西安交大物理仿真实验实验报告[五篇]

第一篇：西安交大物理仿真实验实验报告

西安交通大学实验报告

第 第 1

页(共 共 10

页)课程:_ ＿_ ＿_ 大学物理实验_ ＿__实ﻩ 实 验 日 日

期 期 ：０14

年

月

30日 日 专业班号______ 组别__ 无___

交 报 告 日 期 ：

：１2 年月

日 姓 姓

名 名___ 学号______

报 告 退 发 ：

（订正、重做）

同 同 组 者____ ＿_________ ＿________ ＿_ ＿＿_

教师审批签字：

：

实验名称：

超声波测声速 一、实验目得: 1、了解超声波得产生、发射、与接收方法；

2、用驻波法、相位比较法测量声速。

二、实验仪器：

SＶ—DH 系列声速测试仪,示波器，声速测试仪信号源。

三、实验原理: 由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系:v = ｆ λ,只要知道频率与波长就可以求出波速。本实验通过低频信号发生器控制换能器,信号发生器得输出频率就就是声波频率。声波得波长用驻波法(共振干涉法)与行波法（相位比较法)测量。下图就是超声波测声速实验装置图.1、驻波法测波长 由声源发出得平面波经前方得平面反射后,入射波与发射波叠加，它们波动方程分别就是:

叠加后合成波为: 振幅最大得各点称为波腹，其对应位置：

振幅最小得各点称为波节，其对应位置：

因此只要测得相邻两波腹(或波节)得位置 Xｎ、Ｘn—1 即可得波长。

2、相位比较法测波长 从换能器 S1 发出得超声波到达接收器 S2，所以在同一时刻 S１与 S2 处得波有一相位差：。因为 x 改变一个波长时,相位差就改变２π。利用李萨如图形就可以测得超声波得波长。

四、实验内容 1.接线

２.调整仪器 （１)示波器得使用与调整 使用示波器时候，请先调整好示波器得聚焦。然后鼠标单击示波器得输入信号得接口,把信号输入示波器.接着调节通道 1,2 得幅度微调，扫描信号得时基微

调。最后选择合适得垂直方式选择开关，触发源选择开关，内触发源选择开关,Auｔｏ—Nｏrm-Ｘ－Y 开关,在示波器上显示出需要观察得信号波形。输入信道得信号就是由实验线路得连接决定得。

(２）信号发生器得调整 根据实验得要求调整信号发生器，产生频率大概在 35ＫHz 左右,幅度为 5Ｖ得一个正弦信号。由于本实验测声速得方法需要通过换能器（压电陶瓷）共振把电信号转为声信号,然后再转为电信号进行得，所以在开始测量前需要调节信号得频率为换能器得共振频率。在寻找共振频率时,通过调节信号发生器得微调旋钮,观察示波器上信号幅度就是否为最大来逐步寻找得。

（3）超声速测定仪得使用 在超声速测定仪中,左边得换能器就是固定得,右边得换能器就是与游标卡尺得滑动部分连接在一起得。这样，左右换能器间得距离就可以通过游标卡尺来测量出来,在上图得下半部分就是一个放大得游标卡尺得读数图。

3。实验内容

寻找到超声波得频率(就就是换能器得共振频率)后，只要测量到信号得波长就可以求得声速。我们采用驻波法与相位比较法来测量信号波长：

(1）驻波法

信号发生器产生得信号通过超声速测定仪后，会在两个换能器件之间产生驻波。改变换能器之间得距离(移动右边得换能器）时,在接收端（把声信号转为电信号得换能器)得信号振幅会相应改变。当换能器之间得距离为信号波长得一半时,接受端信号振幅为最大值。

实验中调节示波器得垂直方式选择开关,触发源选择开关,内触发源选择开关,Ａuｔo-Ｎorm-X-Ｙ开关，使屏幕上显示出接受端信号，图见前面“调整仪器”中“示波器得使用与调整”部分。然后,一边移动右边换能器，一边观察示波器上得信号幅度。当信号幅度为最大值时,通过放大得游标卡尺读出此时换能器间得距离。两个相邻得信号幅度最大时换能器间得距离差就就是波长得一半。

（２）相位比较法

由于两个换能器间有距离,这样在两个换能器处得信号有一相位差。当换能器间距离改变一个波长时,相位差改变 2p。

实验中调节示波器得垂直方式选择开关,触发源选择开关，内触发源选择开关,Ａｕｔo-Norm－Ｘ-Y 开关，使屏幕上显示出两个换能器端信号产生得李撒如图（见图１1）.然后,一边移动右边换能器，一边观察示波器上得李撒如图。当观察到两

个信号得相位差改变 2 时，通过放大得游标卡尺读出此时换能器间得距离.五、注意事项：

1.确保换能器 S1 与 S2 端面得平行。

2。信号发生器输出信号频率与压电换能器谐振频率 f0 保持一致.六、实验经过及数据记录: （1）驻波法测声速

连线如图

调节各仪器到如下图所示状态（所示波峰峰值最大）:

读数：３、９8mｍ

； 再调节声速测试仪,使所示波峰峰值重新达到最大

读数：9、2８ｍm

； :示所下如录记，据数组多出读，推类此以ﻫ1４、36ｍm

19、５4ｍm

２４、88mm

２９、98mm

35、28mｍ

40、4２mm

４5、６6mm

50、７4mｍ

５５、94mm

61、12mm

66、３６mm

７1、56mｍ

７6、８2mｍ

81、9８ｍｍ

8７、14ｍm

92、34mm

97、66mm

10２、76mm

108、０4mm

1１3、12mm

(2）相位比较法

连线如图

调节各仪器到如下图所示状态：

读数：9、2０mm

； 再调节声速测试仪，使所示波型与前一次相同：

读数:19、６2mm

； 以此类推，读出多组数据,记录如下:

３0、00ｍm

４0、4２mm

５0、８2mm

61、1８ｍm

７１、6２ｍm

82、00mm

92、４2mm

10２、82ｍm

113、18mm

123、５8mm

七、数据处理: （1）驻波法

（3、９8ｍm—9、28ｍm－14、３6mm—19、5４ｍm－24、88mｍ—２9、9８mm－3５、２8mm—４0、４2mm—４５、6６mm-5０、74ｍm－55、94mm＋6１、12mm+66、３６ｍｍ+71、56ｍｍ＋7６、８2mm＋81、９８mm+8７、１4mm+9２、34mｍ+97、66ｍm +102、7６mｍ+10８、04mm +113、1２mm)／

121=5、20mm

(2)相位比较法

(9、２0ｍm-1９、6２mm—30、０0mm－40、4２mm-5０、82ｍm－61、18mm+７１、62mm＋8２、00mｍ +92、４2mm+102、8２mm+113、18ｍm +123、５8mm）

/３6= 10、４0mm

八、实验总结（包括误差分析、结论、建议等）

结论：通过超声波之间得干涉,可以通过测量与计算得到声速得值。

误差分析：

（设室温为 2５摄氏度。）

百分误差)／346、２8=5、11％ 误差可能得原因：

1、在实验进行得过程中,每次依照所示波调节声速测试仪时，都只能靠肉眼察，所以无法准确调到适当位置,存在较大误差。

2、声速测试仪信号源输出得波形可能不就是我们想象得那么精确，导致最后所测声速偏大。

建议：多做几次，求平均值。

九、思考题 1.固定距离，改变频率,以求声速.就是否可行？

答:可行。

在距离 l 一定时，均匀地改变频率，使所示波峰峰值达到最大亦可得声速。

２。各种气体中得声速就是否相同？为什么？

答：不同.我们知道通常情况下气体声速,不同得气体具有不同得分子量与气体密度,声波得传播速度不同.

第二篇：物理仿真实验报告

物理仿真实验报告

良导体热导率的动态法测量

日期

年 月 日

姓名

学号

班级

学院

评分

教师签名

实验简介：

在测量热导率的实验中，最普遍采用的方法是稳态法，即在保持被测样品各点温度不随时间变化的情况下测量热流，然后求出热导率，这种方法实验条件要求严格不易测准．而动态法就将难于测准的热学量的测量转变为容易测准的长度测量，从而显著降低测量误差．

实验原理：

实验采用热波法测量铜、铝等良导体的热导率。简化问题，令热量沿一维传播，周边隔热,如图1所示。根据热传导定律，单位时间内流过某垂直于传播方向上面积A的热量，即热流为为截面积，文中TxptkATx(1)，其中K为待测材料的热导率，A是温度对坐标x的梯度,负号表示热量流动方向与温度变化

qtqtTx22方向相反．dt时间内通过面积A流入的热量dq=[()x()xdx]dtkAdxdt

若没有其他热量来源或损耗，据能量守恒定律，dt时间内流入面积A的热量等于温度升高需要的热量。dq=(cAdxTt)dt,其中C，ρ分别为材料的比热容与密度。所以任一时刻棒元热TtkTx22平衡方程为Cdxdx(2)由此可得热流方程

Tt=D

Tx22(3)其中D=

kC称为热扩散系数．式（3）的解将把各点的温度随时间的变化表示出来，具体形式取决于边界条件，若令热端的温度按简谐变化，即T=T0Tmsint(4)其中Tm是热端最高温度，为热端温度变化的角频率。另一端用冷水冷却，保持恒定低温，则式（3）的解也就是棒中各点的温度为2DT=T0xTmexsin(t2Dx)(5), 其中T0是直流成分，是线性成分的斜率，从式（5）中可以看出：

1)热端(x=0)处温度按简谐方式变化时，这种变化将以衰减波的形式在棒内向冷端传播，称为热波．

2)热波波速：V=2D(6)3)热波波长：22D(7)因此在热端温度变化的角频率已知的情况下，只要测出波速或波长就可以计算出 D．然后再由D=2kC2计算出材料的热导率K．本实验采用.式（6）可得V22kC则k=VC4fVC4T(8)其中，f、T分别为热端温度按简谐变化的频率和周期．实现上述测量的关键是：1)热量在样品中一维传播．2)热端温度按简谐变化．

实验仪器：实验仪器结构框图见图2(a)，该仪器包括样品单元，控制单元和记录单元三大部分．实际仪器由两种工作方式：手动和程控．他们都含样品单元和控制单元，不同的只是记录单元．前者用高精度x-y记录仪，后者用微机实现对整个系统的控制、数据的采集、记录和绘图，仪器主机由用绝热材料紧裹侧表面的园棒状样品（实验取铜和铝两种样品）、热电偶列阵（传感器）、实现边界条件的脉动热源及冷却装置组成。

实验操作：

1． 打开水源，从出水口观察流量，要求水流稳定。2． 打开电源开关，主机进入工作状态。3． “程控”工作方式。

实验数据：

铜样品：铜的比热C：385

K 密度：8.92×103 Kg/m3

铝样品：铝的比热C：906J/KgK 密度:2.702×103Kg/m3

思考题：

1．如果想知道某一时刻t时材料棒上的热波，即T~t曲线，将如何做？请画出大概形状。答：观察测量状态显示中的运行时间，到待测时间，恩下操作栏中的暂停键即可得到某时刻材料棒上的热波。

2．为什么较后面测量点的T~t曲线振幅越来越小？

答：高次谐波随距离快速衰减，所以较后面测量点的的T~t曲线振幅越来越小。

第三篇：大学物理仿真实验实验报告

大学物理仿真实验实验报告

实验名称：空气比热容测定

学院：机械工程学院

专业班号：车辆11

姓名：刘娟娟

学号：2110105001

第四篇：西南交大模电实验仿真波形

闭环反馈放大电路

开环负反馈放大电路

温度控制器

无滞后比较器 Vref=0

Vref=1V

方波 三角波发生器

低频压控振荡器

Vt=12v，二极管反向

第五篇：仿真实验报告

仿真软件实验

实验名称：基于电渗流的微通道门进样的数值模拟

实验日期：2013.9.4一、实验目的1、对建模及仿真技术初步了解

2、学习并掌握Comsol Multiphysics的使用方法

3、了解电渗进样原理并进行数值模拟

4、运用Comsol Multiphysics建立多场耦合模型，加深对多耦合场的认识

二、实验设备

实验室计算机，Comsol Multiphysics 3.5a软件。

三、实验步骤

1、建立多物理场操作平台

打开软件，模型导航窗口，“新增”菜单栏，点击“多物理场”，依次新增：“微机电系统模块/微流/斯 托 克 斯 流（mmglf）”

“ACDC模块/静态，电/传导介质DC（emdc）”

“微 机 电 系 统 模 块/微流/电动流（chekf）”

2、建立求解域

工作界面绘制矩形，参数设置：宽度6e-5，高度3e-6，中心（0,0）。复制该矩形，旋转90°。两矩形取联集，消除内部边界。5和9两端点取圆角，半径1e-6。求解域建立完毕。

3、网格划分

菜单栏，网格，自由网格参数，通常网格尺寸，最大单元尺寸：4e-7。

4、设置求解域参数

求解域模式中，斯托克斯流和传导介质物理场下参数无需改动，电动流物理场下，D各向同性，扩散系数1e-8，迁移率2e-11，x速度u，y速度v，势

能V。

5、设置边界条件

mmglf—入口1和7边界“进口/层流流进/0.00005”

出口5和12边界“出口/压力，粘滞应力/0”；

emdc—入口1和7边界“电位能/10V”

出口5和12边界“接地”

其余边界“电绝缘”；

chekf—入口1“浓度/1”，7“浓度/0”

出口5和12“通量/向内通量-nmflux_c_chekf”

其余边界“绝缘/对称”。

6、样品预置

（1）求解器参数默认为稳态求解器，不用修改。

（2）求解器管理器设置求解模式：初始值/初始值表达式，点变量值不可解和线

性化/从初始值使用设定。

（3）首先求解流体，对斯托克斯流求解，观察求解结果，用速度场表示。

（4）再求解电场，改变求解模式，点变量值不可解和线性化/当前解，对传导介

质DC求解，观察求解结果，用电位能表示。

（5）再求解电动流，不改变求解模式，观察求解结果，用电动流浓度表示。

7、样品上样

（1）改变emdc进口，边界7电位能由10改为3。对传导介质DC求解，结果用

电位能表示。

（2）改变chekf进口，7边界改为“通量/向内通量-nmflux_c_chekf”

；求解域

中x速度和y速度改为0去除载流作用；求解器设置改为瞬态求解器，时间改为“0:0.00001:0.00001”。求解模式全部使用当前解，对电动流求解，结果用浓度表示。

再求两次解，完成上样。

8、分离样品

（1）改变chefk进口，7边界“浓度/0”，1边界“浓度/-nmflux_c_chekf”。

（2）改变cmdc进口，7边界“电位能/10”，1边界“电位能/3”。

（3）重新求解电场。求解模式为初始值表达式和当前解，对传到介质DC求解，结果用电位能表示。

（4）样品分离求解。求解模式全部为当前解，对电动流求解，结果用浓度表示。

四、实验结果

五、讨论

在本次试验中，每一步操作都必须严格正确，而且参数的把握也一定要

到位，只有对每一步的设置做到精确无误，才能保证最后的实验结果。我在样品上样时一直未能获得良好的上样结果，发现对瞬态求解器的时间比例进行修改，可以获得良好上样结果，同时，在样品分离改变chefk左进口浓度时发现修改数值导致结果错误，遂未修改浓度，得到了正确结果。因此，一定要在实验时对参数正确设置。

通过对仿真实验课程的学习，及本次试验，我体会到仿真技术对于实验的帮助非常巨大，使得实验室进行的许多实验可以通过计算机模拟直接完成，节省了资源消耗，并极大地提高了实验效率。本课程的学习也让我了解到了仿真及建模技术的要领。我也基本掌握了Comsol Multiphysics

这款软件，我相信在今后我会将我对本课程的学习运用到实际中。