振动测试的教学实验设计分析论文

下面是小编为大家整理的振动测试的教学实验设计分析论文，本文共15篇，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。本文原稿由网友“Nat”提供。

篇1：振动测试的教学实验设计分析论文

振动测试的教学实验设计分析论文

摘要：本文设计了一种振动测试的教学实验，通过实验学生可以了解机械振动的机理，掌握振动测试的原理，掌握信号采集的方法，并了解数据处理的相关知识。

关键词：机械振动；信号采集；测试系统；数据处理

0引言

振动，是机械设备所具有的基本特性，也是评判机械设备运行状况的综合性指标。设备的磨损量随着运行时间的增长而不断增加，不断增加的运行间隙使得设备的振动烈度持续增大，根据振动测试便可得知设备运行的状态。而在高校机械类专业的教学过程中，教学实验是学生最直观地了解知识的过程，也是学生最直接地运用所学知识去解决问题的过程，对于提升教学效果有着十分重要的作用。

1实验目的及实验内容

1.1实验目的

（1）观察机械设备的振动现象，掌握机械设备发生振动的机理，了解振动测试对于诊断机械设备故障的意义。（2）学习机械设备振动测试的方法，掌握振动测试系统的组成，了解振动信号测量的基本原理。（3）了解信号采集的基本知识，掌握一种信号采集的技能，学习振动测试数据的处理方法。（4）学习压电式传感器、电荷放大器、数据采集卡、数据采集软件、激光振动测量仪的使用方法，了解压电式传感器、激光振动测量仪的基本原理。

1.2实验内容

（1）根据实验目的，教师进行相关知识的拓展讲解，使学生掌握本实验应具备的相关知识，讲解内容如下：a机械振动的相关知识：通过讲解，学生可以了解机械设备发生振动的机理，了解振动对于判断机械设备运行状态的意义。b振动测试的相关知识：通过讲解，学生可以了解振动测试的方法，掌握测试指标的选择原则，了解振动信号测量的基本原理。c信号采集的相关知识：通过讲解，学生可以了解信号采集的基本原理，学习信号采集的相关理论，掌握信号采集系统的基本构成和采集方法。d数据处理的相关知识：通过讲解，学生可以了解振动信号数据处理的相关方法，掌握数据处理的基本流程。e电动机使用注意事项：通过讲解，学生可以了解基本的安全用电常识，掌握电动机使用的相关注意事项，在自我保护的同时保护教学设备的安全。f压电式传感器的知识：通过讲解，学生可以了解压电式传感器的组成、工作原理，掌握传感器的使用方法，了解其应用领域。g电荷放大器相关知识：通过讲解，学生可以了解电荷放大器的作用，掌握其使用方法。h数据采集卡相关知识：通过讲解，学生可以了解数据采集卡的工作原理，掌握其使用方法。（2）为了提高学生的动手实践能力，培养其工程素养，将学生分为几个小组，给出小组讨论时间，让其自主的讨论、学习实验仪器的使用。具体包括。a压电式传感器的接线与布置，电荷放大器的具体操作，数据采集卡的接线操作，数据采集软件以及激光振动测量仪的具体使用。b练习振动测试系统的搭建。（3）在实验教师的指导下，学生搭建正式的实验系统，并启动电动机，完成振动信号的采集工作。（4）振动测试工作完毕后，在实验教师的指导下，学生完成振动测试系统的拆除工作，将相应仪器设备做好保养后放置于指定位置。

2实验原理及实验系统

2.1实验原理

机械设备所包含的一切活动，包括冲击运动、往复运动、回转运动，均可作为激励源。设备在激励源的作用下产生振动现象，振动沿着设备从内部向外部传播。待到达设备表面时，机械振动扰动空气产生声波。采集并分析这些声音信号及振动信号，就能对机械设备及其运行状况作出相应的评判。激励源是机械设备产生振动的根本。在主动式测量中应采用激振器对被测试设备进行施振，由于施振特性是已知的，便可据此分析被测试设备的振动状态。而对于大型设备（例如大型柴油机），不便于对被测设备施加主动式测量，则可以针对设备自身工作时所产生的振动进行测试，从而分析被测试设备的振动特性、判断其运行状态。相关研究表明，机械设备的振动频率范围一般为10Hz~10000Hz，因此可将振动速度作为被测指标。但是，以现阶段的技术水平难以进行速度量的'直接测量，通常以振动加速度作为被测指标，通过对测量数据进行积分从而得到速度、位移量。

2.2实验系统实验系统

由电动机、压电式加速度传感器、电荷放大器、NI数据采集卡、笔记本电脑等组成。

2.2.1压电式加速度传感器压电式加速度传感器由压电材料以及敏感元件构成，其特性为遭受外力后会在表面产生电荷。

2.2.2电荷放大器本实验系统采用KD5018型双积分电荷放大器，可以将输入的电荷量转换为相应的电压量进行输出。该型电荷放大器与压电式加速度传感器配合时，可以对机械振动中的加速度量进行测量，在机械、化工、航天等领域有着十分广泛的应用。

2.2.3数据采集卡本实验系统采用NI公司生产的9205采集卡。

2.2.4激光振动测量仪本实验系统采用的激光振动测量仪，可以直接测量并输出振动速度量。

3测试方法及数据处理

3.1测试方法

3.1.1振动速度的间接测量方法本实验中，振动速度的间接测量方法为加速度一次积分测量法。加速度一次积分测量法，是当前振动测试领域较为成熟的一种方法。其测试系统的性价比较高，对测试环境的要求较低，系统的搭建、使用十分简便，测试数据后期的处理方法也十分成熟。

3.1.2振动速度的直接测量方法本实验中，振动速度可以由激光振动测量仪直接测出。

3.2数据处理

3.2.1振动加速度信号的处理实验过程中所测得的振动加速度信号，应先对其进行A/D转换并消除直流分量。消除直流分量之后的信号还应进行滤波处理，滤波的方法有两种：数字频域滤波、时域滤波。本实验中采用数字频域滤波。a消除直流分量滤波之前，首先要消除加速度信号中所包含的直流分量，消除直流分量的方法：先求出N个采样数据的平均值，然后将各采样值进行减去平均值的处理，所得数据即为消除直流分量之后的值。b数字频域滤波在积分之前，还要对消除直流分量之后的振动信号进行滤波处理，本实验中采用基于FFT变换的频域滤波。c进行数字积分对加速度信号进行直接数字积分，得到初步的振动速度信号。数字积分的方法有很多，常用的有梯形法和辛普森法。d需消除趋势项振动测试过程中，受到外界环境温度变化以及其他干扰的影响，传感器会产生零漂、低频性能不稳定等现象。振动测试数据因而往往发生偏离基线的现象，并且偏离基线的程度还会随时间发生变化，这种现象就是趋势项。趋势项是干扰量，需要消除，常用的方法为最小二乘法。对所得到的初步振动速度信号，进行消除趋势项处理，即可得到可用的速度信号。

3.2.2振动速度信号的处理由于激光振动测量仪所输出的信号即为速度信号，无需再进行其他处理，可直接应用。

3.2.3振动烈度计算振动烈度是反应机械设备工作状态的简明特征量，在以上数据处理的基础上，指导学生进行振动烈度的时域和频域计算。

4结论

本文设计了一种振动测试的教学实验，对实验目的、实验内容、实验原理、实验设备、测试方法及数据处理方法进行了介绍。通过本实验，学生可以综合性的掌握机械振动的机理、振动测试的原理、信号采集的方法以及数据处理的相关知识。

参考文献

[1]卢建霞，屠大维，赵其杰，许烁.机械工程测试技术实验教学创新平台设计[J].实验室研究与探索.（04）：183

[2]彭军强，于鸿彬，靳晓曙.机床振动的计算机测量综合性实验设计[J].黑龙江科技信息.2015（35）：158

[3]贺妍，马维金，刘迎各，张纪平.基于时频特征提取与神经网络的齿轮箱故障诊断[J].机电信息.（12）：68

篇2：汽轮机叶轮振动分析论文

汽轮机叶轮振动分析论文

汽轮机是机组的重要组成有些，叶轮在高速的旋转之下会发生振荡，过大的振荡会带来大的噪音，也会影响叶轮和叶片的运用寿命。因此，对汽轮机的叶轮振荡特性进行剖析，不只能够削减汽轮机在工作进程中的损耗，对整个机组的安全安稳工作也具有非常重要的含义。汽轮机的叶轮在高速旋转之下会发生离心力，加上流场不均匀，很简单使叶片的升力发生变化，叶轮受到影响而发生振荡。在叶轮自身固有的频率和激振力的频率一样或许成整数倍的情况下，就会发生共振景象，影响叶轮的正常工作。

1 叶轮核算模型

1.1 叶轮核算模型的树立

这篇文章研讨的叶轮核算模型的建模，挑选选用I-DEAS软件进行模型的树立和功用核算。汽轮机的叶轮建模首要分为两个有些，一个是轮盘模型的树立，另一个是叶片模型的树立。关于轮盘有些的模型制作，经过旋转指令即可建档的制作出来。相比之下，叶片是呈曲面的，空间曲面比较复杂，所以叶片的建模选用的是三维实体扫描仪，合作运用建模软件进行模型的树立。依据非均匀有理样条函数B-rep进行插值，将点阵进行衔接然后构成一个曲面，然后将曲面在建模软件I-DEAS中导入进入缝合，完结缝合后的曲面能够生成一个鸿沟为曲面的叶片实体。在这个实体基础上输入阵列指令，在经过布尔运算终究生成一个汽轮机叶轮的模型。这篇文章研讨剖析的汽轮机叶轮模型如图1（a）所示：

1.2 模型的网格区分

这篇文章研讨剖析的叶轮的轮盘和叶片锻造材料为铝合金，设定密度为2880kg·m-3，叶轮轮盘的弹性模量是67680N·mm-2。对模型进行网格区分选用的软件为I-DEAS软件，设定节点的数量是7590，单元数是28317，在0至980Hz的范围内对模型的模态频率进行核算，再对0至450Hz的`范围内对动态频率进行核算，需要留意的是在进举动频的核算的进程中，要对叶轮内孔和转轴之间的过盈量加以充分的考虑。

2 叶轮的振型和固有频率的剖析

为了能够更加便利明晰的对叶轮的振型进行剖析，咱们采取了剖析振荡类型的办法。如下图2所示：

图 2 模型各阶模态频率和振型的联系图

咱们对上图的成果进行剖析，叶轮的振荡的类型能够总结起来能够分为五种类型：第一种是以轴向A0为振荡方向的振荡类型；第二种是以切向A0为振荡方向的振荡类型；第三种是以改动方法为主的振荡类型；第四种是以切向A1为主的振荡类型；第五种是伞形的振荡类型。叶轮在高速旋转的进程中会发生离心力，在各个期间转速不一样，各阶的固有频率也不相同，叶轮的转速添加相应的其固有频率也添加，固有频率添加的起伏是和转速成正比例联系的。叶轮在不一样转速情况下各阶的固有频率参见下表1所示：

n/（r·min-1） 0 1.0×105 1.2×105 1.5×105

第一阶 5520 5578 5603 5620

第二阶 16053 16334 16421 16589

第三阶 17650 17732 17891 17902

第四阶 17910 18124 18156 18172

第五阶 20985 21143 21329 21586

表 1 叶轮不一样转速下的固有频率（单位Hz）

3 结论

这篇文章对叶轮振荡的研讨，经过的有限元的办法，对叶轮进行建模和模型的网格区分，剖析其振型，对固有频率进行核算和检查得出该叶片具有杰出的刚度，工作安全性和安稳性杰出。对于叶轮在共振时所带来的一系列疑问，能够经过改动叶轮的构造，一起防止在叶轮共振频率的范围内发生激振频率，可有用的处理共振疑问。

篇3：大气压强的创新实验设计分析论文

大气压强的创新实验设计分析论文

摘要：

分析了大学生宿舍空间以及微收纳家具的概念和发展现状，探讨了大学生宿舍和微收纳家具之间的关系，研究了大学生宿舍微收纳家具的设计功能要求、表现形式及理念。指出，微收纳家具营造宿舍空间带来的空间的灵活性，解决了大学生宿舍中空间不足的问题，为大学生提供更大的生活空间。

关键词：大学生宿舍；空间；微收纳家具；设计研究验证

大气压的存在是“大气的压强”一节教学的重要内容，这对帮助学生认识大气压的相关知识有不可缺或的作用．虽然大气压与我们的生活密切相关，但由于空气不像固体和液体那样可以直接视觉或有直接的触觉感受，大气压的存在又不为我们所觉察，这对于刚接触物理的学生来说，认识大气压有一定的难度或疑惑，必须有足够实验和事例来演示说明．因此在“大气的压强”的教学中，通过演示实验和自主性学习体验到大气压强的存在是这节课的重点，也是引导学生体会到大气压强存在的关键．而教材中的演示实验是有限的，能够演示大气压强的实验也不少，但是有些演示实验不是实验过程复杂、效果差，就是成本高，或者费时等等，如马德堡半球模拟演示实验，将两个半球对在一起，然后用抽气机将中间的空气抽出，这就需要较长的时间;由于仪器老化，半球的密封性变差，使得球内的空气也不易抽尽，导致学生在拉球时不用费很大的力就把半球拉开，不能反映大气压有很大压力的物理事实．因此，需要物理教师挖掘实验资源，引导学生到生活中去找原型，用创新的教学手段，展示生动、有趣、明了、简洁的气压应用实例，以加强学生运用所学知识解决实际问题的能力，培养他们的观察能力、动手能力及创新思维．下面介绍几例大气压强的创新实验．

1敞口气球

你看到过气球吹大后，敞着口不变小的情景吗?许多学生不相信是真的，当看到真实情景时，又百思不得其解．实验器材大的饮料瓶(如5升雪碧瓶)、气球等．首先对饮料瓶作一个简单的处理(其处理方法不说同行们一定能从下面的介绍中明白)，然后在气球未吹之前，把气球的顶部向饮料瓶的瓶口灌进去，使气球的大部分进入饮料瓶，再把气球的口反套到饮料瓶的瓶口上．用手握住饮料瓶，现在用嘴对着饮料瓶的瓶口吹气，等气球吹大后，停止吹气．一个气球敞着口不变小的气球就出现在你的面前．学生看了非常好奇，气球吹起来后，必须把气球的口扎紧，气球才能在较长一段时间内不明显变小．现在气球敞着口为什么不变小呢?原来这里巧妙的借助饮料瓶和大气压共同发挥作用，才出现奇特的现象．而学生看到这个演示现象既疑惑又兴奋，这是一个既有知识性，又有趣味性、娱乐性的演示实验，容易形成学生的激情和师生互动，由此产生的课堂教学效果，不言而喻．更令学生疑惑的是，学生并没有发现老师有其他的操作动作，但是，当老师说气球变小，气球真的逐渐变小;当老师说气球停止变小，气球果然停止变小，敞着口保持一定形状鼓着．气球能够膨胀，必须克服橡胶皮的束缚力．因此，吹气就比较吃力．同样，吹大的气球，敞着口不变小，也必须克服橡胶皮的束缚力．靠什么来克服橡胶皮的束缚力，从实验中发现，只有靠负压来实现．怎样产生这么大的负压呢?你应该发现其中的奥秘了吧．不要把这个实验的奥秘直接告诉学生，而是引导他们探究，这有利于调动学生的积极性和创新思维．这个演示实验对讲授高一理想气体变化规律知识点也有一定辅助说明作用．吹大的气球敞着口不变小，其实质是一个平衡问题．密闭在气球与饮料瓶之间的气体遵守玻意尔马略特定律:在密闭容器中的定量气体，在恒温下，气体的压强和体积成反比关系．用玻意尔马略特定律就能轻松的解释，敞着口的气球为何不变小．因为气球虽然敞着口鼓着，但是气球内腔的气体是恒定的一个大气压保持不变，假设气球缩小，那么根据玻意尔马略特定律，密闭在气球与饮料瓶之间的气体体积就要变大，而温度几乎是不变的，则气球外围的气压就会变小，因此气球内、外的气压差就会阻止气球变小，所以在这种情形敞着口的气球不会变小，除非使气球与饮料瓶之间的气体与外界连通．这样把初中物理向高中物理适当延伸，有利于满足不同层次学生的发展需求．

2飞球吸壁

许多玩具是根据物理原理设计生产的，能呈现物理现象和显现物理规律，其巧妙的设计使外观很精美、色彩很鲜艳，呈现的现象非常神奇，对学生很有吸引力，把玩具功能扩展为教学功能，使学生在好奇中学习物理知识．例如，用吸壁球演示大气压的作用．实验器材吸壁球(玩具市场可以买到)．吸壁球的彩色很有吸引力，因为这种球的表面非常特殊，由多种不同颜色的塑料小吸盘组成，塑料小吸盘的弹性非常好．实验方法在讲授大气压强和摩擦力知识点时，用吸壁球做演示实验，对学生也很有吸引力．有些学生可能没有看过这个玩具，先把它向学生展示一下它的外貌，学生对它比较陌生，更不知道是做什么用的．突然把它向黑板抛去，它稳稳地吸在黑板上(如图1所示);再向窗户的玻璃上抛去，它就稳稳地吸在玻璃上，向天花板抛去，它就吸在天花板上．只要是光滑的平面，可以用力直接推上去，也可以向平面抛去(稍有点撞击速度即可)，都能吸在竖直的平面上，吸在竖直平面上的时间跟撞击速度和平面的光滑程度有关．在其他条件相同的情况下，撞击速度较大，吸在平面上的时间较长．这个演示实验学生都能积极参与，便于探究、体验．然后引导学生一起分析实验现象的原理，学生对大气压强知识的消化也就不难了．让学生在“玩”中学，教师指导得轻松，学生学得也轻松．实验现象剖析:当用力把吸壁球抛到竖直的平面上时，由于撞击力的作用，使其中的一个塑料小吸盘内的空气挤出了一部分，塑料小吸盘在恢复形变的弹力作用下，试图恢复原状而使空腔欲变大，这样塑料小吸盘内的气压就要减小为p1，而它的外部大气压p0不变(如图2所示)，内外气压差使塑料小∥盘受到垂直于竖直平面的压力F=(p0－p1)S．设吸壁球与竖直平面的静摩擦因数为μ，那么吸壁球与竖直平面之间的最大静摩擦力为FM=μF=μ(p0－p1)S．刚开始时FM=G(G为吸壁球所受的重力)，由于吸壁球与竖直平面之间总是存在缝隙，外面的空气会不断地通过缝隙进入到塑料小吸盘内，使小吸盘内的气压p1不断变大，随着p1的增大，最大静摩擦力FM逐渐减小，最终当FM接近G时，吸壁球掉落下来．

3一张报纸的力量

报纸是一种常见的学习资料，用报纸做实验器材，对学生来说有特别的.新鲜感，笔者用报纸做实验的接近10个，用报纸演示大气压强的实验就是其中的一例．实验器材几根约1m长的同规格木板条、一张大报纸、小铁锤先把一根长约1m、厚度约5mm、宽约50mm的薄木板条放在平整的桌面上，将木板条的三分之一露在桌子边缘的外边，用小铁锤猛力敲击薄木板条，瞬间薄木板条迅猛向上跳起，薄木板条只是有点受损而并没有敲断．再取一根同样规格的长约1m、厚度约5mm、宽约50mm的薄木板条，放在平整的桌面上，木板条的三分之一露在桌子边缘的外边，再取一张完好无损的报纸，把这张报纸覆盖铺在平整的桌面及木板条上，用手把报纸抹平，使报纸尽可能贴近桌面．然后举起你的右手对准露出部分木板条的一端，用力快速劈下(也可以用小铁锤敲击，如图3所示)，只听“啪”的一声，木板条露出的部分在桌面边缘处折断了，而铺在桌面上的报纸和木板条纹丝不动．精彩的实验效果、鲜明的实验现象对比，不仅给学生留下深刻的印象，而且激起学生强热的探究欲望:为什么报纸会有这么大的压力?原来是大气压在暗中帮了大忙．因为大气压强是每平方厘米1千克(力)，一张报纸上的大气压力非常之大．虽然报纸的上下表面都存在大气压力，但是在极短的时间内要使报纸跳起身来，上表面的大气压力就显现出来了．就好比站在水里的人，他前后都有水的压力，但是要他在水里快速奔跑能做到吗?学生对水里有较大的压力或阻力还是有一定的感性认识的，但对大气压强的存在及其数值较大缺乏认识，这有几方面的原因:一是空气的密度相对于水的密度要小得多，因此人们对空气缺乏视觉和触觉的感受;二是人们一直生活在空气之中，体内、体外都存在气压，随时随地都存在气压平衡状态，所以对大气压的感受认识;三是我们看到的周围物体运动速度都是比较小的，气体的流动又比较快，因而对因运动而表现大气压对物体的作用力就多见了．其实，我们可以用一个简单的方法就能做出类似“一张报纸的力量”的实验．把一个较轻、较大又较硬的薄片沿着垂直于薄片平面的方向突然快速移动，你就能明显感受到大气压力的作用了．我们在给学生演示创新实验的目的，不是完全为了满足学生的感受刺激，而是要用新奇的实验现象吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣，进而使学生全神贯注地投入学习环境中．教师不仅要把演示实验做得精彩，而且实验现象的原理分析明了，使学生理解现象的本质，捷径地掌握新知识，并且在技能上、创新思维有所提高．

篇4：振动压路机液压马达动态压力测试及分析

振动压路机液压马达动态压力测试及分析

在高低两种振幅工况下,对振动压路机液压马达的进出口动态压力进行测试,测试结果表明压力油口的起振压力、工作压力、回油口背压压力、冲击压力变化规律基本相同,工作压力只是起振压力的40%左右,冲击压力则超过起振压力峰值,而泄漏口、轴封内腔处的动态压力在起振与停止时有数个明显的.压力脉冲值.分析认为,在压实工况下,液压马达回油口在压路机振动停止时产生较大冲击力会影响液压系统的安全,应尽量减少冲击压力峰值;泄漏口压力高是油温升高的一个因素.由此,设计出CMS2系列马达,该系列马达排量在32～100 mL/r之间,额定压力17.5～25 MPa,最高压力可达32 MPa,可以承受突变较大的负载,抗冲击能力强,马达使用寿命长,该产品已获得国家专利.

作 者：徐福刚 叶继英 于桂忠 王延民  作者单位：济南液压泵有限责任公司 刊 名：工程机械  ISTIC PKU英文刊名：CONSTRUCTION MACHINERY AND EQUIPMENT 年，卷(期)： 36(3) 分类号： 关键词：振动压路机   液压传动   马达  

篇5：基于虚拟仪器的气动弹性振动测试与分析系统

基于虚拟仪器的气动弹性振动测试与分析系统

针对气动弹性试验的.需要,设计了基于虚拟仪器技术的振动测试与分析系统,主要用于频谱分析、模态辨识和颤振预测.系统的设计利用的是LabVIEW虚拟仪器开发平台及Matlab,内容涵盖振动信号的采集与分析处理.在地面振动试验和风洞试验中的应用实例验证了该套系统的有效性.

作 者：袁锐知 吴志刚 杨超 YUAN Rui-zhi WU Zhi-gang YANG Chao  作者单位：北京航空航天大学,航空科学与工程学院,北京,100191 刊 名：测控技术  ISTIC PKU英文刊名：MEASUREMENT & CONTROL TECHNOLOGY 年，卷(期)： 29(6) 分类号：V215.3 关键词：气动弹性   模态辨识   颤振预测   虚拟仪器  

篇6：高中化学实验设计与教学创新论文

【摘要】化学实验是化学教学以及化学学科中极其关键与重要的组成部分。通过对中学化学实验教学的现状进行分析，强调化学实验创新与改进的必要性，阐述化学实验创新的基本原则，并且以具体的实验改进案例进行说明。通过实验案例改进前后的对比，改进后的实验设计具有更加简化的操作方式以及明显的实验效果。

【关键词】化学实验；创新；设计

【中图分类号】G632【文献标识码】A【文章编号】1674－481035－0083－02

化学学科的形成源于化学实验，实验是化学学科体系的本质所在。通过不断地进行化学实验实践，研究者不断探索和拓展化学学科的研究领域，同时培养和提高自身的研究能力和思维能力。因此，化学实验是化学学科极其关键和重要的组成部分。在如今的化学教学中，尤其是在中学教学阶段，实验教学能够帮助初涉化学领域的学生更好地理解和掌握知识点、锻炼抽象思维能力。因此，对化学实验设计与教学进行创新探讨与研究具有重要的教学意义。

一中学阶段化学实验教学的现状

经过对传统的化学实验课堂教学的观察和研究，发现传统的教学方式仍然在课堂上占据主导地位，主要依赖于教师对实验的亲自操作和讲述，学生只是通过教师的化学实验操作明白了某个规律，在化学实验过程中并没有充分地发挥自主思考能力，成为知识的灌输对象。最终化学实验教学变成与化学教学捆绑在一起的呆板的教学活动。为了更加准确地掌握高中阶段学生对化学实验的学习情况和学习兴趣，以及了解学生主动进行化学实验探究的情况，张英波老师曾经对某一学校的高二年级学生进行问卷调查，随机挑选高二年级不同老师任教的、不同层次的9个班共400名学生参与问卷调查，使调查具有一定的客观性和代表性，随后对调查问卷结果采用SPSS17.0进行数据统计与处理。调查发现，在实验兴趣方面，大部分学生停留在感知兴趣和操作兴趣的表面层次，在遭遇实验失败或遇到异常现象时，学生表现为探究兴趣不会持久，在改进装置并使之微型化方面创造兴趣明显不足。随后，分别对化学成绩不同层次的学生以及不同性别的学生化学实验能力的差异进行检验，发现不同化学成绩和性别的学生的化学实验能力并没有显著差异。目前来看，不论是成绩较好还是成绩较差，不论是男生还是女生，对化学实验创新的认知在兴趣感知、主动思考、动手实施三个层面均存在不足。

篇7：高中化学实验设计与教学创新论文

1．理论与实际结合原则

在化学实验创新教学过程中，一定要突出理论与实际相结合。首先，教师要充分注重基础知识的教学，对实验过程涉及的基本概念、原理要深入细致地分析，使学生充分认识到其对加强基础学习的重要性，为学生进行实验操作打下良好的理论基础；其次，学生在对理论知识进行充分的了解和学习后，对实验创新进行实践操作，同时在操作过程中要注意发现是否存在新的问题、新的实验现象等；最后，在老师的指导下对创新实验实践活动进行分析和总结。通过实践对创新成果进行检验，感悟创新的`价值，增强参与创新设计的积极性，从而使学生的创新意识和创新能力得到发展和提高。

2．安全环保原则

由于化学实验过程中使用的实验用品部分具有一定的危险性，教师在实验之前必须向学生强调具有毒性、易燃、易爆、腐蚀性药品的取用及保存，废物的处理和药品的回收等方面的规范行为，实验教学要注重提高学生的安全意识，同时把环保理念作为实验创新教学的一个重要内容，通过实验教学提高学生的环保意识。

3．效果与效益最优化原则

对化学实验的设计进行创新性改进，一定要注意效果与效益最优化原则。效果最优化即通过实验设计的创新，可以使实验效果更加明显，实验速度更加快捷；效益最优化即通过实验设计的改进可以降低实验的成本，简化实验的过程从而减少实验误差的概率，因此在改进、优化实验方案中一定要注重改进后实验的效果与效益是否已经最优化。

三化学实验改进与创新的案例

1．浊液和胶体中胶体粒子大小区分实验

在必修一胶体的性质探究实验中，有浊液和胶体中胶体粒子的大小对比实验，通过前期的理论学习，学生已经对实验目的有了一定的了解，即此实验是为了证明浊液中胶体粒子大，胶体中胶体粒子小。教材中，对Fe（OH）3胶体和泥水进行过滤，观察现象。实验装置包括带铁圈的铁架台、漏斗、烧杯、玻璃棒、滤纸等，实验过程中总共需要过滤两次，通过两次过滤实验来辨别浊液中和胶体中的胶体粒子大小，但是实验过程中仪器笨重，操作麻烦。在经过改进后的实验设计中，整个实验过程只需要三张滤纸即可完成实验过程。具体操作过程：把三张滤纸叠放，用滴管吸取泥水滴在叠放的滤纸上。实验现象：在最上层滤纸上会有固体小颗粒，而第二层上对应位置没有固体颗粒，只是呈湿润状。实验说明：浊液中的粒子不能透过滤纸。接下来，在滤纸的另一位置滴上几滴Fe（OH）3红褐色胶体，会看到在第二层甚至第三层滤纸的对应位置都有红褐色，说明胶体中的胶体粒子透过了滤纸，从而验证了浊液中粒子比胶体中粒子大的事实。经过实验设计改进前后的对比可知，改进后的实验设计当中运用到的实验器材简化了许多，操作起来简单方便，实验对比效果也更加明显。

2．化学能与热能的相互转换实验

在必修二中的化学能与热能相互转换章节中，通过对Ba（OH）2·8H2O＋NH4CL的化学反应实验现象进行观察，证明该反应过程吸收了热量。教材上的实验操作：将两种晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的玻璃片上。在快速搅拌以后，提起烧杯可以发现玻璃片和烧杯底部粘在了一起，同时烧杯上的水滴变成了冰状物。通过实验现象分析可知，由于实验过程中烧杯中的化学反应吸收了大量热量，从而使水滴结冰，因此也可以证明该实验为吸热反应。但是在实际操作当中发现，如果搅拌时烧杯有所滑动，或者室温较高，玻璃片与烧杯底部往往粘不起来，针对此问题对实验设计进行了改进。改进设计：将实验过程中玻璃片上的水滴换成冰醋酸再进行实验操作，多次实验现象发现将水滴换成冰醋酸后烧杯和玻璃片更加容易进行黏合，因此实验效果更好，这是由于冰醋酸的熔点比水高（16.6℃），在吸热的过程中更加容易结成冰状物。因此，在很多实验中如果对实验材料进行稍加改进，实验难度会降低，实验效果会更好。

四结语与建议

在中学的化学教学中，通过化学实验实践操作很好地培养了学生的动手能力和创新精神，因此化学实验在学生的学习过程中占据重要的地位。然而在目前的中学化学教学过程中，实验的优势作用并没有得到很好的发挥，因此化学实验在设计和教学中还具有相当的创新优化潜力。同时，随着教育体制改革的不断推进，未来的化学教育体系会越来越注重学生的实验动手能力和创新精神的培养，对广大教育工作者会提出更高的要求，而未来的实验创新设计应当以挖掘课程资源为基础，以化学实验的教学观念、教学目标、实验过程、实验教材和实验评价五个方面为主要着眼点进行教学理论与设计创新，同时在实际的教学过程中应当加强学生的主导地位和主动学习的能力，如设计良好的探究式教学情境，激发学生的探索欲望和创造能力，同时要鼓励学生的各种发散性思维和想法，并在有条件的情况下一起进行探究式活动。相信通过老师和学生的共同努力，化学实验在设计与教学上的创新发展必定能取得很好的成果。

参考文献

［1］黎晓霞、蔡河山、易芬云.化学实验教学改革的研究与探讨——以分析化学实验为例［J］.广东化工，（3）：37

［2］秦于章、代旭娅、郑云祥.中学化学实验创新教学研究［J］.中学生数理化（学研版），2015（5）

［3］刘芳红.新课程背景下的中学探究式化学实验教学策略的研究［D］.西北大学，

［4］张英波.高中化学实验教学创新研究［D］.河北师范大学，

篇8：氮气泡沫调剖优化实验设计分析论文

氮气泡沫调剖优化实验设计分析论文

1利用实验设计方法优化影响氮气泡沫调剖的参数

涉及到多因素时，各因素不仅各自独立起作用，而且还彼此影响，相互结合起来对目标变量起作用，即不仅各因素水平改变时对试验指标有影响，而且各因素的联合搭配对试验指标也有影响。因此必须在单因素分析的基础上，利用实验设计方法进行多因素分析。本文以西达里亚油田为例，在单因素分析的基础上，选定注入时机为77%，将主段塞分为三小段塞间隔30d注入。根据油田实际情况利用实验设计方法（DOE）选取表面活性剂质量和浓度、气液比、段塞PV数作为优化参数，选择增油量作为目标函数，段塞组合的基本注入参数，基于单因素分析法得到的的各变量范围确定了优化设计时各参数的取值范围。三变量三水平共27种组合，在DOE软件中通过选用高斯方法可以获取13种典型的方案组合，不同组合方案，模拟累计增油量和模拟截至时含水率下降值。由表3可以看出方案6的增油量最高，即为方案6的调剖效果最好，此时主段塞表面活性剂质量浓度为0.75%，气液比为1.5：1，注入PV数为0.15PV。因此在考虑多因素交互作用时，并不是某个变量值越高越好，必须利用试验设计方法得到多个组合方案后再从中进行优选。刚开始注气时进入地层的氮气对地层平衡产生了影响使得含水率出现波动，此时生成的泡沫质量一般，气体上覆至高构造部位后增加了油藏内部的弹性能，使得产水量增加，含水率上升。随着注气的继续，一部分气体随液产出，地层条件逐步趋于稳定，氮气与表面活性剂溶液混合形成的高质量氮气泡沫开始发挥主导作用，调剖封堵高渗透层使井组含水率下降，在停止注剂一段时间后，泡沫逐渐破灭，泡沫质量降低，调剖效果开始减弱，使得井组含水率开始缓慢上升，这些因素使得含水率曲线呈一“V”字形。

2增油量公式回归

利用DOE正交试验设计软件对不同参数组合得到的.增油量计算结果进行回归分析，得到增油量计算公式为：Q=-692.4315+1425.7105×X（1）+8849.346×X（2）-5132.9525×X（3）-249.292×X（1）×X（2）-1915.98×X（1）×X（3）-4502.28×X（2）×X（3）-747.078×X（1）2-2742.1405×X（2）2+21174.05×X（3）2（1）数值模拟结果和公式回归公式计算结果关系曲线，数模结果和公式计算结果对比表，二者很接近。计算结果最大相对误差2.387%，13个方案平均相对误差1.154%，表明回归得到的增油量计算公式精确度较高，实用性较强。再次改变注入参数时不必利用CMG软件进行模拟

3参数显著性分析

方差分析法是利用数理统计中F检验法判断各因素对试验指标影响的显著程度和可信程度。利用F分布表确定的临界值，通过比较计算出各因素F值与临界F值，判定各因素对评价指标的影响是否显著：大于临界值时影响显著，小于临界值时影响不显著。进而确定影响评价指标参数的主次顺序。利用DOE试验设计软件对注入参数进行多因素方差分析，可以快速的得到各因素的F值。检验水平α取为0.05时，临界值F为10.13。因此可以看出表面活性剂质量浓度对累增油量有影响但不显著，气液比对累增油量影响高度显著，注入段塞尺寸对累增油量影响但显著性不大。根据F值的大小，判断出各注入参数对累增油影响的程度大小依次为气液比，注入段塞尺寸和表面活性剂质量浓度。

4结论及建议

（1）运用实验设计对影响氮气泡沫调剖的多参数进行优化设计，在考虑多因素交互作用时，并不是某个变量值越高越好，必须利用实验设计方法得到多个组合方案后再从中进行优选。

（2）优化设计回归的增油量方程有很高的精度，通过数值模拟结果和回归公式计算结果对比，优化设计所得到的方程平均相对误差为1.15%。再次改变注入参数时不必利用CMG软件进行模拟计算，可直接通过公式计算，这将节省大量工作时间提高工作效率。

（3）实验设计和响应面方法可以克服传统方法无法确定因素间交互作用的局限性，优化油田开发方案。

篇9：4S280 马铃薯振动挖掘机牵引阻力的测试分析

吴海平, 侯建丽, 郝琴, 王玉顺

(11 山西农业大学工程技术学院, 山西太谷030801 ; 21 山西省农业机械化学校汽车工程系, 山西平遥031100 ; 31 中国移动通信集团山西有限公司晋中分公司, 山西晋中030600)

摘 要: 振动挖掘铲可大幅降低其入土阻力, 4S280 马铃薯挖掘机采用铲筛一体的振动式结构。为了探知振动铲筛 的实际降阻效果, 设计了动态测试装置, 并进行了几种不同作业状况下的牵引阻力测试。结果表明, 铲筛振动状态 下可显著降低挖掘作业时的机具牵引阻力和拖拉机牵引功率; 低速作业时作业速度变化对振动挖掘铲作业的牵引阻 力影响不大; 机具挖掘深度增加时, 拖拉机牵引阻力和牵引功率会明显增大。

关键词: 马铃薯挖掘机; 振动铲筛; 牵引阻力

中图分类号: S22517 文献标识码: A 文章编号: 167128151 0420351204

Experimental Study on Traction Resistance for 4S280 Potato Shaking Digger

WU Hai2ping1 , HOU J ian2li2 , HAO Qin3 , et al.

( 11 Col lege of Engineering and Technology , S hanx i A g ricul tural Uni versi t y , Tai gu S hanx i 030801 , China; 21 School of S hanx i A g ricul tural Mechani z ation , Pi ngy ao S hanx i 031100 , China; 31China Mobi le Grou p S hanx i Co. L t d. , J inz hong B ranch , J inz hong S hanx i 030600 , China)

Abstract : To reduce the soil resistance of the digger , the st ructure of integrated vibrating shovel and sieve is adopted for 4S280 potato digger. In order to ascertain the actual effect of resistance variation of the shaking digger , the test de2 vice was designed and the draf t force was measured in different working conditions. Result s showed that the digger draf t and drawbar horsepower were reduced greatly due to the shovel and sieve shaking. The drawbar resistance did not change much when t ractor worked at low2speed range , and the draf t and power were increased significantly when dig2 ging depth increased.

Key words : Potato digger ; Shaking shovel ; Traction resistance

近年来, 随着农业种植结构调整步伐的加快, 我国马铃薯种植面积呈不断上升的趋势, 对马铃 薯收获机械的需求日益增大。然而现有马铃薯收 获机具大多采用固定式挖掘铲, 牵引阻力和牵引 功率消耗过大, 中小型作业机组常常表现出牵引 力和牵引功率不足的情况[ 1～5 ] 。因此, 开展马铃 薯挖掘收获时的减阻降耗相关研究, 探索出马铃 薯收获时减阻降耗的有效途径和方法, 对于提高 我国马铃薯机械化收获水平和机收效率, 减少作 业成本和降低作业能耗, 减轻农民的劳动强度, 增加农民收入等都具有非常重要的意义。本文对 不同挖掘方式和工作状态下的牵引阻力进行了测 试分析, 旨在找出牵引阻力的主要影响因素, 为 该类机械的设计、开发和运用提供参考和指导。

1 实验目的与要求

实验的目的`是测试出铲筛一体式马铃薯挖掘 机在不同工作状况下的牵引阻力, 为挖掘铲的改 进和优化设计提供参考和依据。

实验要求测试出挖掘铲在振动和不振动、不 同作业速度、不同作业深度等状况下的牵引阻力 及其变化情况。 2 材料与方法 211 试验场地 试验地土壤为沙壤土, 最大深度为20 cm , 土壤的平均含水量为( 1114 ±112) % , 容重为 (1126 ±0107) g ・cm- 3 , 试验测试区长20 m。 212 实验器材 实验测试机具配置如图1 所示。牵引动力采 用上海- 500 拖拉机, 用黄海- 250 拖拉机与4S2 80 马铃薯挖掘机挂接成为作业机组。 采用ZZLB21 型机械式自记拉力表(如图2 所示) 测试拉力。它是一种常用来测量农业机械 牵引阻力的仪器, 测量范围3 000 kg , 精度2 %。

50 m 卷尺、300 mm 钢板尺、标志杆和秒表 等器材分别用于测试场地的测量、标记、挖掘深 度测量和作业时间测量。

2.3 实验方法

将铲筛状态、机组作业深度和机组作业速度 作为试验因素, 因素水平见表1 。试验采用三因 素完全随机等重复(3 次) 试验。

3 实验数据分析

3.1 图像处理

对试验过程中由摄像机拍得的拉力表示值和 马铃薯挖掘机传动轴转角等视频数据可将其导入 计算机后, 用编写的Matlab 程序进行分析和处 理。也可使用其他具有视频编辑和处理功能的软 件进行图像数据的处理。

本试验的视频数据是使用豪杰超级解霸分解 摄像视频文件后, 目测出各个工作状态下的牵引 力, 利用AutoCAD 软件测量出计算转速时所需 的角度值。

试验中利用摄像机拍摄的数据有两种, 一种 是牵引力表盘显示值, 通过人工读取拉力表盘图 片即可获得相应数据。第二种是挖掘铲传动轴转 速, 它的读取是通过在AutoCAD 里面插入所截 取出的相邻的两张图片量取转过的角度通过计算 得出转速。

3.2 数据处理

马铃薯挖掘机牵引阻力是指拖拉机牵引马铃 薯挖掘机时所克服的机具阻力, 不包括作业机组 的拖拉机行走阻力。因此, 实际的马铃薯挖掘机 牵引阻力应该是用牵引机组作业状态时的拉力表 显示值, 减去相同速度情况下机组非作业状态(挖掘铲处于未入土的悬挂状态) 拉力表显示值。

挖掘铲传动轴转速的计算是先对摄像机拍摄 下有转动指针标记的转动图像按先后时序进行图 像截取, 然后测量出相邻图片之间指针的角度差, 根据摄像速度即可计算出指针转速, 也即传动轴 转速。摄像时图片的拍摄速度是30 帧・s - 1 , 因 此生成图像序列的相邻两张图片的时间间隔为 1/ 29 s。用相邻两帧图像的指针角度差除以1/ 29 s 就是指针旋转的角速度, 再除以360 (或2π) 即 为指针每秒的转数[6～10 ] 。

3.3 阻力状况分析

将不同作业状态下测得的牵引阻力数据运用 Matlab 软件绘制成曲线图即可直观显示出马铃薯 挖掘机牵引阻力状况。 1) 挖掘铲不振动, 作业深度相同状态下, 挖 掘机牵引阻力随作业速度的变化情况。 由图3 牵引阻力曲线可以看出: 挖掘铲不振 动, 作业深度相同状态下, 挖掘机牵引阻力随作 业速度的增大而增大。曲线的波动主要是由于挖 掘铲筛上崛起物后移时不顺畅, 常在铲筛面形成 堆积、壅塞后再离开筛面, 牵引阻力值便出现大 幅波动。

2) 作业深度和速度相同状态下, 挖掘铲不振 动和振动时的挖掘机牵引阻力状况。 由图4 牵引阻力曲线可以看出: 在作业深度 和速度相同状态下, 挖掘铲振动时的牵引阻力远 小于不振动状态下的牵引阻力。而且铲筛振动时, 铲筛面上的崛起物能及时顺畅地向后输送和土壤 的筛分, 因此牵引阻力的波动起伏范围也明显小 于铲筛不振动时的波动。

3) 挖掘铲振动, 作业深度相同状态下, 挖掘 机牵引阻力随作业速度的变化情况。 由图5 的牵引阻力曲线可以看出: 在挖掘铲 振动, 作业深度相同状态下, 作业速度不同时, 牵引阻力不同。振动挖掘铲筛的牵引阻力会随着 作业速度的增大而增大, 但增幅要比铲筛不振动 时小的多。牵引阻力曲线有一定幅度的波动, 但 与挖掘铲筛不振动时的情况相比, 波动情况要平缓的多, 表明作业过程中牵引阻力有幅度不大的 一些变化, 且变化的值较小。

4) 挖掘铲振动, 作业速度相同状态下, 挖掘 机牵引阻力随作业深度的变化情况。 图6 的牵引阻力曲线表明: 挖掘铲振动, 作 业速度相同状态下, 作业深度不同时牵引阻力不 同。作业深度增大时牵引阻力会大幅增加, 并且 牵引阻力数值的波动也会增大。可见作业深度对 挖掘铲筛牵引阻力有很大影响。

4 结论与建议

4.1 结论

初步的实地试验测试表明:

1) 铲筛振动状态下可使挖掘马铃薯作业时的 牵引阻力大幅减小, 从而可大大降低拖拉机的牵 引功率。

2) 在较低作业速度情况下, 作业速度变化对 振动挖掘铲作业的牵引阻力影响不大。

3) 挖掘深度对振动挖掘铲作业的牵引阻力有 明显影响。随着作业深度的增加, 牵引阻力会明 显增大。因此, 用振动挖掘机进行马铃薯收获作 业时要充分掌握好挖掘深度, 以免拖拉机牵引功 率的过多消耗。

4.2 建议

1) 进行铲筛一体的振动式马铃薯挖掘机牵引 阻力测试过程中, 发现铲筛振动时, 拖拉机也发 生强烈振动, 极易引发拖拉机的损坏和驾驶员的 身体损伤。因此, 建议进行与此相关的减振研究。

2) 由于条件所限, 我们只初步试验测试了一 种土壤状况下, 振动状态、作业深度和作业速度 等小范围变化时对牵引阻力的影响, 而振动频率、振幅和振动方向等因素的影响尚未涉及。因此建 议下一步应进行多种土壤状况下, 针对更多的影 响因素进行大范围的试验测试与分析。

参 考 文 献

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[ 3 ] 金诚谦, 吴崇友, 王焕然. 块茎类作物机械化收获需重点解决的技术问题[J ] . 农业装备技术, 2006 (3) : 15217.

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[ 10 ] 余成波. 数字图像处理及MATLAB 实现[M] . 重庆: 重庆大学出版社, : 2232269. (编辑: 马荣博)

篇10：环境教育在化学实验设计的对比分析论文

自从环境问题出现以来，全球性环境问题逐渐受到人们的重视，人类渐渐深刻地认识到了人与环境的相互依赖以及生态环境遭到破坏会对人类所造成灾难的严重性，因而向全人类传达环境保护理念就显得至关重要，环境教育正是在这样的处境下应运而生并迅速被支持和推广，同时，化学教育成了生命科学、能源科学与环境科学的重要领域，其在提高人们的生活质量、解决日益严重的环境问题、促进人与自然环境的和谐相处等多方面有着重要的作用和影响。

1高中化学教材中涉及环境教育的目的

在新的课程改革中，将环境教育纳入高中化学教材中，以课堂教育的方式提高学生的环境理念和环境保护意识已是现代素质教育的基本要求，在化学教学中开展环境教育，目的是让学生悉知化学教育与自然环境之间的微妙联系，学会用化学实验的方法进一步探究并解决环境教育中存在的与化学相关的问题，对增强学生环保能力及社会责任感有非常重要的实践意义，可以让学生在化学实验过程中切身体会到不注重环保的后果会何其严重，让学生由学习而感悟，最终努力积极的加入环境保护的队伍中，为生态环境的可持续发展贡献自己该有的力量，这是作为一名高中学生，我本人对高中化学教材中涉及环境教育目的浅显分析。

2分析高中化学教材中的环境教育

目前，人民教育出版社、山东科学技术出版社和江苏教育出版社此三个版本的高中化学教材中涉及环境教育的内容都比较丰富，应用了大量的图片、表格、调查研究和课后习题等方式进行环境教育的内容细化，化学学科与环境教育内容相互联系，相互渗透，并且环境科学和技能培养的知识占有一定量的比重。能否在高中化学教学中将环境教育落到实处，将化学学科和环境教育有力地连接起来，并能产生切实增强学生环保意识的作用，关键还是在于化学课堂教育的成效，以化学课堂教育为基础，以增加环境教育为主要内容的化学选修课为主要渠道，再结合相应的环保社会实践活动和成立内容多样的环境保护兴趣小组来组合进行环境教育，这是目前化学教育中环境教育的主流教育理念。高中化学教材中环境教育的内容比较务实，能让学生通过化学实验的观察研究，触发学生关于环境保护的强烈感知和意识，能使学生意识到化学工业和环境污染给自然生态环境带来的严重伤害，更能激发学生强烈的社会责任感和主人翁意识，由此循序渐进的为学生介绍绿色化学，从而凸显化学学科与环境教育的关系，以及化学学科与环境保护之间的联系。

3高中化学实验设计与环境教育的联系

在高中化学学科中，化学实验一直以来都是学生最感兴趣的内容，这一点毋庸置疑，学生不管对化学学科有没有兴趣，对化学实验绝对兴趣盎然，化学实验环节作为化学学科中具体化学反应的直观展示，能较好的引起学生对化学的学习兴趣，能促进学生更直接地理解化学反应的原理，能有效加深学生对化学学科相关知识点印象，这单纯对化学学科知识教育来说是比较科学的教学手段，而通过化学实验为学生传达环境保护的教育理念，也是在环境教育的`基础上，用化学实验的手段来实现的。比如做有关化学有害气体产生的实验，在化工厂里某个生产环节会产生较多的臭氧，而臭氧对自然环境的破坏有多严重学生心里的概念是模糊的，而化学实验恰好可以直观的为学生展示臭氧对环境的伤害具体严重到何种程度，即化学工厂产生的越来越多的臭氧会逐渐使全球变暖，全球气候变暖将会导致极地冰川融化，当今，全球气候变暖已经使北极部分冰川融化，这将对极地动物，尤其数量不多的北极熊带来灭顶之灾，而自然环境和生态环境是人类赖以长期生存的场所，自然环境和生态环境遭到破坏最终会给人类带来无法预计的损失；当前，随着工业经济的崛起，也加剧了化学工厂的兴建，在国家各级政府的监督与督促下，化学工厂新建需要满足相对多的条件，国家环保部门也比较重视化工厂与环境保护之间的问题，尽管如此，有些化工厂在通过不断的整改建成以后，生产过程中总是难免有伤害环境的情况，况且部分化工厂根本就不符合国家兴建及生产要求，我们不难见到，在有些远离城市的偏远地区，经常会有散发着难闻气味的臭水沟，水的颜色通常是彩色的，若这些工厂坐落位置靠近饮用水源，那其排污必然会影响到居民的饮水质量，试想其后果会怎样的严重，况且这样的实例以前层出不穷，引用水源遭到污染直接影响人类健康，而从自然生态的角度，化工厂的污水流入江河湖海，势必引起水生物的大量死亡和灭绝，如此伤害自然环境和生态环境，影响人类健康的行为千万要不得。诸如此类化学工厂对自然环境和生态环境的伤害情况，都可以通过化学实验得以体现，化学实验可以模拟一个微型的化工厂和微型的自然及生态环境，学生在教师指导下自己动手进行实验，可以直观地看到非标化工厂对自然环境和生态环境的破坏程度，再用实际实验进行同比例思维放大和延伸，就会清楚地意识到环境保护是刻不容缓的事情，化学实验有相对较强的实际性和震撼作用，能让学生学有所得，学以致用，这就使化学实验在高中化学教育中发挥出了真正的教育作用。由此可见，化学实验与环境保护存在密不可分的关系，能在高中化学学习中将其两者进行有效结合，就可以实现提高学生环保意识，促进学生环保观念的教育目标。

4化学实验设计要遵循因地制宜的原则

化学实验教学是高中化学教学能否有效开展的重要保障，更是化学教学不可或缺的方法和手段。随着科技的进步，“绿色化学”逐渐走进人们的视野，成为化学教育中不可忽视的环保理念，时下，与发达国家相比，“绿色化学”教育理念传入国内时间尚短，还未能达到完全普及。又根据我国各地区经济发展状况不一，化学实验教学现状区别明显，所以，经济条件良好的地区，相对完善的化学实验配备保证了相应的教学质量，而经济条件落后或偏远的地区，教学设施的缺乏导致学生很少有化学实验实践机会。针对经济相对落后，教学设施不完善的地区，在化学实验设计中可以采用简易装置来替代专业的化学仪器开展实验。生活中可用做化学实验的简易装置很多，通常都是些废弃了的可回收利用的物品，例如：废弃电池、药品的塑料盒包装、医院用过的输液管以及输液瓶和注射器等，教师可以指导学生收集简易装置，经过消毒之后，学生自己动手制作实验装置，这样就可以满足一些基本化学实验的要求，学生能亲自操作实验的目标也得以实现。况且，收集制作简易装置的过程，能激发学生的实验性趣，培养学生的动手实操能力，促使学生节约资源，使学生形成良好的环保意识。

5现行三个版本化学教材中实验内容的分布对比情况

现行三个版本的高中化学教材中人民教育出版社出版的化学教材中设计的化学实验个数最多，而山东科学技术出版社出版的化学教材中所设计的化学实验个数最少，此二者之间对比差异较为明显，而人民教育出版社和江苏教育出版社出版的高中化学教材中化学实验的个数比例相差不大。化学学科中的每一个化学实验都是在化学理论基础上，对理论知识的实训操作演练，实验的过程即主观知识客观化的过程，充满了实践意义，使理论与实际相结合，使化学学习与化学实验相互辅助，相互促进，以达到促进学习的目的。不仅如此，每一个化学实验的过程都是学生对自然的探究过程，甚至会延展至无数个探究过程，利用学生积极思考，富有创新及动手能力的优良特质对学习内容进行无限扩展，并乐于探究科学的真相，如此，将会促进学生科学素养的有效提高，这也符合新课标下提高学生素质教育的基本要求。

篇11：环境教育在化学实验设计的对比分析论文

因化学学科的特点，决定了其在环境教育中有着重要的作用，同时也决定了新课标以高中化学教材作为环境教育载体所具有的现实可操作性，这是其他学科无以媲美的。目前三个版本的高中化学教材在编写内容上都是依照新课标要求进行编写的，都是为了尽可能的体现新课标的主体思想，而环境教育是新课标必修模块中的重要内容，所以此处就针对不同版本高中化学教材中环境教育在化学实验设计中呈现形式进行分析。

（1）各版本高中化学教材中环境教育内容呈现形式的分析通过对比分析可见，三个版本的高中化学教材中环境教育的内容都以丰富的栏目来呈现，但是栏目数量却存在较大差异，其中人教版应用的栏目数量最多，而鲁教版应用的栏目数量最少，通过对比可以见得，其中人教版教材在扩宽学生环境知识面上的作用要优于其他两版。同时，人教版教材应用了相对较多的“实验类”栏目来进行内容呈现，这类栏目有很强的实践性，可以引导学生通过化学实验来研究实验现象，探究科学的真谛，同时培养了学生的实践操作能力和积极思考能力。

（2）创设环境教育情境任何学习只要在有意义的学习情境中进行就会变得有效，知识具有情境性，也正是情境中通过对话和合作产生的，只有呈现在情境中的知识，才能与学生产生认知需要的共鸣，才能有效扩宽学生的思维，培养学生形成独特的见解，促使学生用化学的思维和方法去正确认识和解决环境问题。通过对三个版本教材的对比分析可见，人教版和苏教版高中化学教材中都应用了环境教育情境创设的方式来呈现环境教育内容的，而在情境设置上，两版教材都比较注重环境教育情境设置的真实性、直观性和可操作性等，这即符合新课改的要求，又能实现新课改的教育愿望。

7高中化学学习在环境保护中的实际应用

“学以致用”是教学目标的重点之一，将学识灵活合理的应用在实际生活中，这是教育部门对学生的基本要求，学与用本是一个不可分割的整体，“学以致用”不但可以加深学生对知识的理解，而且能将知识的作用进行有效发挥。通过化学理论学习与实验操作，再结合实际，就可以将环境保护的理念落到实处。比如用“绿色化学”的环保理念，对化工厂的污水问题进行分析和解决，首先要明白污水的危害、当今化工厂污水的处理方法以及污水的处理与环境保护之间的关系。实际证明，经过多次处理的污水，氮和磷的含量依然很高，直接在自然水域中排放，将会带来赤潮，直接饮用的话，可能会造成人体中毒现象，这都是严重危害人类生命安全的。而将化学的学习内容贯穿在化工厂污水处理的问题中，可以从原理上寻求问题的解决方式，将问题科学合理有效的进行解决。

8结语

新课改实施以后，不同版本高中化学教科书中都比较重视化学实验向微型、生活、清洁、简便、有趣等趋势靠拢，这样教师就可以在化学教学中实时穿插环境保护的理念，将化学教学和实验设计进行有效结合。化学实验设计中学生的职责是积极思考，努力探究科学真相，将学习的热情积

极投入到实验中，在实验中重视环保教育，要以身作则践行环境保护的理念，要逐步建立强烈的社会责任感，以做一个有益于社会可持续发展的良好公民为己任而不断学习，不断实践。

篇12：航空机载温度传感器振动特性分析论文

航空机载温度传感器振动特性分析论文

摘要：文章采用有限元仿真分析软件ANSYS对某型航空机载温度传感器在随机振动载荷下的应力状态进行有限元分析，从而完成对结构的可靠性评估。根据有限元和随机振动相关理论，结合仿真分析结果，该型温度传感器在承受规定的随机振动载荷时，安全系数高，该结构具有足够的抗振强度，结构可靠性稳定。

关键词：温度传感器；随机振动；有限元仿真；ANSYS

1概述

航空机载传感器所经受的工作环境极为恶劣，在相当短的时间内会经受相当大的随机振动载荷，从而引起很大的交变应力，振动疲劳损伤非常严重[1]。因此，在产品设计阶段，采用随机振动理论对产品及各零部件结构进行振动特性仿真分析，找出各设计参数对产品性能的影响规律，并采取相应的改进措施，优化产品的结构，提高产品的结构稳定性，保证传感器在整个任务阶段不出现疲劳破坏。文章针对某型航空机载温度传感器进行了基于ANSYS的有限元振动疲劳仿真分析。通过计算随机振动的峰值应力值来对结构的可靠性进行考察，通过在共振频率点的应力响应来计算随机振动的峰值应力，比较峰值应力与材料的屈服极限的大小来考察结构的可靠性[2]，判断结构的抗振强度及薄弱位置，以确定结构设计方案的优劣，为结构进行改进和提高结构的可靠性提供依据。

2温度传感器产品概述

2.1产品功能

传感器安装在燃油控制装置壳体内，用于测量流经燃油控制装置内的计量燃油温度，并将燃油温度信号转变为电信号输送到电子控制器。

2.2产品组成

传感器主要由感温元件（1）、外壳（2）、套管（3）和盖（4）等构成。

3振动特性仿真分析

3.1有限元计算前处理

3.1.1有限元模型的建立

根据温度传感器的设计图纸、装配关系和CAD数字样机建立有限元模型，对不影响产品结构强度的刻字、导线、装配螺纹等特征进行简化，对其他特征进行详细建模。传感器几何形状较为复杂，为保证足够的`分析精度，重要部位尽量细化网格，共划分了41023个单元，72901个节点。

3.1.2传感器材料参数的设定

传感器的套管、外壳、盖等零件材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti。

3.1.3传感器约束设定

根据实际安装情况，传感器通过外壳零件上的安装螺纹与燃油控制装置壳体上的安装孔相连，因此需对安装螺纹面施加固支约束。

3.2有限元计算结果及分析

3.2.1模态分析

模态分析用于确定设计中结构或部件的振动特性，即计算固有频率及振型。它是瞬态动力学分析、谐响应分析、谱分析等更详细的动力学分析的起点。文章基于有限元法的线性振动理论，应用ANSYS软件模态分析中的子空间法（SubspaceMethod）[3]，对传感器结构的前6阶振动特性进行分析，计算结果如表2所示。从总体来看，传感器的固有频率较高，各阶固有频率均在Hz以上，即当产品所承受的振动载荷频率在2000Hz以内的振动载荷时，不会因发生共振而导致结构破坏。

3.2.2随机振动分析

随机振动分析也称功率谱密度分析（PSD），属于一种概率统计分析。功率谱密度是结构对随机动力载荷响应的概率统计，后处理结果为功率谱密度-频率关系曲线。有限元随机振动分析就是建立在对结构进行振动分析得到结构的各阶振型和固有频率的基础上，进一步根据所给的加速度功率谱求出结构在这些随机激励下的位移响应和应力响应。文章利用ANSYS软件对传感器进行随机振动特性进行仿真计算[4]，通过对响应的分析为结构可靠性设计提供理论依据.

4结束语

文章利用仿真分析软件ANSYS对某型温度传感器的振动特性进行了分析和校核，以确定产品结构的可靠性，得到以下结论：

（1）传感器的固有频率较高，前6阶固有频率均在2000Hz以上，因此当产品所承受的振动载荷频率在15Hz～2000Hz以时，不会因为共振而产生结构失效的可能。

（2）传感器按功能振动谱承受沿三轴向的随机振动载荷时，其应力水平和变形量都非常低，屈服安全系数均在44以上，振动载荷对传感器结构可靠性影响不大，因此该结构具有足够的强度。

参考文献:

[1]姚起杭.姚军防止结构振动疲劳的设计技术[J].飞机工程，，3：9-11.

[2]郭建平，任康，杨龙，等.基于MSC.Fatigue的电子设备随机振动疲劳分析[J].航空计算技术，，28（4）：48-50.

[3]黄康，仰荣德.基于ANSYS的汽车横向稳定杆疲劳分析[J].机械设计，2008，25（12）：66-68.

[4]徐灏.疲劳强度[M].北京：高等教育出版社，1988.

篇13：小学科学教学实验设计的依据和方法论文

小学科学教学实验设计的依据和方法论文

小学科学教学主要是为了提高学生的科学素养，培养学生自主学习、探究能力，观察实验是学生科学认识的基础，能够全面提高学生各方面能力。小学科学教师在设计观察实验中，要明确所依据的是什么，实验方法又是如何确定的。保证观察实验设计的有效性，进而提高学生学习效率。

一、小学科学教学观察实验设计的作用

教师对小学生展开科学教学活动中，使用观察实验设计，主要目的是培养学生自主学习探究能力，给学生充分的发展空间，观察实验设计对小学科学教学具有一定的辅助性。在素质教育背景下，要求教师在对学生展开科学教学活动中，注重与实际生活相结合，教师在实际教学中，注重引导学生主动去观察生活周围的环境，使小学科学观察实验没有固定的要求，也不需要专业的实验仪器。小学科学教学观察实验能够打破以往的教学模式，有效改变了课堂教学以教师为中心的教学模式，教师不再只是凭借教材对小学生展开教学，观察实验能够突出学生的主体地位，有效改变学生被动接受知识的状态，使学生能够在实验观察中，提高自主学习能力，学生有充足的时间去思考，发散学生创造性思维，对学生日后的发展具有积极的促进作用。在教学小学科学中，存在客观事实与科学经验事实两种概念，客观事实是科学经验事实的基础，在开展实验中，要有一定的客观事实作为理论基础。观察实验能够有效证明客观事实的合理性，教师在组织学生进行观察实验中，能够通过实验的结果证明客观的理论，进而提高学生的认知水平，充分调动学生学习的积极性，使学生将掌握的知识能够有效运用到实际生活中。

二、小学科学教学观察实验设计的依方法

1.寻求因果关系的观察实验设计

世间万物有因必有果，自然界的一切事物都存在着一定的联系。因此，教师组织学生进行观察实验中，可以通过寻求因果关系展开教学。寻求因果关系的观察实验设计可以依据科学归纳法，在实验中有效进行归纳总结，能够验证客观事实的理论基础。例如，教师在教学《周围的空气》中，不需要专业的实验仪器，教师准备透明塑料袋、扇子、气球、海绵、粉笔、土块、碎砖块、水槽、矿泉水瓶、塑料吸管、大烧杯、锥子即可。第一，采用求同法。教师为学生创建不同的情境，会形成多种实验现象，以便学生进行观察，然后根据实验现象，去验证客观科学理论知识的准确性。在这一过程中，教师能够对学生进行有效指导，通过对实验现象的观察，并做出有效的归纳总结，培养学生具有一定的推理能力，进而使学生对科学知识有一个认识的过程。第二，采用求异法。在进行实验过程中，可以利用不同的实验进行比较，进而验证哪些因素对实验产生作用，然后，将多种实验作对比，进而获得相关结论。第三，采用共变法。要在共同环境下，对其产生的影响，进而判断存在的因果联系。在采用此类方法中，需要教师组织学生进行小组实验，统一完成进而获得结论。

2.验证因果关系的观察实验设计

在验证科学理论知识的因果关系中，所依据的'是客观事实。在寻求因果关系基础上，采用演绎法展开实验教学。利用归纳法，得出相关的理论知识，使学生对科学知识具有一定的认知。采用演绎法，是以基本的科学结论为基础，从而开展实验活动，进而对其展开验证。例如，教师在教学《电磁铁的磁力》这一实验中，准备若干电池、两根带有绝缘层的导线（粗细各一根）、大小铁钉、若干回形针。在验证电磁铁磁力大小与哪些因素有关中，教材给出的结论是磁性大小与电池节数有关，电池节数越多，磁性越强。根据这一结论，教师可以组织学生进行分组实验，每组所使用的电视节数不同，然后根据每组实验的现象，验证相应的结论。学生在具体实验中，能够清楚感受到实验的变化，并能更好地理解科学基本结论，提高学生自主学习能力以及探究能力。

3.充分调动学生的知觉系统

教师在开展科学观察实验中，一定要注重调动学生的知觉系统，使其能够更好地感受实验过程，并激发学生的积极性。学生在对实验进行观察中，充分调动良好的知觉，对实验具有整体的感知。保证学生能够更好地理解实验的内容，进而提高学生对实验的兴趣，培养学生自主学习能力。在此过程中，主要采用的方法如下：第一，在具体进行实验设计中，教师要将实验对象不断进行放大，使学生有针对性地感受实验对象的相关特点；第二，学生在进行实验中，观察对象并不是很清晰，教师要及时将观察对象转为清晰；第三，在实验中教师要注重引导学生进行对比，来获取相关的科学理论，保证观察实验设计的高效性。综上所述，观察实验设计对小学生开展科学教学活动具有重要作用，使学生能够对科学知识有正确的认知，并能激发学生对学习科学的兴趣。通过具体的观察实验操作，学生能够真正感受到相关理论知识的形成过程，有效提高了小学科学课堂教学的质量与学生学习效率，进而推动我国小学科学教育事业的发展进程。

篇14：实验设计在化学教学中的应用论文

实验设计在化学教学中的应用论文

一、实验目的明确，有针对性

化学教学实验的内容、范围和难度等，由化学教学目标所规定。抓住化学教学的重、难点设计化学实验，能丰富学生的感性认识，更好地理解和掌握化学概念、原理和规律。对于通过实验要求学生掌握哪些基础知识、培养哪些技能技巧、哪些方面的能力、明确解决哪些主要问题、突出观察哪些实验现象、重点示范哪些基本操作、应概括出哪些结论，教师在让学生设计实验时要特别清楚，做到心中有数，避免顾此失彼。

二、实验现象明显、形象、直观

现象明显、形象、直观的化学教学实验，能更有效地引起学生的`注意。教师在让学生设计实验时，尽可能地选择那些现象明显、形象、直观的实验，以保证实验所达到的效果。比如说，反应有气泡、有沉淀、溶液颜色发生变化等。实验装置力求简单、整齐、美观。

三、实验内容安全、简洁、可靠

危险而不可靠的实验不仅危害学生的身心健康，而且会对学生心理造成恐惧，从而不敢再去设计实验，动手去做实验。教师在选择、准备和实验操作过程中，应尽量避免使用有毒药品和具有危险性的实验操作，树立安全第一的思想。

四、实验过程、结论具有启发性

所设计的化学教学实验，应该在实验过程中或所得结论中具有一定的启发性，有助于学生对化学教学内容的理解和掌握。教师要善于运用教学艺术，将讲与演示有机结合起来，启发学生积极思维，有效培养学生能力。通过化学教学实验，使整个化学教学过程充满积极的思维活动，有利于培养学生的理解能力、分析能力和推理能力。

作者:孙新雁 单位:新疆霍城县清水镇中心学校

篇15：GPS高层建筑物常荷载振动测试的小波分析

GPS高层建筑物常荷载振动测试的小波分析

具有高采样率的GPS接收机的.出现，使得GPS技术可以用于大型工程结构(如：大桥，高塔和高层建筑物等)的动态位移监测，其突出优点是GPS可以直接测定工程结构的绝对位移以用于结构的动力特性评估。但应用GPS技术也有其弱点和不足，譬如GPS技术本身的各类误差影响源，必须有效地消除。对于高层建筑的动力特性研究，由于GPS基线可以尽可能地设置得短些，所以其关键的误差影响源于多路径。本文主要研究深圳地王大厦常荷载条件下结构振动GPS测试的有关问题，由于常态下振动的幅值只有1～2毫米，被其它影响源所掩盖，一般难以识别。本文采用小波分析法进行处理，可以有效地识别和提取微小振动，取得很好的效果。

作 者：黄丁发 陈永奇 丁晓利 朱建军 杨喜中 刘国祥 Huang Dingfa Chen Yongqi DING Xiaoli Zhu Jianjun YANG Xizhong LIU Guoxiang  作者单位：黄丁发,刘国祥,Huang Dingfa,LIU Guoxiang(西南交通大学,;香港理工大学)

陈永奇,丁晓利,Chen Yongqi,DING Xiaoli(香港理工大学)

朱建军,Zhu Jianjun(长沙中南大学)

杨喜中,YANG Xizhong(广东工业大学,广州)

刊 名：振动与冲击  ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK 年，卷(期)：2001 20(1) 分类号：P228 TH311 关键词：GPS   高层建筑振动监测   小波分析   多路径效应  

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