.000000000E(中央子午线)117.000000000E

N0: 0.000000(北向加)

E0=：500000.000(东向加)采用网配合法进行转换

基

线

名

△X改正mm △Y改正mm 相对误差

距离

0001--0002

1:42532

251.3590

0004--0002

1:82385

278.2069

0005--0002

1:182001

508.1501

0005--0004

1:116584

407.1166

0001--0005

1:72263

385.6467 单位权中误差 0.003457(米)平差后坐标和点位精度

ID

X坐标

Y坐标

rms(mm)

dx(mm)

dy(mm)

点 名

0001

3179378.7443

384954.3345

0.0000

0.0000

0.0000

0001 0002

3179397.1034

384703.6468

2.7498

1.3409

2.4007

0002 0004

3179128.0444

384632.8916

3.1338

1.5946

2.6978

0004 0005

3178998.5339

385018.8592

2.8169

1.3797

2.4559

0005 1 参数拟合高程

-0.000000

内符合精度中误差±0.000(mm)拟合后高程残差

点号

正常高(高程)

大地高

正常高(拟合)

差值

Rms(mm)

0001

39.1287

0.0000 拟合高程

ID

正常高(高程)

0002

38.1719

0004

38.6662

0005

35.0378

ID

坐标 X

Lat.Lon.x y h

点

0001

3179378.7443

28.72518405N

1***E * * *

0002

3179397.1034

28.72532730N

1***E

0004

3179128.0444

28.72289385N

1***E

0005

3178998.5339

28.72175999N

1***E

39.1287

39.1287

0.0000

大地高

Rms(mm)

点 名

38.1719

8.4352

0002 38.6662

8.9297

0004 35.0378

7.3632

0005

坐标 Y

高 程

名

384954.3345

39.1287

0001

384703.6468

38.1719

0002

384632.8916

38.6662

0004

385018.8592

35.0378

0005 24

附录2

RTK测图点号及坐标

001,00000000,384983.352,3179258.388,24.782 002,00000000,384982.228,3179284.114,24.810 003,00000000,384984.536,3179282.615,24.793 004,00000000,384992.104,3179277.030,24.648 005,00000000,384994.232,3179279.274,24.050 006,00000000,384997.522,3179283.010,24.051 007,00000000,384994.857,3179285.124,24.250 008,00000000,384985.841,3179285.911,24.591 009,00000000,384989.185,3179292.067,24.590 010,00000000,384986.048,3179296.221,24.649 011,00000000,384984.459,3179298.969,24.653 012,00000000,384984.363,3179301.941,24.667 013,00000000,384984.097,3179304.278,24.730 0***,384983.206,3179307.216,24.691 0***,384980.643,3179311.237,24.706 016,00000000,384976.694,3179315.085,24.777 0***,384974.732,3179318.235,24.783 018,00000000,384973.817,3179330.321,24.853 019,00000000,384972.542,3179348.210,25.135 020,00000000,384970.604,3179374.640,25.514 021,00000000,384969.578,3179389.635,25.736 022,00000000,384967.745,3179415.863,26.145 023,00000000,384969.097,3179418.054,26.256 024,00000000,384967.310,3179436.000,26.717 025,00000000,384963.459,3179439.396,26.496 026,00000000,384962.671,3179439.521,26.530 027,00000000,384956.330,3179440.206,26.540 028,00000000,384955.456,3179440.325,26.524 029,00000000,384954.378,3179433.756,26.497 030,00000000,384955.167,3179423.775,26.271 031,00000000,384956.944,3179399.009,25.966 032,00000000,384959.291,3179366.529,25.490 033,00000000,384953.806,3179364.487,25.639 034,00000000,384952.467,3179364.415,25.706 035,00000000,384934.093,3179363.753,26.203 036,00000000,384948.175,3179359.910,25.941 037,00000000,384954.180,3179360.116,25.677 038,00000000,384957.066,3179360.174,25.498 039,00000000,384959.788,3179359.137,25.403 040,00000000,384961.568,3179332.795,24.898 041,00000000,384956.066,3179332.293,25.083 042,00000000,384954.343,3179332.154,25.271

043,00000000,384953.593,3179343.225,25.622 044,00000000,384952.418,3179343.648,26.375 045,00000000,384951.117,3179335.133,26.358 046,00000000,384941.569,3179334.528,26.313 047,00000000,384916.042,3179333.428,26.258 048,00000000,384915.904,3179328.697,24.695 049,00000000,384916.639,3179320.101,24.788 050,00000000,384917.109,3179311.275,24.858 051,00000000,384917.414,3179303.157,24.798 052,00000000,384919.897,3179303.146,24.769 053,00000000,384919.631,3179311.496,24.782 054,00000000,384919.278,3179320.271,24.760 055,00000000,384930.876,3179320.615,24.808 056,00000000,384931.163,3179311.815,24.806 057,00000000,384961.185,3179322.383,24.785 058,00000000,384969.356,3179308.983,24.785 059,00000000,384963.455,3179305.347,24.804 060,00000000,384962.732,3179300.504,24.817 061,00000000,384965.991,3179295.415,24.809 062,00000000,384971.227,3179294.506,24.753 063,00000000,384976.208,3179297.784,24.747 064,00000000,384977.141,3179302.969,24.745 065,00000000,384975.501,3179306.574,24.767 066,00000000,384963.261,3179257.810,24.776 067,00000000,384962.296,3179253.927,24.812 068,00000000,384956.047,3179253.703,24.762 069,00000000,384936.325,3179252.788,24.909 070,00000000,384932.775,3179247.516,24.585 071,00000000,384927.815,3179245.160,24.505 072,00000000,384933.915,3179258.097,24.796 073,00000000,384932.719,3179281.018,24.841

附录3：展野外点号图

附录四：CASS绘图结果

第三篇：GPS测量原理与应用填空题

1、GPS系统包括三大部分：空间部分——GPS卫星星座；地面控制部分——地面监控系统；用户部分——GPS接收机。

2、GPS系统的空间部分由颗备用卫星组成，它们均匀分布在个近似圆形轨道上。

3、GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。

4、GPS卫星位置采用WGS-84大地坐标系。

5、GPS系统中卫星钟和接收机钟均采用稳定而连续的GPS时间系统。

6、GPS卫星星历分为预报星历(广播星历)和后处理星历（精密星历）。

7、GPS接收机依据其用途可分为：导航型接收机、测地（量）型接收机和授时型接收机。

8、在GPS定位工作中，由于某种原因，如卫星信号被暂时阻挡，或受到外界干扰影响，引起卫星跟踪的暂时中断，使计数器无法累积计数，这种现象称为整周跳变（周跳）

9、根据不同的用途，GPS网的图形布设通常有：点连式、边连式、网连式和边点混合连接四种基本方式。

选择什么样的组网，取决于工程所要求的精度、野外条件及GPS接收机台数等因素。

10、卫星定位中常采用空间直角坐标系及其相应的大地坐标系，一般取地球质心为坐标系原点。

11、我国目前常采用的两个国家坐标系是1954年北京坐标系和1980年国家大地坐标系。

12、GPS接收机的天线类型主要有：单板天线；四螺旋形天线；微带天线和锥形天线。

13、GPS接收机主要由GPS接收机天线单元、GPS接收机主机单元和电源三部分组成。

14、单站差分按基准站发送信息的方式来分，可分为、位置差分伪距差分和载波相位差分。

15、与信号传播有关的误差有电离层折射误差、对流层折射误差及多路径效应误差。

16、GPS的数据处理基本流程包括数据采集、数据传输、数据预处理、基线结算、GPS网平差。

17、GPS卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。

18、对于N台GPS接收机构成的同步观测环，有J条同步观测基线，其中独立基线数为N-119、双频接收机可以同时接收L1和 L2信号，利用双频技术可以消除或减弱对流层折射对观测量的影响，所以定位精度较高，基线长度不受限制，所以作业效率较高。

第四篇：钠硫电池工作原理及特性

钠硫电池工作原理及特性

就像江河中奔腾的流水，电流通过电网奔向千家万户时，也会不时掀起“波涛”，冲击用电设备，甚至引起事故。最近，上海科学家成功组装起了一套聪明的电能“蓄水池”，它能像水库蓄洪一样，将过多、过猛的电流储存起来，当电网需要的时候，再帄稳地释放出来。

10月14日，中科院上海硅酸盐研究所与上海电力公司宣布：经过多年攻关，他们成功完成了大容量城网储能钠硫电池的中试研发，并建成了一条2兆瓦的中试生产示范线和一套10千瓦的储能系统示范装置。明年5月，储能电站将出现在世博会上。

在上硅所的嘉定中试园区，记者见到了这条示范线。一个个直径9.4厘米、长53厘米的不锈钢圆筒整齐地竖立在80厘米见方的不锈钢箱子里——这就是用来为电网“蓄洪”的钠硫电池。打开这些不锈钢圆筒，特制的氧化铝陶瓷薄膜将作为正极的硫与作为负极的钠隔开——当电流通过时，钠与硫就会通过化学反应，将电能储存起来，当电网需要更多电能时，它又会将化学能转化成电能，释放出去。

项目技术负责人之

一、上硅所研究员刘孙告诉记者，钠硫电池的“蓄洪”性能非常优异，即使输入的电流突然超过额定功率5-10倍，它也能泰然承受，再以稳定的功率释放到电网中——这对于大型城市电网的帄稳运行尤其有用。

太阳能、风能等新能源虽然洁净，但发电功率很不稳定。这会给整个电网带来不期而至的“洪峰”。储能电站会将这些“绿电”先照单全收，再根据电网需求输出。

其实，钠硫电池储能电站更大的作用在于为整个电网“削峰填谷”。众所周知，电网必须按照满足最大用电负荷来修建。2008年，上海最高用电负荷持续小时数只有104.5小时，而为满足这短暂的高峰负荷，却需要投资200亿元。

刘孙为记者算了一笔账：1千瓦功率的储能电池可节省电网投资1.3万元，通过“削峰填谷”，可使每吨标准煤所发的电多利用100度，可带来经济效益480元。预计到2015年，上海电网峰谷差可达16000兆瓦，即使只将20%的“谷电”存储起来，用于高峰时段，其经济效益就超过70亿元——而建设储能电站的投资，仅需20亿元左右。

在研发大容量电力储能系统的同时，科研人员还同步研发了生产线等关键设备100多台，积累了多项专利。目前，他们已建成2兆瓦中试生产线，每月可生产钠硫电池200-250个。“下一步，我们将联合更多企业力量，探索更大规模生产的工艺。”上硅所所地合作处处长夏天然告诉记者，仅上海一地可预见的市场规模就可达400亿元。

在文中关于电池放电机理的描述存在原则错误，不过我想这大概只是记者的失误。由于自己当年曾经投入不少时间在钠硫电池上，自然对此会有些想法。

当年放弃对钠硫电池的研究，主要是因为投入资金的几个协作单位，包括北京大学、北京玻璃研究所和北京电池厂都不愿意继续下去了。但即使他们愿意继续研究，其实也已经不太可能。这是因为虽然当时我们研究的电池功率密度已经比较高，甚至也开过一辆实验车，但其再充电寿命只有30周左右，远远达不到实用要求。况且几个单位的财力拮据，也根本不可能继续支持研究，提供根本改变研究途径的必要条件。

钠硫充电电池的寿命主要取决于两个因素，其一是正极与负极物质的反应导致电介质产生不可逆变化，从而在经过数十周的再充电以后容量和功率会逐渐减小；其二是由于电介质的变质或者其物质结构的破坏，最终在电池内部形成钠和硫的短路而烧毁。

解决这两个问题的中心问题是制造出长寿命的陶瓷固体电介质，比较可靠的方法是在高压下压铸高密度β氧化铝管坯，然后烧制成陶瓷。然而我们当时只能在常压下用注浆方法制备。按照我那会的看法，这种常压注浆会导致晶体的定向排列，对于所烧制的管件成品的强度、耐蚀性和导电性均有不利影响。但配备一台大型超高压制备系统谈何容易？估计就是卖了整个电池厂也未必够用。

从上面的文章和其他材料提供的信息看来，如今电池的再充电寿命问题大概是解决了。不过要想使钠硫电池得到真正的推广，还要解决几个十分重要的问题，在目前网上提供的材料中。我还没有看到足以说明问题答案： 安全问题：钠硫电池仅只在达到320度左右的温度，即仅当钠和硫都是处于液态的高温下才能运行。而如果陶瓷电介质一旦破损形成短路，高温的液态钠和硫就会直接接触，发生剧烈的放热反应。这种反应虽然不会产生气体发生爆炸，但会产生高达2000度的高温，相当危险。我在一次连接一组已经加热到300度的钠硫电池时，由于一个电池单体中电介质管破裂，高达2000度的硫化钠烧熔了不锈钢电池壳，火焰冲到3米之高。我因为刚好回头去拿工具，躲过了这两秒钟，从而捡了一条命。

资料上说，钠硫电池的安全问题也已经解决。但我想，除非能在任何情况下将钠和硫完全隔绝，否则是谈不上安全的。作为车用电池，出现这种事故更意味着车毁人亡。因为作为两极的液态钠硫之间只能有用来导电的陶瓷电介质，而不可能以任何其他惰性、绝缘的高强度物质将其完全隔绝，所以解决这个问题很不容易。当初美国福特公司采用了毛细电介质管来避免钠硫的大面积接触，但造价极高，商业推广是不现实的。保温与耗能问题：在高温下运行的另一个问题是保温耗能的问题。钠硫电池在300度下才能启动，用不着进行什么分析就可以想到，这对于将其用作车用电池是一个颠覆性的缺点。用外电源保温当然十分不便，如用自身电力保温，则将大大影响最大行车里程； 环境影响与庖电池处置问题：损坏的电池难于处置，这也是钠硫电池的软肋之一。无论在何种情况下损坏，不外需要处理下述几种物质：

1）金属钠：在空气中将立即自行燃烧，生成氧化钠，随后在空气中吸收水分，形成高腐蚀性氢氧化钠。如果遇到大量水，则还会立即引起爆炸。

2）混在导电纤维中的游离硫：如果在高温下，则生成腐蚀性二氧化硫气体，如果在低温下，则需要设法将导电纤维和硫分离，加以回收；

3）硫化钠：具有恶臭和腐蚀性的化合物，需要作为危险庖物处理和处置。如果打算作为资源回收，则需要经过十分复杂的化学工艺和设备；

如果上述问题没有得到根本解决，恐怕钠硫电池作为车用电池大规模上市和应用是不可能的。

但如果如前文所说作为固定的大型储能电池来用，因为保温比较容易、设施远离工作人员，应用条件相对宽松，也许实用的可能性要大一些，不过如果一旦损坏，会危害电网运行、其环境影响，尤其是对大气和人员健康的影响程度比车用也更要大得多，投放市场仍需万分谨慎。

总之，我对于钠硫电池的推广和应用问题，如果还不是完全否定的话，也还是持比较悲观的态度。由于始终没有看到究竟现在钠硫电池的再充电寿命究竟是多少，对于上述问题究竟是如何处理和解决的。我觉得以现在的水帄能不能称之为“成功”，还有待商榷。最好是等等，看看国外推广应用（如果有的话）的后果为好。千万不可急功近利，一哄而上。储能技术促钠硫电池产业发展

智能电网是目前国家电网的重点建设方向，储能技术是智能电网的核心技术之一。而钠硫电池因其容量大、体积小、能量储存和转换效率高、寿命长、不受地域限制等优点，非常适合电力储能使用。

7月25日，上海市政府与国家电网公司在沪正式签署《智能电网建设战略合作协议》。上海电气集团公司、上海市电力公司和中科院上海硅酸盐研究所共同签署了《关于推进钠硫电池产业化的合作意向书》。中共中央政治局委员、上海市委书记俞正声出席签约仪式。上海市委副书记、市长韩正，国家电网公司党组书记、总经理刘振亚，中国科学院副院长阴和俊分别致辞。

韩正在致辞时说，发展智能电网等战略性新兴产业，建设坚强智能电网，是加快转变经济发展方式的必然选择，是实施国家能源战略的重要举措。上海将努力成为智能电网功能应用示范基地、关键技术研发基地和主要装备制造基地。上海已将发展智能电网作为高新技术产业化的重要方面，对智能电网应用、研发和产业化给予全面支持。上海将全力配合国家电网公司开展的建设坚强智能电网各项工作，充分依托中国科学院的科技支撑作用，推动上海智能电网在关键技术研发和产业化方面实现突破。

阴和俊指出，中国科学院与上海市人民政府和国家电网公司有着长期的友好合作历史，并已分别签署战略合作协议，开展了良好的合作。面对国家能源安全，中科院积极发挥科技国家队的优势，在多个领域主动部署。在智能电网方面，针对技术和发展涉及领域广泛，需要材料、器件、信息、通讯、控制和管理等多学科参与的特点，中科院发挥多学科的综合优势，前瞻部署并在大容量储能电池与系统、电动汽车、物联网及传感器、半导体照明等领域取得了一些重要成果。加强在智能电网关键技术方面的研发，共同推进我国智能电网建设与技术发展，对于推进我国产业结构调整、加快经济发展方式转变和培育战略新兴产业具有重要意义。

“采用电力储能技术，可以提高电网经济性、安全性和供电可靠性，支持新能源发展。”中科院上海硅酸盐研究所所长罗宏杰教授告诉记者。

“采用大规模储能装置，可以减少和延缓用于发、输、变、配电设备的投资，提高现有电力设备的利用率和供电可靠性，降低发电煤耗。”中科院上海硅酸盐所能源材料研究中心主任、上海钠硫电池研制基地技术总工程师温兆银研究员介绍说。据了解，中国科学院上海硅酸盐研究所积极响应国家战略，通过与国家电网上海市电力公司先期合作，在上海市科委等部门的支持下，在大容量钠硫储能电池研制方面获得重要突破，成功研制出具有自主知识产权的容量为650Ah的钠硫储能单体电池，使我国成为继日本之后世界上第二个掌握大容量钠硫单体电池核心技术的国家。据悉，现已建成2兆瓦大容量钠硫单体电池中试生产示范线，800千瓦时的钠硫储能示范电站已成功运行，标志着钠硫储能电池已基本具备产业化条件。在向产业应用的转移阶段，上海电气（集团）总公司参与合作，从研发、生产到应用，三家单位强强联合，集成社会优质资源，创新管理模式，有力地推进了钠硫储能电池向产品化、实用化发展。

阴和俊表示，中科院上海硅酸盐研究所提供技术源头，国家电网上海市电力公司继续发挥应用牵引，上海电气具备强大的制造和生产管理能力，相信“通过三方合作，一定能切实发挥科技对产业的引领与支撑作用，为我国智能电网的发展作出重要贡献”。

据悉，上海将重点发展新能源接入与控制、电力储能、电力电子应用及核心器件、智能变电站系统及智能设备、智能配电网与智能用户端、高温超导、相关的IT通信及软件信息服务业等方面产业和技术。到2012年，上海将力争培育3～5家智能电网行业龙头企业，形成有竞争力的智能电网产业集群，产业规模达到500亿元左右。钠硫电池是美国福特(Ford)公司于1967年首先发明公布的，其比能量高、可大电流、高功率放电。日本东京电力公司(TEPCO)和NGK公司合作开发钠硫电池作为储能电池，其应用目标瞄准电站负荷调帄、UPS应急电源及瞬间补偿电源等，并于2002年开始进入商品化实施阶段，截止2007统计，日本年产钠硫电池电池量已超过100MW，同时开始向海外输出。

1、基本原理

钠硫电池以钠和硫分别用作阳极和阴极〃Beta-氧化铝陶瓷同时起隔膜和电解质的双重作用。它的电池形式如下：

(一)Na(1)／beta一氧化铝／Na2Sx(1)／C(+)基本的电池反应是：2N a + xS= Na2Sx

2、钠硫电池特性

⑴ 钠硫电池的理论比能量高达760Wh／kg，且没有自放电现象。放电效率几乎可达100％。

⑵ 钠硫电池的基本单元为单体电池，用于储能的单体电池最大容量达到650安时，功率120W 以上。将多个单体电池组合后形成模块。模块的功率通常为数十kW，可直接用于储能。

⑶ 钠硫电池在国外已是发展相对成熟的储能电池。其寿命可以达到使用10～15年。

3、钠硫电池的缺点

• 不能处理部分循环e.g.风能，SOC只能用帄均值计量，所以需要周期性的离线度量；

• 过度充电时很危险；

• 高温350ºC熔解硫和钠，因此需要附加供热设备来维持温度。

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简介及原理

钠硫电池是美国福特(Ford)公司于1967年首先发明公布的，至今才40年左右的历史。电池通常是由正极、负极、电解质、隔膜和外壳等几部分组成。一般常规二次电池如铅酸电池、镉镍电池等都是由固体电极和液体电解质构成，而钠硫电池则与之相反，它是由熔融液态电极和固体电解质组成的，构成其负极的活性物质是熔融金属钠，正极的活性物质是硫和多硫化钠熔盐，由于硫是绝缘体，所以硫一般是填充在导电的多孔的炭或石墨毡里，固体电解质兼隔膜的是一种专门传导钠离子被称为Al2O3的陶瓷材料，外壳则一般用不锈钢等金属材料。

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特点

钠硫电池具有许多特色之处：一个是比能量(即电池单位质量或单位体积所具有的有效电能量)高。其理论比能量为760Wh/Kg，实际已大于100Wh/Kg，是铅酸电池的3-4倍；另一个是可大电流、高功率放电。其放电电流密度一般可达200-300mA/cm2，并瞬时间可放出其3倍的固有能量；再一个是充放电效率高。由于采用固体电解质，所以没有通常采用液体电解质二次电池的那种自放电及副反应，充放电电流效率几乎100％。当然，事物总是一分为二的，钠硫电池也有不足之处，其工作温度在300-350℃，所以，电池工作时需要一定的加热保温。但采用高性能的真空绝热保温技术，可有效地解决这一问题。

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意义

钠硫电池作为新型化学电源家族中的一个新成员出现后，已在世界上许多国家受到极大的重视和发展。由于钠硫电池具有高能电池的一系列诱人特点，所以一开始不少国家就首先纷纷致力于发展其作为电动汽车用的动力电池，也曾取得了不少令人鼓舞的成果，但随着时间的推移表明，钠硫电池在移动场合下(如电动汽车)使用条件比较苛刻，无论从使用可提供的空间、电池本身的安全等方面均有一定的局限性。所以在80年代末和90年代初开始，国外重点发展钠硫电池作为固定场合下(如电站储能)应用，并越来越显示其优越性。如日本东京电力公司(TEPCO)和NGK公司合作开发钠硫电池作为储能电池，其应用目标瞄准电站负荷调帄(即起削峰帄谷作用，将夜晚多余的电存储在电池里，到白天用电高峰时再从电池中释放出来)、UPS应急电源及瞬间补偿电源等，并于2002年开始进入商品化实施阶段，已建成世界上最大规模(8MW)的储能钠硫电池装置，截止2005年10月统计，年产钠硫电池电池量已超过100MW，同时开始向海外输出。请教马兰凤老师：钠硫电池充放电时钠离子事怎样通过β-NaAl11O17电解质实行传递的呢？钠硫电池为什么不能过充和过放呢？

相对锂离子电池，钠硫电池的实际能量密度和功率密度也不是很大，而且其安全性差，且成本高，那么用钠硫电池做储能电站的优势在哪里呢？谢谢！

1、Na—S蓄电池作用原理 Na－S电池是当前开发的一种高能蓄电池，它所贮存的能量为常用铅蓄电池的5倍(按相同质量计)，它具有运行无声、无污染、价廉、安全、使用寿命长以及维修费低廉等优点。常用的电池是由一个液体电解质将两个固体电极隔开，而Na－S电池正相反，它是由固体电解质将两个液体电极隔开：一个由Na－β－Al2O3固体电解质做成的中心管，将内室的熔融钠(熔点98℃)和外室的熔融硫(熔点119℃)隔开，并允许Na＋离子通过。整个装置密封于不锈钢容器内，此容器又兼作硫电极的集流器。在电池内部，Na＋离子穿过固体电解质和硫反应从而传递电流。350℃时，Na－S电池的断路电压为2.08 V。已知硫的化学式为S8，在外电路中被还原成多硫离子。

钠硫电池的理论比容量可达760 W?h/kg，实际已达到300 W?h/kg，且充电持续里程长，循环寿命长。

负极的反应物质是熔融的钠在负极腔内，正极的反应物质是熔融的硫在正极腔内。正极和负极之间用α―Al2O3电绝缘体密封。正极腔和负极腔之间有β―NaAl11O17陶瓷管电解质。电解质只能自由传导离子，而对电子是绝缘体。当外电路接通时，负极不断产生钠离子并放出电子，电子通过外电路移向正极，而钠离子通过β―NaAl11O17电解质和正极的反应物质生成钠的硫化物 电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解质分解，内部压力过高等问题；过放会导致活性物质的恢复困难

2、钠硫电池作为电化学能源家族中的新成员，它的产生一方面弥补了因能源不足而引发的危机，另一方面，由于它不排放任何有害物质，使用或报庖后也不会对环境造成二次污染，是一种真正意义上的环保型新能源。钠硫电池用于储能具有独到的优势,主要体现在原材料储量大、能量和功率密度大、充放电效率高、不受场地限制、维护方便等特点。钠硫电池在国外已经成功的用于削峰填谷、应急电源、风力发电等可再生能源的稳定输出以及提高电力质量等方面。涉及工业、商业、交通、电力等多个行业，是各种先进二次电池中最具有潜力的一种储能电池。而在我国，钠硫电池的开发和应用则基本上处于空白状态。主要优点钠硫电池可以通过削峰填谷的方式解决日益突出的供电紧张现象；可以节省现有发电能源近乎50%。在未来的15年中，我国电力需求的年增长率预计达到每年5.8~7.2%，2005年电力消耗为2469TWh，到2010年预计达到3000TWh，2020年则将达到5000TWh。与此同时，电力消耗的昼夜峰谷差也在日益扩大，以上海市为例，2006年的最高用电负荷近2000万千瓦，峰谷差高达40%。在低谷电力帄衡时，上海电网内的大型火电机组低谷出力大多要减至最低，小型机组更是需要视情况而日开夜停，为此需要付出巨大的代价。要解决这种电力使用严重不对称而造成的电力紧张现象，利用钠硫电池储能是最有效的途径，它在用电需求小于发电量时将多余的电能储存起来，在需要大于供给时补充电能。而且利用分布式的储能系统可以在关键时刻辅助供电或者传输电能，将对供电负荷需求从峰值时刻转移到负荷低谷时刻或者在强制停电、供电中断的情况下提供电能。根据美国相关机构统计，如果通过储能手段进行削峰填谷，那么每年可以节省全球用于发电的能源近50%；也就是说钠硫储能电站相当于一个巨大的节能器，能够使得现有发电站的资源消耗量减少一半，相应地这些有限的不可再生资源的使用年限可以增加一倍。这无论对于社会还是政府而言，都是一项具有重要意义的能源工程。钠硫电池作为一种先进的储能电池，可以从根本上解决风能太阳能输出电力不稳定的问题；是风能产业推广的重要配套产品。大力发展可再生能源是全球未来电力生产的大方向。目前，我国的可再生能源仅占电力生产总量的0.25%，但到2010年预计将达到8.63%，2020年则将增长到15%~20%。风力发电和太阳能发电是近几年发展和增长最快的两种可再生能源，全球风电装机容量已达25000MW以上；太阳能发电总量已达9100MW。我国近几年风力发电和太阳能发电都增长很快，且发展潜力巨大。由于可再生能源的电力输出随着风、光照等资源的强度同步变化和波动，因此无法直接向电网输出或向用户出售，需要经过稳定后方可和电网安全对接输出。而且，随着社会的发展，对于用电质量的要求日益提高，这也使得储能电池质量的高低直接决定了风能太阳能等可再生能源的应用前景。钠硫电池的长寿命和快速充电等特性使得它成为与风能太阳能等发电方式配套的一种最理想的储能电池。因此，随着风能太阳能产业的不断发展，钠硫电池产业必将迎来一个崭新的发展机遇。钠硫电池的诸多远胜于传统电池的优点使其完全可以取代传统电池而成为潜艇、军用武器等的储能电源，对于国防有着重要的意义。钠硫电池具有能量密度大、充电速度快、使用寿命长等特点，因此它便可以在潜艇、军舰等领域取代现有的锂离子电池和铅酸电池，大大提高续航里程、降低维护成本。以U32潜艇为例：该舰现行配置动力电池为2000千瓦时铅酸电池，重量约为160吨，由5万小块电池组成，且潜行时间短。惊人的电池重量占据着艇内的有限空间，潜艇自身负荷增大，不但影响速度、下潜时间，也局限了战备、供给物质的容量。高性能的钠硫动力电池在同等电容量的情况下，重量最多只有25吨，体积也只有它的1/5～1/6。Na/S电池的使用将大大减轻艇的自身载重量，提高体速度和机动性，同时节省出大量的空间，保证艇员的生活供给物品、武器、弹药的储存，大大提高潜艇的作战能力。而其特有的瞬间大电流特点更可以应用到导弹、火箭、大炮等的发射装置上，它能使弹头出膛速度达到每秒3—50公里超高速运行，且性能稳定，可控性好。这样的发射装置不但后坐力小，发射时无烟雾、不喷火及光，也无冲击波和辐射，稳定性好，隐蔽性好，对大气空间也无污染，其成本只是化学燃料的1%—10%。同样该项技术，也可用于航天领域，比如地对空的定向发射等。钠硫电池项目在未来的储能调峰、稳定风能输出、特种领域应用等方面有着极其重要的作用；以上海电网为例作简单估算：截止2005年底，上海电网（含崇明岛、长兴岛）总调装机容量为13368.4MW，其中火力发电机组13344MW，风力发电机组24.4MW。上海年最高负荷19543MW，最低负荷～7799MW（2006年9月11日），但上海6，7，8三个月的月帄均负荷为～85%。那么剩余的功率为，13368.4MW×15%=2005.26MW=2005260KW，每月剩余的电能为：2005260KW×24h×30day=1443787200KWh=14.44亿度。如果将这些电能用钠/硫电池储能系统储存起来，考虑到AC-to-DC及DC-to-AC的转化效率为0.8，上海居民峰谷电价0.3元/KWh，峰时电价1.7元/KWh，则差价为1.4元/KWh。故每月可利用的电能为14.44亿度×0.8=11.552，节约的电费为11.552×1.4=16.17亿元。如果考虑全年仅上海就可以节约40～50亿度电。可想而知，如果将该储能系统应用到北京、应用到全国各主要电网，则每年节约的能源是个底大的数字。建立节约型社会是我国的一项基本国策，节约能源是我国走持续发展道路的必然选择，而能量储存是实施节约能源战略的重要技术措施。大功率钠硫动力电池具有高功率密度、长循环寿命、无自放电现象、100%的库仑效率以及维护简单等突出优点，使得它在大规模能量储存方面有难以匹敌的优势和广阔的应用前景。此外，中小型的钠/硫电池储能系统可以与太阳能电池发电站、风能发电站匹配，解决我国老、少、边、穷的不发达地区居民及边防哨所供电质量和供电安全性。同时，中小型的钠/硫电池储能系统还可以用于城市居民小区的应急电源。国外大力（尤其是日本）发展钠硫电池储能除钠硫电池本身的高性能特点外，一个主要的原因是从资源和环境考虑，铅酸电池不仅比能量低，其制造过程和庖旧电池对环境都会造成严重污染，锂离子电池中的Li和Co（目前其正极材料LiCoO2）的地球储量都不丰富（尤其是Co），此外Co有毒性，其制造过程和庖旧电池对环境和人体都有伤害。与此相反，Na和S几乎用之不竭。单质Na和S元素本身对人体是没有毒性，而且庖旧电池中的Na和S几乎可以100%的回收。因此，无论是从发展新型能源、节约能源、环境保护的角度看，还是从可持续发展的战略高度去衡量和思考，我国发展钠硫电池储能系统是完全有必要的，使该项技术转化为生产力已刻不容缓。

3、钠硫电池用于储能具有独到的优势，主要体现在原材料和制备成本低、能量和功率密度大、效率高、不受场地限制、维护方便等方面。钠硫电池已经成功的用于削峰填谷、应急电源、风力发电等可再生能源的稳定输出以及提高电力质量等方面。目前在国外已有100余座钠硫电池储能电站在运行中，涉及工业、商业、交通、电力等多个行业，是各种先进二次电池中最为成熟的一种，也是最具有潜力的一种先进储能电池。

可参考：《钠硫电池及其储能应用》一文 作 者： 温兆银 Wen Zhaoyin

作者单位： 中国科学院上海硅酸盐所 钠硫电池

简介

钠硫电池作为化学能源家族中的新成员，它的产生一方面弥补了因能源不足而引发的危机，另一方面由于他不排放有害物质，使用获报庖后也不会对环境造成二次污染，是一种真正意义上的环保型新能源。钠硫电池用于储能具有独到的优势，主要体现在原材料储量大、能量和功率密度大、充放电效率高、不受产地限制、维护方便等特点。钠硫电池在国外已经成功的用于削峰填谷、应急电源、风力发电等可再生能源的稳定输出以及提高电力质量等方面。涉及工业、商业、交通电力等多个行业。是各种先进二次电池中最具有潜力的储能电池。而在我国钠硫电池的开发和应用则基本上处于空白状态。

市场前景：

1钠硫电池可以通过削峰填谷的方式解决日益突出的供电紧张现象；可以节省现有发电能源近乎50％.在未来的15年中,我国电力需求的年增长率预计达到每年5.8~7.2％，到2010年预计达到3000TW，2020年则将达到5000TW。与此同时，电力消耗的昼夜谷差也在日益扩大，以上海市为例，2006年的最高用电负荷近2000万千瓦，峰谷差高达40％。在低谷电力帄衡时，上海电网内的大型火电机组低谷出力大多要减至最低，小型机组更是要视情况而日开业停，为止需要付出巨大的代价。

要解决这种电力使用严重不对称而造成的电力紧张现象，利用钠硫电池村储能是最有效的途径。它在用电需求小于发电量时将多余的电能储存起来，在需要大于供给时补充电能。而且利用分布式的储能系统可以在关键时刻辅助供电或者传输电能，将对供电负荷需求从峰值时刻转移到负荷低谷时刻或者在强制停电，供电中断的情况下提供电能。

根据美国相关机构统计，如果通过储能手段进行削峰填谷，那么每年可以节省全球用于发电的能源近50％；也就是说钠硫储能电站相当于一个巨大的节能器，能够使得现有发电站的资源消耗量减少一半，相应地这些有限的不可再生资源的使用年限可以增加一倍。这无论对于会还是府而言，都是一项具有重大意义的能源工程。

2，钠硫电池作为一种先进的储能电池，可以从根本上解决风能太阳能输出电力不稳定的问题；是风能产业推广的重要配套产品。

大力发展可再生能源是全球未来电力生产的大方向。目前，我国的可再生能源仅占电力生产总量的0.25％，但到2010年预计将达到8.63％，2020年则将增长到15％~20％。风力和太阳能发电是近近几年发展和增长最快的两种可再生资源，全球风电装机容量已达25000MW以上，我国近几年风力发电发电都增长很快，且发展潜力巨大。由于可再生能源的电力输出随着风、光照等资源的强度同步变化和波动，因此无法直接向电网输出或向用户出售，需要经过稳定后方可和电网安全对接输出。而且随着会的发展对于电质量的要求日益提高，这也使得储能电池质量的高低直接决定了风能等可再生能源的应用前景。

钠硫电池的长寿命和快速充电等特性使得它成为与风能等发电方式配套的一种最理想的储能电池。因此随着风能产业的不断发展，钠硫电池产业必将迎来一个崭新的发展机遇。

3、钠硫电池的诸多远胜于传统电池的优点使其完全可以取代传统电池而成为潜艇、军用武器等的储能电源，对于国防有着重要的意义。

钠硫电池具有能量密度大、充电速度快、使用寿命长等特点，因此它便可以在潜艇、军舰等领域取代现有的锂离子电池和铅酸电池，大大提高续行里程、降低维护成本。

经济效益

钠硫电池项目在未来的储能调峰、稳定风能输出、特种领域应用等方面有着极其重要的作用。以上海电网为例做简单估算： 截止2005年底上海电网（含崇明岛、长兴岛）总调装机容量为13368.4MW，其中火力发电机组13344MW，风力发电机组24.4MW。上海年最高负荷19543MW，最低负荷7799MW，考虑峰谷差，每月剩余的电能为14.44亿度。如果将这些电能用钠硫电池储能系统储存起来，考虑到AC-to-DC及DC-to-AC的转化效率为0.8，上海居民峰谷电价0.3元/KWh，峰时电价1.7元/KWh，则差价为1.4元/KWh。故每月可利用的电能为14.44亿度×0.8=11.552，节约的电费为11.552×1.4=16.17亿元。如果考虑全年仅上海就可以节约40~50亿度电。可想而知，如果将该储能系统应用到北京、应用到全国各主要电网，则每年可节约的能源是个底大的数字。

建立节约型会是我国的一项基本国策，节约能源是我国走持续发展道路的必须选择，而能量储存是实施节约能源战略的重要技术措施。大功率钠硫动力电池具有高功率密度、长循环寿命、无自放电现象、100％的库仑效率以及维护简单等突出优点，使得它在大规模能量储存方面有难以匹敌的优势和广阔的应用前景。

此外，中小型的钠硫电池储能系统可以与太阳能电池发电站、风能发电站匹配，解决我国老、少、边、穷的不发达地区居民及边防哨所供电质量和供电安全性。同时中小型的钠硫电池储能系统还可以用于城市居民小区的应急电源。

会效率

国外大力（尤其是日本）发展钠硫电池储能除钠硫电池本身的高性能特点外，一个主要的原因是从资源和环境考虑，铅酸电池不仅比能量低其制造过程和庖旧电池对环境都会造成严重污染，锂离子电池中的Li何Co（目前其正极材料LiCoO2）的地球储量都不丰富（尤其是Co），此外Co有毒性，其制造过程和庖旧电池对环境和人体都有伤害。于此相反，Na和S几乎用之不竭，单质Na和S元素本身对人体是没有毒性，而且庖旧电池中的Na和S几乎可以100％的回收。因此，无论是从发展新型能源、节约能源、环境保护的角度看，还是从可持续发展的战略高度去衡量和思考，我国发展钠硫电池储能系统是完全有必要的，使该项技术转化为生产力已刻不容缓。

第五篇：薄透镜参数测量感想

物理实验后感想

随着薄透镜的参数测量实验的结束,我完成了大学物理实验这门课程的学习。物理实验是物理学习的基础,在物理实验中,影响物理实验现象的因素很多,产生的物理实验现象也错综复杂。通过精心设计实验方案,严格控制实验条件等多种途径,在我们的努力下顺利地解决物理实验呈现的问题,考验了我们的实际动手能力和分析解决问题的综合能力,加深了我们对有关物理知识的理解。

做大学物理实验,要在规定的时间内快速高效地完成实验,达到良好的实验效果,需要课前认真地预习。首先是根据实验题目复习所学习的相关理论知识,弄清楚所要进行的实验的总体过程、实验的目的、实验基本原理，了解实验所采用的方法，思考实验可能用到的相关实验仪器,了解仪器的工作原理、性能。然后需要写预习报告,预习报告能够帮助我们顺利完成实验中的各项操作，预习报告一般包括实验目的、基本原理、实验仪器、操作步骤、测量内容、数据表和思考题等。数据表需要仔细设计，刚开始时因为不注意预习报告里的数据表格,将数据随便的记录在一张纸上,结果发现整理数据时会出现很多混乱和错误,后来汲取了教训,在实验前根据所要测的物理量和实验步骤设计好数据表格,在实验记录时和处理数据时轻松了不少。实验教会了我们要养成良好的科学的实验习惯，同时，对于不明白的问题,或问老师、或跟同学讨论、或查相关的资料,只有把实验中所有的地方都弄通弄透彻,才能达到实验应有的效果.预习是做实验前必须的工作,但是实验的主要工作还是课堂操作.课堂操作需要我们严格的遵守实验的各项原则,要将仪器放置在合理的位置,以方便使用和确保安全,比如：经常需要操纵或调节的器件,应该放在便于操纵的位置上。实验过程中要严格按照实验仪器的操作要求来操作,所有仪器要调整到正确的位置和稳定的状态,在安装和调整仪器时还不能使用书本这些本身就不稳定的物品做垫块,否则容易造成测量数据的分散性,影响实验质量,并且容易在成实验仪器的损坏。在实验的过程中,经常会出现一些故障或观察到的实验现象与理论上的现象不符,此时首先应认真思考并检查实验仪器使用是否正确,不正确的及时进行改正,切不可敷衍过关,草草了事。对于读数,需要有足够的耐心和细心,尤其是对一些精度比较高的仪器,读数一定要按照正确的读数方法并且一定要细心。对于数据的纪录,则要求我们要有原始的数据纪录,它是记载物理实验全部操作过程的基础性资料。而且在实验过程中必须认真地观察实验现象,并做如实的记录。如果发现实验现象与实验理论不符合,或者测试结果出现异常，就应该认真检查原因,并细心重做实验。实验完成后,应把所有的实验仪器恢复到原位,并清理实验台.实验操作完成后,应认真地处理实验数据。实验数据是对实验定量分析的依据,是探索、验证物理规律的第一手资料.在系统误差一定的情况下,实验数据处理得恰当与否,会直接影响偶然误差的大小。所以对实验数据的处理是实验的重要内容之一。撰写实验报告和进行问题讨论等也是大学物理实验不可缺少的重要环节。实验报告是对我们写作能力和总结能力的一种锻炼,实验报告也促进我们对实验过程以及所得结论进行更深刻的思考。我们的实验报告应包括实验过程中所出现的实验现象以及对这些现象的解释,实验中所遇到的问题以及解决方法,实验数据的记录以及对数据进行计算并求得最终的结果,计算其与理论值的误差,得出最终的结论。

如此，一份认真的,高水平的实验报告才算是为本次实验画上一个圆满的句号.“加强基础,重视应用,开拓思维,培养能力,提高素质 ”是大学物理试验的指导思想；“加深学生对有关物理知识的理解,培养学生正确的科学实验习惯,提高学生的动手能力,观察分析能力和创新能力”是大学物理实验的目的。大学物理实验这门课程,是对个人能力的一种锻炼,它不但锻炼了我的细心、耐心,而且使我养成了良好的学习习惯和严谨的学习态度。这一学期物理实验课程的学习,使我受益匪浅。但我知道我还有很多不足的地方，我将在日后的生活学习中更加注意运用物理实验的思想。