線脹系數(shù)實(shí)驗(yàn)講義-展示頁
2025-01-15 21:08本頁面
【正文】 [實(shí)驗(yàn)儀器 ] 金屬線膨脹實(shí)驗(yàn)儀， ZKYPID 溫控實(shí)驗(yàn)儀，千分表 [實(shí)驗(yàn) 原理 ] 1． 線膨脹系數(shù) 設(shè)在溫度為 t0時(shí)固體的長度為 L0，在溫度為 t1時(shí)固體的長度為 L1。 [實(shí)驗(yàn)?zāi)康?] 測量金屬的線膨脹系數(shù)。物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常需要測量物理量隨溫度的變化關(guān)系，本實(shí)驗(yàn)提供的溫控儀針對學(xué)生實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，讓學(xué)生自行設(shè)定調(diào)節(jié)參數(shù)，并能實(shí)時(shí)觀察到對于特定的參數(shù)，溫度及功率隨時(shí)間的變化關(guān)系及控制精度。 在科研，生產(chǎn)及日常生活的許多領(lǐng)域，常常需要對溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制。線膨脹系數(shù)是物質(zhì)的基本物理參數(shù)之一，在道路、橋梁、建筑等工程設(shè)計(jì)，精密儀器儀表設(shè)計(jì)，材料的焊接、加工等各種領(lǐng)域，都必須對物質(zhì)的膨脹特性予以充分的考慮。固體線膨漲系數(shù)的測定及溫度的 PID 調(diào)節(jié) 絕大多數(shù)物質(zhì)具有熱脹冷縮的特性，在一維情況下，固體受熱后長度的增加稱為線膨脹。在相同條件下，不同材料的固體，其線膨脹的程度各不相同，我們引入線膨脹系數(shù)來表征物質(zhì)的膨脹特性。利用本實(shí)驗(yàn)提供的固體線膨脹系數(shù)測量儀和溫控儀，能對固體的線膨脹系數(shù)予以準(zhǔn)確測量。溫 度調(diào)節(jié)的方法有多種， PID調(diào)節(jié)是對溫度控制精度要求高時(shí)常用的一種方法。加深學(xué)生對 PID調(diào)節(jié)過程的理解，讓等待溫度平衡的過程變得生動有趣。 學(xué)習(xí) PID調(diào)節(jié)的原理并通過實(shí)驗(yàn)了解參數(shù)設(shè)置對 PID調(diào)節(jié)過程的影響。實(shí)驗(yàn)指出，當(dāng)溫度變化范圍不大時(shí)，固體的伸長量△ L= L1－ L0與溫度變化量△ t= t1－ t0及固體的長度 L0成正比，即： △ L=α L0△ t (1) 式中的比例系數(shù)α稱為固體的線膨脹系數(shù)，由上式知： α =△ L/L0?1/△ t (2) 可以將α理解為當(dāng)溫度升高 1℃時(shí)，固體增加的長度與原長度之比。 線膨脹系數(shù)是與溫度有關(guān)的物 理量。當(dāng)△ t是一個(gè)不太大的變化區(qū)間時(shí)，我們近似認(rèn)為α是不變的，由（ 2）式測得的α稱為固體在 t0— t1溫度范圍內(nèi)的線膨脹系數(shù)。 2． PID調(diào)節(jié)原理 PID調(diào)節(jié)是自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的一種調(diào)節(jié)規(guī)律，其控制系統(tǒng) 原理可用圖 1說明。調(diào)節(jié)器是自動控制系統(tǒng)的指揮機(jī)構(gòu)。 PID調(diào)節(jié)器是按偏差的比例 (proportional)，積
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