测试技术教案-基本特性

第一篇：测试技术教案-基本特性

第二章

测试装置的基本特性

第一节 测试装置的静态特性

测试装置的静态特性就是当测试装置输入一个基本上不随时间变化的是常量时，输入与输出之间的关系。主要研究在静态测量情况下实际测试装置与理想的定常线性系统的接近程度。

一、线性度：就是指测量装置输出、输入之间保持常值比例关系的程度。

在静态测量情况下，用实验来确定的被测量和测量装置示值之间的关系曲线，称为校准曲线。为了方便，总是用直线来拟合校准曲线，称为拟合直线。线性度就是校准曲线接近拟合直线的程度。

作为技术指标，则采用线性误差（非线性误差）来表示。如图所示。

二、灵敏度（S）：当测试装置的输入x有一个变化量x时，它引起输出y发生相应的变化量y，则x与y的比值就是灵敏度。

对一般的系统来说，灵敏度实际上就是标准曲线上各点的斜率。如果是曲线，则不是一个常数，而对于直线来说则是常数。尽管如此，却总是用标准曲线的拟合直线的斜率来作为该测试装置的灵敏度。

三、回程误差：

也称滞后或变差。实际的测试装置在同样的测试条件下，当输入量由大变

小和由小变大时，对于同一输入；输入量所得到的；两个输出量却往往存在着差值。把在全测量范围内，最大的差值h称为回程误差。

四、稳定度和漂移

1、稳定度：是指测量装置在规定条件下保持其测量特性恒定不变的能力。

2、漂移：测量装置的测量特性随时间的变化。

五、理想的静态特性：就是定常系统。即y=kx，k为常值。

六、例题

某测试装置的输出与输入之间的实际关系曲线为y=2x-x

2x[0，1]，若用过该曲线（0，0）的切线代替装置的实际特性，试计算装置的灵敏度和非线性误差。

第三节

测试装置的动态特性的数学描述

一、传递函数

1、定义：在初始条件为零时，输出量的拉氏变化与输入量的拉氏变化之比，记为H（S）=Y（S）/X（S）。

2、一般系统的传递函数：

3、典型的一阶系统的传递函数

4、典型的二阶系统的传递函数

二、频率响应函数

（一）幅频特性、相频特性、频率响应函数

1、频率响应函数及物理意义（１）输入信号为一个正弦信号（２）输出信号（３）定义：H（j）为装置的频率响应函数。

A（）=H（j）为幅频特性 （）=H(j)为相频特性

2、一阶装置的频率响应

=0时，A（）=1，（）=0； =1/时，A（）=1/2，（）=-/4； >>1/时，A（）0，（）=-/2。

特点：（1）相当于一个低通滤波器；

（2） ，A（），（）；

（3）越小，失真小的工作范

围越大，所以应该尽量减小。

3、二阶装置的频率响应

特点：（1）从整体趋势上来看， ，A（），（）；

（2）受、n的影响：一般取=0.6~0.8，n应尽可能高，从而保证失真小的范围大

（二）幅频误差、相频误差

1、幅频误差：由于装置幅频特性所决定的系统误差。

2、相频误差：由于装置相频特性所决定的系统误差。

（三）理想的幅频特性和相频特性

1、理想的幅频特性：A（）=常数；

2、理想的相频特性：（）=0或t0, t0为常数。

三、环节的串联和并联

1、串联：

2、并联：

四、装置的传递函数与灵敏度

1、静态：

2、传递函数：

3、对串联： 对并联：

五、例题

已知某系统的方框图如下所示，求：

1、系统的传递函数；

2、系统的灵敏度

3、其中的一阶系统的；

4、其中二阶系统的、n。

第二篇：接地装置特性测试系统

北京市避雷装置安全检测机构管理办法 北京市劳动局 北京市消防局

第一章 总 则

第一条 为加强对本市避雷装置安全检测机构的管理，确保避雷装置检测质量，根据国家和本市有关规定，制定本办法。

第二条 北京市劳动局、北京市消防局是本市避雷装置安全检测机构的主管机关，负责本市避雷装置安全检测机构的认证、年审和监督管理工作。

第三条 北京市气象局归口管理本市防雷设施的技术检测工作。

第四条 经北京市劳动局、北京市消防局审查合格的各避雷装置安全检测机构，应根据国家有关规定、标准独立地开展检测工作，具有第三方公正地位。其行政隶属关系不变。

第二章 审查认可

第五条 所有检测机构均需取得市劳动局、市消防局共同审查合格颁发的《北京市避雷装置安全检测许可证》（以下简称《许可证》）后方可开展检测工作。第六条 取得《许可证》的条件：

（一）具有固定办公场所；

（二）具有规定技术职称的专业、专职技术人员；

（三）具有与检测级别相适应的仪器设备；

（四）所有检测人员须经过专门培训并考核合格；

（五）具有完善的各项规章管理制度，包括： 1．年工作计划，总结、汇总、报盘制度； 2．各类人员的技术责任制和岗位责任制； 3．避雷装置的检测、复检和质量判定制度； 4．检测报告的填写、审核和批准制度；

5．检测用仪器的使用、保管、维修和计量校准制度，并有完善的操作规程； 6．原始数据和其它技术资料的档案管理及保密制度； 7．检测事故的分析报告制度；

8．受检单位对检测结果提出异议的申报程序和处理制度； 9．各类人员的培训进修、业务考核制度； 10．勤政、廉政制度。

第七条 《许可证》有效期为三年，有效期满前三个月，该检测机构应向市劳动局、市消防局提出换证申请。审查合格者，换发新的《许可证》；审查不合格者，限期三个月整改后重新对其进行审查，仍不合格者，取消其检测资格。

第八条 《许可证》每年进行一次年审。检测单位有下列情况者，将不予进行年审，并取消其下一检测资格。

（一）超出标准的检测范围和等级进行检测的；

（二）检测中弄虚作假，不按规程和技术规范进行检测的；

（三）不遵守报告制度，不按时报盘，报工作总结，不接受抽查复检的；

（四）未按时完成当年检测率的；

（五）经抽检，检测质量不符合要求的；

（六）超出收费标准乱收费的；

（七）转借、转租《许可证》的。

第三章 职 责

第九条 北京市气象局成立“北京市避雷装置安全检测中心”，负责对全市各检测站的业务指导，其主要职责是：

（一）贯彻执行国家和北京市有关避雷装置安全检测的政策、法规和标准；

（二）负责对全市检测人员进行技术培训；

（三）承担未建站地区和各检测单位检测级别以外的避雷装置的安全检测；

（四）对各检测站的检测质量进行抽查复检，抽查比例为5－10％；

（五）对各检测站上报的检测数据进行汇总、分析和上报，并组织有关避雷装置安全检测的技术交流工作；

（六）负责制定避雷装置安全检测的各项规章制度和技术规范；

（七）对避雷装置安全检测中发现的重大或疑难问题组织专家评议或研究；

（八）组织避雷装置安全检测非标检测仪器设备的开发，并负责督促各检测机构检测仪表的校验检定工作；

（九）承担北京地区避雷装置质量争议或事故的仲裁检验；

（十）完成市劳动局、市消防局或有关部门交办的其它工作。第十条 各检测站的主要职责：

（一）贯彻执行国家和北京市有关避雷装置安全检测的政策、法规和标准；

（二）按时完成各自范围内的检测率，并保证检测质量，按时报盘；

（三）对检测中发现的问题及时与有关部门协商解决；

（四）完成有关部门交办的其他工作。

第四章 安全检测

第十一条 检测人员检测时需向受检单位出示《许可证》副本，并持证上岗，严格按检测规程和技术规范进行检测，并如实填写检测报告。检测时，检测人员不得少于两人，并须严格遵守操作规程。

第十二条 检测人员对检测结果负责。检测中不得弄虚作假。检测结果除按规定向受检测单位出具或向业务主管部门报告外不得泄漏。对查阅的有关技术资料，应严格保密。第十三条 各检测机构应严格按照批准的检测级别和范围进行检测。

第五章 附 则

第十四条 本办法由北京市劳动局、北京市消防局负责解释。第十五条 本办法自发布之日起施行。

7月19日，佛山市防雷设施检测所在南海观测场对大地网检测仪进行了现场验收，验收组专家和技术人员战高温，斗酷暑，圆满完成数

小时的检测工作。

常规防雷检测技术基本采用测量接地电阻值的大小变化，间接判断地网的腐蚀情况,或者大面积开挖检查接地网的腐蚀情况。这些方法既不准确又带有很大的盲目性，工作量大、成本高，并且影响系统的正常运行。SD-301D接地装置特性测试系统和SD-303选频信号测量仪等设备能在不开挖的情况下顺利完成接地装置电气完整性、接地阻抗、接触电位差、跨步电压、转移电位的测试。这种简便、科学、准确的大网格接地网防雷接地性能检测技术，能实现在不挖开、不停电、不影响复杂环境中电气设施正常运行的情况下，提供一种诊断接地网断点和腐蚀的新的诊断方法和技术，这对接地网进行检测、诊断和安全性能的评估，无疑具有不可估量的社会经济价值。

随着社会经济迅猛发展，全社会对电力通讯等行业的依赖性越来越强，输变电站、加油加气站以及通讯塔等重要基础设施的防雷安全重要性越来越高，佛山市防雷设施检测所大地网检测仪验收工作的顺利完成将为佛山市大型地网防雷检测工作掀开新的一页。

图：SD-301D接地装置特性测试系统

第三篇：地图的基本特性（本站推荐）

地图的基本特性：a、由特殊的数学法则产生的可量测性（地图投影、地图比例尺、地图定向）b、由使用地图语言表示事物所产生的直观性（地图符号、地图注记）c、由实施制图综合产生的一览性（地物选取、图形化简）地图定义：地图是根据一定的数学法则，将地球（或其它星体上）的自然和人文现象，使用地图语言，通过制图综合，缩小反映在平面上，反映各种现象的空间分布、组合、联系、数量和质量特征及其在时间中的发展变化 数字地图：存储于计算机可识别的介质上，具有确定坐标和属性特征，按照特殊数学法则构成的地理现象离散数据的有序组合。地图分类：1）按内容分类：a、普通地图：是以相对平衡的程度表示地表最基本的自然和人文现象的地图。它以水系、居民地、交通网、地貌、土质植被、境界和各种独立目标为制图对象。b、专题地图：是根据专业的需要，突出反映一种或几种主题要素的地图，其中作为主题的要素表示的很详细，其他的要素则围绕表达主题的需要，作为地理基础概略表示。（自然地图、人文地图、其他专题地图）（2）按用途分类：a、通用地图：为读者提供科学和一般参考的地图。如：地形图、挂图等。b、专用地图：为各种专门用途制作的地图，他们是各种各样的专题地图。如：航海图、教学图等。国家基本比例尺：1:5000、1:1万、1:2.5、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万、1：100万共八种.地图的基本内容：（1）数学要素：控制点、坐标系统、比例尺、地图定向（2）地理要素：普通地图——自然要素（水系、地貌、土质和植被）、人文要素（独立地物、居民地、交通网、境界线）专题地图——地理基础要素、主题要素（3）整饰要素—是一组为方便使用而附加的文字和工具性资料，对主要图件在内容与形式上的补充：图名、图号、接图表、外图廓、分度带、图例、坡度尺、三北方向、图解和文字比例尺、编图单位、编图时间和依据等 地图分幅：（1）矩形分幅：优点：图幅间拼接方便；各图幅面积相对平衡，方便使用图纸和印刷；图廓线可避开分割重要地物。缺点：制图区域只能一次投影，变形较大。（2）经纬线分幅：优点：图幅有明确的地理范围；分开多次投影，变形较小。缺点：图廓为曲线时拼接不便；高纬度地区图幅面积缩小，不利于纸张的使用和印刷；破坏重要地物的完整性。

9、地图编号：编号是每个图幅的数码标记，他们应具有系统性、逻辑性、不重复性。（自然序数编号、行列式编号）100万地图是我国基本比例尺地形图分幅和编号的基础。基本比例尺图幅关系：出1:25万到1:10万之间其他都是1:4.新的地图编号：由10个代码组成。如H49D002003（1:100万编号+比例尺编号+行号+列号）

地图学的定义：地图学是研究地理信息的表达、处理和传输的理论和方法，以地理信息可视化为核心，探讨地图的制作技术和使用方法。传统的地图学有三个基本特征：a个人技术对地图质量有显著的影响;b、实践经验积累是获取知识的主要渠道;c、传统的师徒传授技艺起主导作用。现代地图学的分支：理论地图学、地图制图学、应用地图学现代地图学的基本特征：1.地图学已跨越几个科学部门2.横断科学为地图学现代理论提供了支持3.地图生产、研究、应用上的计量化4.以计算机为主体的电子设备的应用。

地图投影的实质：地球椭球体表面是不可展曲面，要将曲面上的客观事物表示在有限的平面图纸上，必须经过由曲面到平面的转换。地图投影：将地球椭球面上的点转换到平面上的点的方法称为地图投影。投影变形：由于地球椭球面是不可展的曲面，要把它完整地表示到平面上，必须有条件地进行局部拉伸和局部缩小，所以必然会产生变形。地图比例尺：地图上一直线段长度与地面相应直线水平投影长度之比。主比例尺：在投影面上没有变形的点或线上的比例尺。局部比例尺：在投影面上有变形处的比例尺。（地图上除保持主比例尺的点和线以外的其他部分的比例尺）地图投影的分类：按变形性质：等角投影；等积投影：等积投影的角度变形最大；任意投影：投影图上，长度、面积和角度都有变形，它既不等角又不等积。按投影方式分类：1几何投影:将椭球面上的经纬线用几何的方法投影到辅助面上，然后再展开成平面。2条件投影：是在几何投影的基础上，根据某些条件，用数学解析法确定球面与平面之间点与点的函数关系

几种常见的地图投影 圆锥投影：圆锥投影中纬线投影后为同心圆弧，经线投影后为相交于一点的直线束，且夹角与经差成正比。在正轴圆锥投影中，经纬线投影后仍保持互相垂直 方位投影 圆柱投影：圆柱投影的经纬网表像：纬线投影后为平行直线，经线投影后也为平行直线，且与纬线正交。高斯—克吕格投影（等角横切椭圆柱投影）通用横轴墨卡托投影（UTM）

地理变量：对地理现象进行定量或定性的描述，即构成了地理变量。制图数据：当地理变量用于制图时，这些地理变量就成了制图数据。地理变量按性质可以分为：空间数据和属性数据；作为制图数据时分为：点位数据、线状数据、面积数据、体积数据。地理变量的量表系统：按数据的不同精度程度将它们分成有序排列的四种量表，称为量表系统。定名量表：在研究事物时只使用定性关系、无定量关系的数据，称为定名量表数据。顺序量表：按某种标志将制图物体或现象排序，表现为一种相对的等级，称为顺序量表。只区分事物的相对等级，不能产生数量概念。间隔量表：给顺序量表赋予量的概念，即利用某种单位对顺序增加距离信息，就成了间隔量表。比率量表：一种完整的定量化方法，可描述客体的绝对量。数据源：地图资料；影像资料；统计资料；文字资料地图加工：把来源不同的数据换算成可比的数据将统计数据加工成为派生的制图数据。制图分级是将地理变量加工成为制图数据的一个非常重要的方面，关键是确定临界值。图形数据：用来表示地理物体的位置、形状、大小和分布特征诸方面的信息，又称空间数据。矢量数据—代表地图图形的各离散点平面坐标（x,y）的有序集合。栅格数据—由平面表象对应位置上像元灰度值所组成的矩阵形式的数据就是栅格数据。属性数据：非空间数据，主要包括专题属性和质量描述等数据，表示地理物体的本质特性，是地理实体相互区别的质量准绳。属性数据通常是以特征码的形式出现。

地图符号的实质： “地图语言”，它不仅蕴含个体直接语意信息价值，还有相互联系的语法价值。地图符号的分类：按地图符号表现的制图对象的几何特征：点状符号、线状符号、面状符号。按符号与地图比例尺的关系：依比例尺符号、不依比例尺符号、半依比例尺符号。按符号表示的地理尺度：定性符号、等级符号、定量符号。按符号的形状特征：几何符号、艺术符号（象形符号和透视符号）、线状符号、面状符号、图标符号、文字符号、色域符号。符号的视觉变量：能引起视觉差别的图形和色彩变化因素称为“视觉变量”或“图形变量”。基本的视觉变量：形状（产生符号视觉差异的最主要特征）、尺寸（描述数量特征的最有效变量之一）、方向（是指点状符号或线状、面状符号的构成元素的方向。面状符号本身无方向变化，但内部填充的点、线有方向变化）、明度（符号色彩调子的相对明暗程度）、密度：指在保持符号表面平均明度不变的条件下，改变像素的尺寸和数量、结构（符号内部像素组织方式的变化）、颜色、位置视觉变量能形成的图形知觉效果：1整体感和差异感：整体感，我们观察由一些像素或符号组成的图像时，它们在感觉中是一个独立于另外一些图形的整体。差异感，各部分差异很大，某些图形似乎从整体中突出出来，产生突出的感受。2等级感：尺寸、明度是主要因素，3数量感：尺寸大小是最有效变量。4质量感：形状、颜色（色相）、结构是产生质量差异的最好变量，5动态感：尺寸、明度、方向、密度。箭头是表现动向的习惯用法。6立体感：尺寸、密度、结构、明度、饱和度及位置等因素。制图对象的基本特征标志：定位特征、性质特征、空间结构特征、数量特征、关系特征、时间特征。

普通地图：包括数学要素、地理要素、辅助要素。自然要素主要包括水系、地貌、土质植被等内容。人文要素主要包括独立地物、居民地、交通网、行政境界等内容，一共3+4=7种要素。独立地物：在实地形体较小，无法按比例表示的一些地物，但又具有十分重要的作用，统称为独地物。水系：1海洋要素：海洋要素主要表示海岸、海底地貌，海岸：海水和陆地相互作用，具有一定宽度的海边狭长地带。海岸由岸上地带/沿岸地带、潮浸地带（干出滩）、沿海地带三部分组成。①岸上地带（后滨）：高潮线以上部分。重点表示各种岸滩的类型。用等高线描述地貌，地貌符号描述岸型。②潮浸地带（干出滩）：高潮线和低潮线之间的部分。重点表示各类干出滩。填绘符号③沿海地带（前滨）：低潮线以下直至波浪作用的下限。重点表示岛礁和海底地形。深度基准面：也称“理论深度基准面”，是根据长期验潮数据所求得的理论上可能达到的最低的潮面。水深注记：是水深点深度注记的简称，它类似于陆地上的高程点注记。地貌：①写景法②晕滃法③晕渲法④等高线法⑤分层设色法。写景法：是以绘画写景的形式表示地貌起伏和分布位置的地貌表示法。晕滃法：是沿斜坡方向布置晕线表示地貌的一种方法。根据光线垂直照射时，地面与其水平面的倾角越大，则所受到的光照就愈少的原理。晕渲法：也称阴影法或光影法，根据假定光源对地面照射所产生的明暗程度，用浓淡不一的墨色或彩色沿斜坡渲绘其阴影，造成明暗对比，显示地貌的分布、起伏和形态特征。等高线法：等高线是地面上高程相等点的连线在水平面上的投影。用等高线来表现地面起伏形态的方法，称为等高线。首曲线：基本等高线，按基本等高距由零点起算而测绘的计曲线：为计算高程方便而加粗描绘的等高线。间曲线：又称半距等高线，补充等高线的一种，相邻两条基本等高线之间测绘的等高线。助曲线：又称1/4距等高线，也是补充等高线的一种。等高线的基本特点：①位于同一条等高线上的各点高程相等；②等高线是封闭连续的曲线；③等高线图形与实地保持几何相似关系；④在等高距相同的情况下，等高线愈密，坡度愈陡；等高线愈稀，坡度愈缓。分层设色法：根据地面高度划分的高程层（带），逐层设置不同的颜色，成为地貌分层设色法。地貌符号与地貌注记：地貌符号：独立微地貌、激变地貌、区域微地貌；地貌符号：高程注记、说明注记、地貌名称注记。

专题地图 1定点符号法：表示呈点状分布的物体，采用不同形状、大小和颜色的符号，表示物体的位置、性质和数量特征。种类：几何符号；文字符号：艺术符号。绝对连续比率：是指符号的面积比等于其代表的数量之比、条件连续比率：在绝对连续比率的基础上加上一个函数的条件，即对其基准线长度附加函数条件，以改变其大小，且数值与符号也一一对应的符号成为条件连续比率符。绝对分级比率：表达的是分级数据，用分组中的组中值按照绝对连续比率公式来确定符号基准线的长度的方法。条件分级比率：表达的是分级数据，符号大小又是根据分组的组中值附加一定的函数条件计算出来的，这种比率关系为条件分级比率。

2、线状符号法：用于表示呈现线状分布的现象，如河流、海岸线、交通线、地质构造线、山脊线等。

3、范围法：表示呈间断成片分布的面状现象.如森林、沼泽、湿地、某种农作物的分布和动物分布等。范围法只表示现象的质量特征，不表示数量特征。以质量特征为主。范围法的特点：可重叠 有空白 有交叉。

4、质底法：表示连续分布、布满于整个区域的面状现象。如地质现象、土地利用状况和土壤类型等。偏重于表示现象的质量特征。特点：无重叠、无空白、无交叉。

5、等值线法：用等值线的形式表示布满全区域的面状现象。如地形起伏、气温、降水、地表径流等满布于整个制图区域的均匀渐变的自然现象。偏重于表示现象的数量特征。

6、定位图表法：用图表的形式反映定位于制图区域某些点上周期性现象的数量特征和变化的方法偏重于表示现象的数量特征。

7、点数法：用一定大小、形状相同的点群，表示制图区域中呈分散的、复杂分布现象的分布范围，数量特征和分布密度的方法。用不同颜色的点表示现象的发展变化。应用于人口分布、动物分布、某种农作物和植被分布。

8、运动线法：用矢状符号和不同宽度、颜色的条带表示现象移动的方向、路径和数量、质量特征。

9、分级统计图法：在制图区域内按行政区划或自然区划区分出若干制图单元，根据各单元的统计数据并对他们分级，用不同的色阶（饱和度、亮度、色相）或晕线网纹反映各分区现象的集中程度或发展水平的方法。应用：在人文经济地图中应用广泛，如人口密度、粮食单产、人均产值等。

10、分区统计图表法：在各分区单元内按统计数据描绘成不同形式的统计图表，置于相应的区划单元内，以反映各区划单元内现象的总量、构成和变化。

11、其他辅助表示方法：金字塔法、三角形图表法。表示方法的相互比较：定点符号法和定位图表法：a、前者反映呈点状分布的现象；后者利用典型点上的现象说明整个面上或线上现象的特征。b、前者说明特定时刻的或某一段时期内的现象；后者主要用于说明周期性发生的现象 c、前者每个点有较强的独立性；后者表示一个点不能全面反映制图区域的现象。范围法与质底法：前者：分布范围可能会重叠，在范围外无此类现象的地区成为空白，后者：分区不可能重叠，全区也无空白；一般不能表示现象的渐进性。定点符号法和分区统计图表法：前者：每个符号在地图上的位置代表具体物体的实地位置，它的大小表示该现象在该点的数量指标。符号之间可以压盖。表示的是在空间呈点状分布现象的特征；后者：每个图形代表某个区划单位内某全部现象的总和，它可配置在区域内的任一适当位置。图表之间不可以相互压盖。表示的是在空间呈点、线、面状分布现象的特征。

影响视觉感受的因素：刺激条件因素（对比因素、照度印度、时空因素）、生理因素、心理因素、生理物理因素。

2、色彩的基本属性—是指人的视觉能够辨别的颜色的基本变量：（1）色相——色相即每种颜色固有的相貌。色相表示颜色之间“ 质”的区别，是色彩最本质的属性。（2）明度（亮度）——明度是指色彩的明暗程度，也指色彩对光照的反射程度。（3）饱和度（纯度、彩度、鲜艳度）——饱和度是指色彩的纯净程度。注意：“饱和度” 与“明度”是两个概念。“明度”是指明暗、强弱，而“饱和度”是指鲜灰、纯杂。明度高不一定纯度高；色彩三属性既互相区别、各自独立，又互相依存、互相制约。色光三原色ＲＧＢ（红绿蓝）混合。间色、补色。亮度叠加。颜料三原色ＣＭＹ（品红、黄、青）。油墨量越大，颜色越重、越暗；反之，颜色越亮。地图上色彩的作用：（1）色彩的应用简化了图形符号系统（2）丰富了地图内容（3）提高地图内容表现的科学性——色彩明度和饱和度的渐变色阶是表现数量等级的最佳方法（4）改善地图语言的视觉效果（5）提高地图的审美价值

制图综合：是根据地图的用途、比例尺和制图区域的特点，以概括、抽象的形式反映制图对象带有规律性的类型特征和典型特点，而将那些对于该图来说是次要的、非本质的物体舍掉，这个过程叫作制图综合。制图综合的方法：1选取：又称取舍，是指选择那些对制图目的有用的信息，把它们保留在地图上，不需要的信息则被舍掉。2概括：是对制图物体的形状、数量和质量特征的化简。3选取与概括的区别：选取是整体性的去掉某类或某级信息。概括则是去掉或夸大制图对象的某些碎部及类别、级别的合并。选取：类别选取：是指整个一类信息全部选取，它受地图用途的制约，是地图内容设计的任务。级别选取：是指在同类物体中选取那些主要的、等级高的对象，舍去次要的、等级较低的那部分对象。资格法定额法。概括：形状概括、数量特征概括和质量特征概括。定位优先级：主要用来解决符号因比例尺缩小而发生争位的矛盾，在编图时通常采用舍弃（当同类符号定位发生矛盾时，一般舍弃其中等级较低的符号）、移位和压盖（当点状符号或线状符号与面状符号定位发生矛盾时，采用压盖面状符号或突出点、线符号的方法。）的手段来处理。制图综合的基本规律：（1）图形最小尺寸：由人眼分辨的最小尺寸决定（2）地图载负量：也称为地图的容量，一般理解为地图图廓内符号和注记的数量。①面积载负量：是指地图上所有符号和注记的面积与图幅总面积之比，规定用单位面积内符号和注记所占的面积来表达。②数值载负量：面积载负量在实际作业中不易操作，需要转化为另一种形式，即单位面积内符号的个数。极限载负量：指地图可能达到的最高容量。②适宜载负量：根据地图的用途、比例尺和景观条件确定的最佳容量。极限载负量的确定取决于地图比例尺。制图综合对地图精度的影响：1.描绘误差2.移位误差3.由形状概括产生的误差。

地图注记的分类 名称注记 指地理事物的名称。说明注记 又分文字和数字两种，用于补充说明制图对象的质量或数量属性

1、简述地图的基本特性和定义 答：（1）由特殊的数学法则产生的可量测性（2）由使用地图语言表示事物所产生的直观（3）由实施制图综合产生的一览性。地图是根据一定的数学法则，将地球（或其他星体）上的自然和人文现象，使用地图语言，通过制图综合，缩小反映在平面上，反映各种现象的空间分布、组合、联系，数量和质量特征及其在时间中的发展变化。

2、试述我国基本比例尺地形图分幅编号的规则 答：我国基本比例尺地形图均采用“经纬线分幅”和行列式编号“的方法。以1：100万地形图为基础，行从赤道算起，纬度每4°为一行，至南北纬88°各有22行，用大写的英文字母A、B、C„„V表示，南半球加S，北半球加N。列从180度经线算起，自西向东每6°为一列，全球分为60列，用阿拉伯数字1、2、3„„60表示。行号在前，列号在后，中间不用短线。1：50万~1：5千地形图编号是在1：100万地形图的基础上进行的，编号由10个代码组成。其中前三位是所在1：100万地图的编号，第四位是比例尺代码，从1：50万~1：5千依次用B、C、D、E、F、G、H表示。后六位分为两段，前三位是图幅的行号，后三位是图幅的列号。行号从上而下，列号从左到右，编码不足三位时前面加“0”。

4、简述地图学与地理信息系统GIS的关系与区别 答：地图学（Cartography）是研究地图的理论、编制技术于应用方法的科学，是一门研究以地图图形反映与揭示各种自然和社会现象空间分布、相互联系及动态变化的科学、技术与艺术相结合的科学。地理信息系统（Geographic Information System）是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地图学与地理信息系统从它们的形成开始一直到发展至今，都是紧密联系在一起的，它们的主要区别在于最终的目的不同：地图学的目的是快速、精确地编制高质量的地图。地理信息系统的目的是为地理研究和地理决策提供服务。

9、国家基本比例尺地形图有哪些特点？它们分别采用什么方式的投影？答：（1）具有统一的大地坐标系统和高程系统（2）具有完整的比例尺系列和分幅编号系统（3）依据国家制定的统一规范和图示（4）采用制定的方法测制或根据可靠的资料编制。为保证精度，我国基本比例尺地形图均采用分带投影方式：（1）1：5千、1：1万地形图采用经差3°分带的高斯-克吕格投影（2）1：2.5万、1：5万、1：10万、1：25万、1：50万地形图采用经差6°分带的高斯-克吕格投影（3）1：100万地形图采用纬差4°分带的双标准纬线等角圆锥投影。

10、为什么在1：5万地形图上量算的图幅面积要比实地的面积大？答：1：5万地形图采用的是高斯投影，根据高斯投影的构建原理和变形规律，除中央经线上没有变形之外，其他任何点上的变形都变大了。在同一纬线上，离中央经线越远，变形越大，投影带边缘变形最大。在同一经线上，纬度越低，变形越大，赤道上变形最大。1：5万地形图虽然没有角度变形，但面积变形是长度变形的平方，所以在1：5万地形图上量算的图幅面积要比实地的面积大，并且离本带中央经线越远，离赤道越近的图幅面积变形越大。

11、试述高斯投影与UTM投影的异同点，能否构建变形更优的同类投影？答：（1）投影建立的方式相同，但采用的投影面有所同，二者的中央经线和赤道投影后均为互相垂直的投影对称轴。高斯投影采用椭圆柱面，而UTM投影则采用圆柱面。（2）投影面的轴位相同，但与椭球体的切割关系不同，二者均为横轴投影。高斯投影采用横切椭圆柱投影，横切在中央经线上，而UTM投影则采用横割圆柱投影，横割在距中央经线约±180KM处的两条割线上。（3）投影性质相同，但变形分布不同，二者均为等角性质，高斯投影除中央经线没有变形外，其他任何点上的长度变形均大于零；而UTM投影的变形要相对均衡一些，有正有负，中央经线长度变形为-0.0004，它与边缘经线的长度变形的绝对值大致相等，对于中低纬度地区。UTM投影的变形要优于高斯投影。（4）投影带的划分相同，但带的起算点不同；二者均采用自西向东的，经差6°的分带方式。高斯投影从0°子午线起算；而UTM投影则从西经180°起算。高斯投影其实质是单标准经线等角横切椭圆柱投影，仿照圆锥投影的构建方式，可以拟构双标准经线等角横切椭圆柱投影，即双标准经线高斯投影，这样投影面与椭球面之间更加贴近，变形会更小，分布也更均匀。

15、空间数据与属性数据在表达地理事物方面有何不同？ 答：（1）空间数据又称几何数据，它构成地理事物的空间形状，是确立地理事物空间位置的数据。（2）属性数据又称非几何数据，是定性或定量说明地理事物性质和特征的数据。定性数据说明地理事物的质量特征，如分类，质量、等级；定量数据则说明地理事物的数量特征，如长度、高度、宽度、温度、流速等。根据属性数据表达地理事物的精确程度，可分为定名量表，顺序量表、间隔量表、比率量表等四种量表系统。

18、地图符号设计应遵循哪些原则？地图色彩设计应符合哪些要求？地图注记设计应包括哪些方面？ 答：符号设计：（1）图案化；（2）象征性；（3）清晰性；（4）系统性；（5）适应性；（6）生产可行性 色彩设计：1.地图色彩设计与地图的性质、用途相一致； 2.色彩与地图内容相适应； 3.充分利用色彩的感觉与象征性； 4.和谐美观、形成特色。注记设计（1）注记字体；（2）注记字大；（3）注记字色；（4）注记字隔；（5）注记配置

19、简述晕渲法、等高线法和分层设色法的定义，并比较他们的优缺点。答：晕渲法是根据假定光源对地面照射所产生的明暗程度，用浓淡不一的墨色或彩色沿斜坡渲绘其阴影，造成明暗对比，显示地貌的分布、起伏和形态特征的方法。优点：a.生动直观b.立体感强。缺点：a.不能直接量测其坡度b.不能明显表示地面高程的分布。等高线法是用高程相等点的连线在水平面上的投影来表示地貌的起伏分布和形态特征的方法 优点：a.方法科学b.可量测性 缺点：a.缺乏视觉上的立体效果b.两条等高线间的微地形无法表示 分层设色法是在等高线的基础上，根据地图的用途、比例尺和区域特征，将等高线划分为不同的高程带，并在每一层内设置不同的颜色，以色相色调的差异表示地貌的欺负、分布和形态特征的方法。优点：（1）方法科学；（2）具有可量测性；（3）立体感较强； 缺点：（1）等高线间的微地形无法表示。

21、简述定点符号法与定位图表法的定义，并比较他们的异同点。答：定点符号法是用不同形状、大小、颜色和结构的点状符号，表示呈点状分布现象的数量特征、质量特征和空间分布的方法。定位图表法是以统计图表的形式，表示定位于某点上呈周期性变化现象的数量特征和内部结构的方法。相同点：表示方法相近，均采用有定位意义的符号或图表表达现象的数量特征。不同点：（1）前者表示呈点状分布的现象，每个点都有较强的独立性，而后者是利用典型点上的数值，反映整个面上或者线上的现象，一个点不能全面反映制图区域的现象。（2）前者表示某以特定时刻或某一时间段内的现象，而后者表示周期性发生的现象。（3）前者用符号大小表示现象的数量特征，用形状和颜色表示现象的质量特征，而后者则用方向线的长度、指向来表示周期性现象的频率、方向和大小。

古今中外地图简史：魏晋裴秀（世界最早的完整制图理论）→《禹贡地域图》 《方丈图》 唐代贾躭→《海内华夷图》 宋代沈括→《梦溪笔谈》 清朝康熙年间→《皇舆全览图》实测 清末魏源→《海国图志》 托勒密→《地图学指南》

第四篇：排球基本技术教案

排球技术

一、准备姿势与移动

准备姿势和移动是排球运动中运用最多、最广的两项基本技术，是完成发球、垫球、传球、扣球、拦网、防守和保护等各项击球技术的前提和基础，并对各项技术动作的运用起串连作用。

排球运动具有球类运动的共同特点，来球情况千变万化，随时准备做各种不同的动作，因此必须做好准备姿势，以便应付各种情况。做好准备姿势的目的首先是为了迅速起动，快速移动去接近球，与球保持合理的位置，以便完成各种击球动作；同时也为了及时起跳、倒地和做好各种击球动作。

1、准备姿势。

按身体重心的高、中、低可分为稍蹲准备姿势、半蹲准备姿势和低蹲准备姿势三种。但对于保护扣球和防吊球的准备姿势，往往都是用防守准备姿势来代替，其实保持扣球和防吊球是一样的，与防守的准备姿势从身体重心来看都属于低蹲准备姿势。

准备姿势技术：

(1)下肢姿势。两肢左右开立应比肩稍宽，一脚在前，两脚尖适当内收，脚跟稍提起，膝关节保护一定的弯曲程度。应根据每个人的下肢力量和习惯，以便于最迅速蹬地向各个方面移动为标准，也应照顾到有利于起跳、下蹲和倒地的动作完成。

(2)身体姿势。上体前倾，重心靠前，膝部的垂直线应在脚尖前面。由于比赛中向前和斜前方移动较多，重心应落在前脚的拇指根处。

(3)手臂的位置。两臂放松，自然弯曲，双手置于腹前，这样为了起动时便于摆臂，也便于随时伸臂做各种击球动作。

(4)全身动作。应适当放松，两眼注视来球，两脚始终保持微动。根据球运行的变化，随时调整身体的位置，方向和重心，使之更有利迅速向需要的方向移动和做相应的动作。

2、移动

移动的目的主要是及时接近球，保持好人与球的位置关系以便击球，同时也为了迅速占据场上的合理位置。影响移动速度快慢的因素很多。如准备姿势是否合理；判断能力的强弱；从接受信息到做出动作的反应快慢；蹬地爆发力的大小；起动后的步频快慢等。这里着重从技术来分析。

移动技术：（1）起动

排球比赛中的移动多数是短距离的，两三步的移动运用最多。从动作结构来分析，主要是起动和制动两个环节，距离稍长时，还包括途中的步法。

以向前移动为例，前脚迅速离地，这样只有后脚一个支撑点，身体重心的投影点就落在支点的前面而失去平衡，由于重力的作用，人的身体就要前倾，身体重心也就随之前移。（2）移动步法

起动后采用的移动步法要根据临场技、战术的需要灵活运用。常用的步法有以下几种：

a.并步。当来球距身体一步左右时可采用并步移动。采用并步移动时，可向两侧移动。往左侧移动，左脚微抬起，右脚迅速并上一步，左脚顺势再向左迈出一步，这种移动方法，有利于对准来球和保持击球时身体重心的平稳，当来球在体侧稍远，并步不能接近球时，可快速连续并步，连续并步称为滑步。

b.交叉步。当来球在体侧约三米左右时，可采用交叉步移动。采用向左侧交叉步时，上体稍向右转，左脚从右脚前面向右交叉迈出一步，然后脚再向右侧跨出一步，同时身体对准来球方向，保持击球前的姿势。

c.跨步。其他步法来得及时就不必用跨步。只有在来不及移动接低球时才用跨步。跨步必然是最后一步，跨步之后就不能再移动了。因此它也是一个制动动作。跨步不仅要步幅大，有益于制动和降低重心，还要求身体重心稳，有利于做击球动作，可以向各方面跨出。

d.跑步。是各种移动步法中最快的。哪只脚都可以随时制动和改变方向。长短距离都可以运用。但后退跑则是移动中最慢的，当来球距离短，来得及时，可以运用后退跑，因为不须转体，这样便于观察前方的情况和看球；当来球距离远或来不及时就要用转身跑步的方法。应边转身边跑，不能转身后再跑。

e.混合步。混合步要有上述四种移动步法的基础，并要求合理运用。也就是要根据场上的情况和变化，恰到好处地发挥各种步法的优点。比如球在侧面较远，可以用跑步迅速接近球，当发现完全来得及接球时，就改为面对击球方向的侧并步，更有利于观察来球和制动，更及时地进行调整和做有效的击救动作。所以必须熟练地掌握各种移动步法，并学会合理的混合运用。

二、传球

传球是排球运动中最基本、最重要的一项技术。传球主要用于二传，在比赛中起着组织进攻的作用。传球在比赛中也常用来接对方的处理球、吊球和被对方拦回的高球。还可进行吊球和处理球，起着直接进攻的作用。传球是由准备姿势、迎球、击球、手型、用力5个动作部分组成。传球一般可分为正面传球、背传球、侧传球、跳传球等。下面主要介绍正面传球动作技术方法。正面传球的动作方法：

准备姿势：稍蹲姿势，面对来球，双手自然抬起，放松，置于脸前。迎 球：当球下降至额前时，蹬地伸膝，伸臂，两手向前上方迎击来球。

击 球：击球点在额前上方一球距离处。有利于看准来球和控制传球方向。(2-7)手 型：两手自然张开成半球形，两拇指相对成“一”字型，用拇指内侧、食指全部、中指二、三关节触球。无名指和小指在两侧辅助控制传球方向。(2-8)用 力：传球动作是全身协调用力。

传球用力的顺序是：蹬地，伸膝，伸腰，手指手腕屈伸。最重要的是利用伸臂和手腕手指的紧张利用和球压在手指上产生的反弹力将球传出去。

三、垫 球

垫球主要用于接发球、接扣球。在比赛中，垫球是争取多得分、少失分，由被动变主动的重要技术。是稳定队员情绪，鼓舞队员士气的重要手段。

垫球可分为：正面垫球、移动垫球、侧面垫球、跨步垫球、变方向垫球、背垫球、单手垫球、挡球等。正面垫球是最基本的一种垫球技术。正面双手垫球动作技术方法： 准备姿势：两脚开立稍比肩宽。

击球的手型：垫球手型主要有抱拳互握式、叠掌式、互靠式等。

垫球部位：看准来球，两臂夹紧前伸，插到球下，用前臂腕关节以上10厘米左右的地方两臂桡骨内侧形成的平面击球的下部。击球动作：向前上方蹬地抬臂，迎击来球，使插、夹、抬、蹬连贯完成，灵活控制传球方向和力量。

手臂角度：垫球手臂与地面所形成的夹角，对控制球的方向、弧度、落点影响很大。一般来说，来球弧度高，手臂与地面的角度应该小些；来球弧度平，手臂与地面的角度应该大些。

4、发 球

指队员站在端线之后，用手抛球后将球击入对方场内。是比赛开始第一个技术动作和一项先发制人的进攻技术。攻击性发球可以直接得分，还可以破坏对方的一传与进攻，动摇对方的上气，为本队拦网、防守创造有利条件。

发球是比赛的开始，也是进攻的开始。准确而有攻击性的发球，不仅可以得分，而且还可以对方的战术组合。因此，发球既要有准确性又要有攻击性。发球可分为正面上手发球、正面下手发球、侧面下手发球、高吊球、勾手发球、勾手大力发球等。

1、正面上手发球

准备姿势：面对球网，两肢自然开立，左脚在前，左手托球于体前。抛 球：左手用掌平稳而准确地将球抛在体前右肩前上方，高度约50厘米。同时，右臂抬起，屈肘后引，肘略高于肩，上体稍向后仰。五指并拢，指尖朝上，手腕稍后仰保持一定的紧张，眼睛注视球体。

击 球：右脚蹬地重心前移，以收腹、屈体迅速带动手臂的挥动。挥臂成直线，在右肩前上方，用手掌坚硬部位击中球的后下部。击球后，便可迅速入场。

2、正面下手发球

下手发球动作技术简单，是学习发球技术的入门。

准备姿势：面对球网，左脚在前，两膝微屈，左手持球于胸前，右手自然下垂。眼视前方。

抛 球：左手将球在体右侧抛起，高约20厘米，抛球时，身体重心后移，同时右手后摆。

击 球：右脚蹬在，身体重心前移，右臂伸直，以肩为轴向前摆至腹前，用掌根击球的后下部。击球后，随着击球动作身体重心前移，迅速入场。

五、正面扣球

扣球是排球基本技术中攻击性最强的一项技术，它在比赛中占有重要地位，是进攻中积极有效的方法及得分的主要手段，也是进攻中最积极有效的武器。扣球是战术配合中的最终目的，强有力的、富有战术目的的扣球，可使对方难以防守和组织反击，从而掌握比赛的主动权。

正面扣球是扣球中的一种基本方法。由于面对球网，便于观察，准确性较高。挥臂动作灵活，能根据对方防守情况，随时改变扣球路线和力量，便于控制击球落点，因此进攻效果好。正面扣球由准备姿势、助跑、起跳、空中击球、落地等动作组成。在正面扣球的几个动作环节中，选择好起跳点及起跳时机，保持好人与球的关系是扣球的基础，挥臂击球是完成扣球动作的关键环节。正面扣球动作技术方法：

准备姿势：一般站在距离球网3米左右，两肩自然下垂，稍蹲，两肩自然下垂。眼睛注视来球。

助跑：助跑的方向、速度和步数根据二传来球的方向、速度和弧度决定。助跑时可采用一步、二步或三步助跑。下面以两步助跑为例，先左脚向前迈出一步。右脚跨出一大步。支撑点在身体重心之前，并以脚跟先着地，两臂由体前经体侧摆体后下方，上体前倾，重心前移，着地的右脚跟过渡到脚掌，同时左脚随即在右脚的前方着地，身体重心下降，两膝弯曲，上体稍向左转准备起跳。助跑总的要求是连贯、轻松、自然，由慢到快，由小到大，只要脚一动就要有相应的手臂协同动作。

起 跳：助跑最后一步脚的落地就是起跳的开始，常用的起跳方法有两种：一是并步法，即一脚跨出后，另一脚迅速向前并步，落于该脚之前，随即蹬地起跳； 二是跨跳法，即一脚跨出的同时，另一脚也跨跳出去，使两脚有一腾空阶段，两脚几乎同时着地和蹬地。并步法便于稳定重心，适应性强；而跨步法蹬踏力量大，可增加反作力，有利于增加弹跳高度。不论那种方法起跳，当踏跳脚着地的瞬间，手臂摆至身体侧后方并开始向前摆动、当两腿弯曲至最深时，手臂摆至体侧，而后随蹬直两腿向上划弧上摆，两脚迅速趴地，双膝猛伸，向上跳起。

空中击球：起跳后，挺胸展腹，上体稍向右转，右肩向上方抬起，身体成反弓形。挥臂时，以迅速转体、收腹动作发力，依次带动肩、肘、腕各关节成鞭甩动作向前上方弧形挥动，在右肩前上方最高点击球。击球时，提肩、伸臂，五指微张呈勺形，以全掌包满球，击中球的后中部，力量通过球中心，手腕有推压动作，使球向前下方旋转飞行。

落 地：空中完成击球后，身体自然下落，尽量用双脚的前脚掌先着地，以缓冲身体与地面的撞击力，落下时保持平衡。

六、拦 网

拦网是在网前跳起用双手阻拦对方的扣球，它既是防守技术，也是进攻手段。拦网是防守的第一道防线，是反攻的重要环节。拦网可以将对方有力的扣球拦起，减轻后排防守的压力。拦网水平的高低，直接影响着比赛的胜负。拦网既可以单人拦网，也可以双人拦网或多人拦网。单人拦网动作技术方法 ：

准备姿势：面对球网，两脚平行开立约与肩宽，两手自然置于胸前。

移 动：可采用并步、跨步、滑步、交叉步、跑步等，将身体重心移动到拦网 位置，准备起跳。

起 跳：移动后立即制定，使身体正对球网后起跳，或在起过程中在空中使身体转向球网。起跳时，膝关节弯曲，两脚用力蹬地，两臂在体侧划小弧用力上摆，带动身体向上垂直起跳。

空中击球：起跳后稍收腹，控制平衡。两手从额前贴近并平行网向网上沿前上方伸出，两臂伸直，两肩尽量上提。拦击时，两手尽量伸向对方上空，接近球，两手自然张开，屈指屈腕呈勺型。当手触时，两手要突然拦腕，用力捂盖平均奖前上方。

落 地：拦网后自然落回地面，落地时屈膝缓冲。

第五篇：硅光电池特性测试实验报告

硅光电池特性测试实验报告

系别：电子信息工程系 班级：光电 08305 班 组长：祝李 组员：贺义贵、何江武、占志武 实验时间：2010 年 4 月 2 日 指导老师：王凌波

2010.4.6

目录

一、实验目的二、实验内容

三、实验仪器

四、实验原理

五、注意事项

六、实验步骤

七、实验数据及分析

八、总结

一、实验目的

1、学习掌握硅光电池的工作原理

2、学习掌握硅光电池的基本特性

3、掌握硅光电池基本特性测试方法

4、了解硅光电池的基本应用

二、实验内容

1、硅光电池短路电路测试实验

2、硅光电池开路电压测试实验

3、硅光电池光电特性测试实验

4、硅光电池伏安特性测试实验

5、硅光电池负载特性测试实验

6、硅光电池时间响应测试实验

7、硅光电池光谱特性测试实验

设计实验 1：硅光电池光控开关电路设计实验

设计实验 2：简易光照度计设计实验

三、实验仪器

1、硅光电池综合实验仪

个

2、光通路组件

只

3、光照度计

台

4、2#迭插头对（红色，50cm）根

5、2#迭插头对（黑色，50cm）根

6、三相电源线

根

7、实验指导书

本

8、20M 示波器

台

四、实验原理

1、硅光电池的基本结构

目前半导体光电探测器在数码摄像﹑光通信﹑太阳电池等领域得到广泛应用，硅光电池是半导体光电探测器的一个基本单元，深刻理解硅光电池的工作原理和具体使用特性可以进一步领会半导体 PN 结原理﹑光电效应理论和光伏电池产生机理。

图 2-1 是半导体 PN 结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区，当 P 型和N 型半导体材料结合时，由于 P 型材料空穴多电子少，而 N 型材料电子多空穴少，结果 P 型材料中的空穴向 N 型材料这边扩散，N 型材料中的电子向 P 型材料这边扩散，扩散的结果使得结合区两侧的 P 型区出现负电荷，N 型区带正电荷，形成一个势垒，由此而产生的内电场将阻止扩散运动的继续进行，当两者达到平衡时，在 PN 结两侧形成一个耗尽区，耗尽区的特点是无自由载流子，呈现高阻抗。当 PN 结 零偏 反偏 正偏 图 2-1.半导体 PN 结在零偏﹑反偏﹑正偏下的耗尽区

反偏时，外加电场与内电场方向一致，耗尽区在外电场作用下变宽，使势垒加强；当 PN 结正偏时，外加电场与内电场方向相反，耗尽区在外电场作用下变窄，势垒削弱，使载流子扩散运动继续形成电流，此即为 PN 结的单向导电性,电流方向是从 P 指向 N。

硅光电池是一个大面积的光电二极管，它被设计用于把入射到它表面的光能转化为电能，因此，可用作光电探测器和光电池，被广泛用于太空和野外便携式仪器等的能源。

光电池的基本结构如图 2-2，当半导体 PN 结处于零偏或反偏时，在它们的结合面耗尽区存在一内电场，当有光照时，入射光子将把处于介带中的束缚电子激发到导带，激发出的电子空穴对在内电场作用下分别飘移到 N 型区和 P 型区，当在 PN 结两端加负载时就有一光生电流流过负载。流过 PN 结两端的电流可由式 1 确定

式（1）中 Is 为饱和电流，V 为 PN 结两端电压，T 为绝对温度，Ip 为产生的光电流。从式中可以看到，当光电池处于零偏时，V=0，）

（1)1(pkTeVsI e I I   (2)

i pRP I 图 2-2.光电池结构示意图

流过 PN 结的电流 I=Ip；当光电池处于反偏时（在本实验中取 V=-5V），流过 PN 结的电流 I=Ip-Is，因此，当光电池用作光电转换器时，光电池必须处于零偏或反偏状态。光电池处于零偏或反偏状态时，产生的光电流 Ip 与输入光功率 Pi 有以下关系：

(1)短路电流

APN结电极AII(a)(b)硼扩散层SiO2膜P型电极N型硅片

图 2-3 硅光电池短路电流测试

如图 2-3 所示，不同的光照的作用下，毫安表如显示不同的电流值。即为硅光电池的短路电流特性。

(2)开路电压

VPN结电极VII(a)(b)硼扩散层SiO2膜P型电极N型硅片 图 2-4

硅光电池开路电压测试

如图 2-4 所示，不同的光照的作用下，电压表如显示不同的电压值。即为硅光电池的开路电压特性。

(3)光照特性

光电池在不同光照度下，其光电流和光生电动势是不同的，它们

之间的关系就是光照特性，如图 2-5。

图 2-5 硅光电池的光照电流电压特性

(4)伏安特性

如图 2-6，在硅光电池输入光强度不变时，测量当负载一定的范围内变化时，光电池的输出电压及电流随负载电阻变化关系曲线称为硅光电池的伏安特性。

VA 图 2-6 硅光电池的伏安特性测试

(5)负载特性(输出特性)

光电池作为电池使用如图 2-7 所示。在内电场作用下，入射光子由于内光电效应把处于介带中的束缚电子激发到导带，而产生光伏电压，在光电池两端加一个负载就会有电流流过，当负载很小时，电流较小而电压较大；当负载很大时，电流较大而电压较小。实验时可改0.3

0.2

0.1

0

光

生

电

流

/

m

A

0.6

0.4

0.2

0000000

短路电流

开路电压

光

生

电

压

/

V

光照度

/Lx

变负载电阻 RL 的值来测定硅光电池的负载特性。

图 2-7

硅光电池负载特性的测定

在线性测量中，光电池通常以电流形式使用，故短路电流与光照度（光能量）呈线性关系，是光电池的重要光照特性。实际使用时都接有负载电阻 RL，输出电流 IL 随照度（光通量）的增加而非线性缓慢地增加，并且随负载 RL 的增大线性范围也越来越小。因此，在要求输出的电流与光照度呈线性关系时，负载电阻在条件许可的情况下越小越好，并限制在光照范围内使用。光电池光照与负载特性曲线如图 2-8 所示。

照度E/lx电流2.4K51010K 图 2-8 硅光电池光照与负载特性曲线

(5)光谱特性

一般光电池的光谱响应特性表示在入射光能量保持一定的条件下，光电池所产生短路电流与入射光波长之间的关系。一般用相对响

应表示，实验中硅光电池的响应范围为 400~1100nm，峰值波长为800~900nm，由于实验仪器所提供的波长范围为 400~650nm，因此，实验所测出的光谱响应曲线呈上升趋势，如图 2-9 所示硅光电池频率特性曲线。

4001200(nm)800相对响应度1 图 2-9 硅光电池的光谱曲线

（6）时间响应与频率响应

实验证明，光电器件的信号的产生和消失不能随着光强改变而立刻变化，会有一定的惰性，这种惰性通常用时间常数表示。即当入射辐射到光电探测器后或入射辐射遮断后，光电探测器的输出升到稳定值或下降到照射前的值所需时间称为响应时间。为衡量其长短，常用时间常数τ的大小来表示。当用一个辐射脉冲光电探测器，如果这个脉冲的上升和下降时间很短，如方波，则光电探测器的输出由于器件的惰性而有延迟，把从 10%上升到 90%峰值处所需的时间称为探测器的上升时间，而把从 90%下降到 10%所需的时间称为下降时间。如图所示

0.10.91t 上t 下t(a)(b)图 2-10 上升时间和下降时间

（a）入射光脉冲方波（b）响应时间

五、注意事项

1、当电压表和电流表显示为“1＿”是说明超过量程，应更换为合适量程；

2、连线之前保证电源关闭。

3、实验过程中，请勿同时拨开两种或两种以上的光源开关，这样会造成实验所测试的数据不准确。

六、实验步骤

1、硅光电池短路电流特性测试

实验装置原理框图如图 2-11 所示。

图 2-11 硅光电池短路电流特性测试

（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元 J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。

（2）“光照度调节”调到最小，连接好光照度计，直流电源调至最小，打开照度计，此时照度计的读数应为 0。

（3）“光源驱动单元”的三掷开关 BM2 拨到“静态”，将拨位开关 S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7 均拨下。

（4）按图 2-11 所示的电路连接电路图

（5）打开电源顺时针调节照度调节旋钮，使照度值依次为下表中的光照度值，分别读出电流表读数，填入下表，关闭电源。

光照度（Lx）

0

200

300

400

500

600

光 生 电 流（uA）

（6）上表中所测得的电流值即为硅光电池相应光照度下的短路电流。

（7）实验完毕，关闭电源，拆除所有连线。

2、硅光电池开路电压特性测试

实验装置原理框图如图 2-12 所示。

图 2-12 硅光电池开路电压特性测试

（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元 J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。

（2）“光照度调节”调到最小，连接好光照度计，直流电源调至最小，打开照度计，此时照度计的读数应为 0。

（3）“光源驱动单元”的三掷开关 BM2 拨到“静态”，将拨位开关 S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7 均拨下。

（4）按图 2-12 所示的电路连接电路图

（5）打开电源顺时针调节照度调节旋钮，使照度值依次为下表中的光照度值，分别读出电压表读数，填入下表，关闭电源。

（4）将“光照度调节”旋钮逆时针调节到最小值位置后关闭电源。

光 照 度（Lx）

0

200

300

400

500

600

光 生 电压（mA）

（5）上表中所测得的电压值即为硅光电池相应光照度下的开路电压。

（6）实验完毕，关闭电源，拆除所有连线。

3、硅光电池光照特性

根据实验 1 和 2 所调试的实验数据，作出如图 2-5 所示的硅光电池的光照电流电压特性曲线。

4、硅光电池伏安特性

实验装置原理框图如图 2-13 所示。

图 2-13 硅光电池伏安特性测试

（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元 J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。

（2）“光照度调节”调到最小，连接好光照度计，直流电源调至最小，打开照度计，此时照度计的读数应为 0。

（3）“光源驱动单元”的三掷开关 BM2 拨到“静态”，将拨位开关 S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7 均拨下。

（4）电压表档位调节至 2V 档，电流表档位调至 200uA 档，将“光照度调节”旋钮逆时针调节至最小值位置。

（5）按图 2-13 所示的电路连接电路图，R 取值为 200 欧，打开电源顺时针调节照度调节旋钮，增大光照度值至 500lx。记录下此时的电压表和电流表的读数填入下表；

（6）关闭电源，将 R 分别换为下表中的电阻值，重复上述步骤，分别记录电流表和电压表的读数，填入下表。

（7）改变光照度为 100Lx、300Lx，重复上述步骤，将实验结果填入下表。

lx：

电阻

200

2K

5.1K

7.5K

10K

15K

20K

25K

51K

200K

电流

电压

电阻

200

2K

5.1K

7.5K

10K

15K

20K

25K

51K

200K

电流

电压

（8）根据上述实验数据，在同一坐标轴中作出三种不同条件下的伏安特性曲线，并进行分析。

（9）实验完毕，关闭电源，拆除所有连线。

5.硅光电池负载特性测试实验

（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元 J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。

（2）“光照度调节”调到最小，连接好光照度计，直流电源调至最小，打开照度计，此时照度计的读数应为 0。

（3）“光源驱动单元”的三掷开关 BM2 拨到“静态”，将拨位开关 S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7 均拨下。

（4）电压表档位调节至 2V 档，电流表档位调至 200uA 档，将“光照度调节”旋钮逆时针调节至最小值位置。

（5）按图 2-13 所示的电路连接电路图，R 取值为 2K 欧。

（6）打开电源，顺时针调节“光照度调节”旋钮，逐渐增大光照度至 0Lx，100Lx，200Lx，300Lx，400Lx，500Lx，600lx 分别记录电流表和电压表读数，填入下表

光 照 度（lx）

0

200

300

400

500

600

电 流

（μA）

电压（mV）

（7）关闭电源，将 R 分别换为 510，1K，5.1K，10K 重复上述步骤，分别记录电流表和电压表的读数，填入下表。

R=510 欧

光 照 度（lx）

0

200

300

400

500

600

电 流（μA）

电压（mV）

R=1K

光 照 度（lx）

0

200

300

400

500

600

电 流（μA）

电压（mV）

R=5.1K

光 照 度（lx）

0

200

300

400

500

600

电 流（μA）

电压（mV）

R=10K

光 照 度（lx）

0

200

300

400

500

600

电 流（μA）

电压（mV）

（7）根据上述实验所测试的数据，在同一坐标轴上描绘出硅光电池的负载特性曲线,并进行分析。

6、硅光电池光谱特性测试

当不同波长的入射光照到光电二极管上，光电二极管就有不同的灵敏度。本实验仪采用高亮度 LED（白、红、橙、黄、绿、蓝、紫）作为光源，产生 400～630nm 离散光谱。

光谱响应度是光电探测器对单色入射辐射的响应能力。定义为在波长 的单位入射功率的照射下，光电探测器输出的信号电压或电流信号。即为)()()(PVv 或)()()(PIi  式中，)( P为波长为  时的入射光功率；)( V为光电探测器在入射光功率)( P作用下的输出信号电压；)( I则为输出用电流表示的输出信号电流。

本实验所采用的方法是基准探测器法，在相同光功率的辐射下，则有)()( ffUUK  

式中，fU为基准探测器显示的电压值，K 为基准电压的放大倍数，)(f为基准探测器的响应度。取在测试过程中,fU取相同值,则实验所测测试的响应度大小由)()( fU  的大小确定.下图为基准探测器的光谱响应曲线。

00.20.40.60.811.20 200 400 600 800 1000 1200 1400 图 2-14

基准探测器的光谱响应曲线

（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元 J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。

（2）“光源驱动单元”的三掷开关 BM2 拨到“静态特性”，将拨位开关 S1，S2，S4，S3，S5，S6，S7 均拨下。

（3）将直流电源 2 正负极直接与电压表相连，打开电源，调节电源电位器至电压表为 10V，关闭电源。

（4）按如图 2-12 连接电路图.（5）打开电源，缓慢调节光照度调节电位器到最大，依次将 S2，S3，S4，S5，S6，S7 拨上后拨下，记下照度计读数最小时照度计的读数 E作为参考。

（注意：请不要同时将两个拨位开关拨上）

（6）S2 拨上，缓慢调节电位器直到照度计显示为 E，将电压表测试所得的数据填入下表，再将 S2 拨下；

（7）重复操作步骤（6），分别测试出橙，黄，绿，蓝，紫在光照度E 下电压表的读数，填入下表。

（8）根据所测试得到的数据，做出硅光电池的光谱特性曲线。

7、硅光电池时间响应特性测试

（1）组装好光通路组件，将照度计显示表头与光通路组件照度计探头输出正负极对应相连（红为正极，黑为负极），将光源调制单元 J4与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。

（2）“光源驱动单元”的三掷开关 BM2 拨到“脉冲”，将拨位开关 S1拨上，S2，S3，S4，S5，S6，S7 均拨下。

（3）按图 2-13 所示的电路连接电路图，负载 RL 选择 RL=2K 欧。

波长（nm）

红（630）

橙（605）

黄(585)

绿（520）

蓝（460）

紫（400）

基准响应度

0.65

0.61

0.56

0.42

0.25

0.06

电压（mV）

响应度

（4）示波器的测试点应为光电三极管的电阻两端，为了测试方便，可把示波器的测试点使用迭插头对引至信号测试区的 TP1 和 TP2；

图 2-13

（5）打开电源，白光对应的发光二极管亮，其余的发光二极管不亮。用示波器的第一通道与接 TP 和 GND（即为输入的脉冲光信号），用示波器的第二通道接 TP2。

（6）观察示波器两个通道信号，缓慢调节直流电源电位器直到示波器上观察到信号清晰为止，并作出实验记录（描绘出两个通道波形）。

（7）缓慢调节脉冲宽度调节，增大输入脉冲的脉冲信号的宽度，观察示波器两个通道信号的变化，并作出实验记录（描绘出两个通道的波形）并进行分析。

（8）实验完毕，关闭电源，拆除导线。

七、实验数据及分析

1、硅光电池短路电流特性测试数据

光照度（Lx）

0

200

300

400

500

600

光 生 电 流（uA）

0.1 1

16.9 9

33.5 5

50.1 1

66.8 8

83.4 4

100.1

2、硅光电池开路电压特性测试数据

3、硅光电池光照电流电压特性曲线

硅光电池的光照电流电压特性***0 100 200 300 400 500 600光照度/LX光生电流/uA050100***0350400450光生电压/mV

光 照 度（Lx）

0

200

300

400

500

600

光 生 电压（mA）

0

263 3

289 9

302 2

312 2

319 9

344 4

368 8

382 2

391 1

398 8

404 4

开路电压 短路电流

4、硅光电池伏安特性测试数据

lx：

300lx：

500 lx：

电阻

200

2K

5K

7.5K

10K

20K

50K

200K

电流（uA）

17.1

17.0

17.0

17.0

17.0

14.1

6.5

1.7

电压(mV)

20.6

51.6

104.3

148.4

187.1

270

310

320

电阻

200

2K

5K

7.5K

10K

20K

50K

200K

电流（uA）

50.9

50.8

47.9

38.6

31.9

17.4

7.3

1.9

电压(mV)

61.4

153.7

260

310

320

3 36

340

350

电阻

200

2K

5K

7.5K

10K

20K

50K

200K

电流（uA）

84.8

83.9

57.9

42.6

34.4

18.4

7.6

1.9

硅光电池伏安特牲050100***03504004505000 20 40 60 80 100电流（uA）电压（mV）100LX300LX500LX

5、硅光电池负载特性测试数据

R=510 欧

光 照 度（lx）

0

200

300

400

500

600

电 流（μA）

0.1

16.7

33.2

66.6

83.2

99.8

电压（mV）

0 0

25.5

50.8

127

152

R=1K

光 照 度 0

200

300

400

500

600

电压(mV)

102.2

220

320

340

360

420 0

430 0

430 0

（lx）

电 流（μA）

0.1

16.7

33.2

49.9

66.5

82.9

99.2

电压（mV）

0 0

33.3

66.3

132

165

197

R=5.1K

光 照 度（lx）

0

200

300

400

500

600

电 流（μA）

0.1

16.6

32.7

45.9

56.8

59.2

电压（mV）

1.0

101.1 1

198..3 3

278

321

344

359

R=10K

光 照 度（lx）

0

200

300

400

500

600

电 流（μA）

0.1

16.3

27.0

30.7

32.5

33.6

34.4

电压（mV）

2.1

181.9 9

301

341

361

373

382

硅光电池负载特性曲线050100***03504004500 20 40 60 80 100 120电流（uA）电压（mV）510Ω1K10K5.1K

6、硅光电池光谱特性测试数据

八、总结语

波长（nm）

红（630）

橙（605）

黄(585)

绿（520）

蓝（460）

紫（400）

基准响应度

0.65

0.61

0.56

0.42

0.25

0.06

电压（mV）3 13

296

291

291

298

303

响应度