测量论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇测量论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

切削力测量系统一般由三部分构成：由测力仪、数据采集系统和PC机三部分组成，如图1所示。测力仪（测力传感器）通常安装在刀架（车削）或机床工作台上（铣削），负责拾取切削力信号，将力信号转换为弱电信号；数据采集系统对此弱电信号进行调理和采集，使其变为可用的数字信号；PC机通过一定的软件平台，将切削力信号显示出来，并对其进行数据处理和分析。

1.1切削测力仪

1.1.1应变式测力仪

应变式测力仪由弹性元件、电阻应变片及相应的测量转换电路组成，其工作原理如图2所示。把电阻应变片贴在弹性元件表面，并连接成某种形式的电桥电路，当弹性元件受到力的作用而产生变形时，电阻应变片便随之产生变形，从而引起其电阻阻值的变化ΔR，即

应变片电阻值的变化ΔR造成电桥不平衡，使电桥输出发生变化ΔU，通过标定建立输出电压与力之间的关系。使用时根据输出电压反算切削力的大小。

应变式测力具有灵活性大、适应性广、性能稳定等优点，而且配套仪表（如静态应变仪、动态应变仪等已标准化，因而得到广泛应用。但是其测量原理决定了测量精度和动态特性主要取决于弹性元件的结构，如何有效解决灵敏度和刚度之间的矛盾，是提高应变式测力仪测量精度和动态特性的关键。

1.1.2压电式测力仪

压电式测力仪是以压电晶体为力传感元件的切削测力仪，当石英晶体在外力作用下发生变形时，在它的某些表面上出现异号极化电荷。这种没有电场的作用、只是由于应变或应力在晶体内产生电极化的现象称为压电效应。通过测量产生电荷量即可以达到测量切削力的目的。

从动态测力的观点出发，压电式测力仪是一种比较理想的测力传感器，具有灵敏度高、受力变形小等优点。然而压电式测力传感器仍然存在一系列缺点：如由于电荷泄漏而不能测试静态力、固有频率的提高受装配接触刚度的限制、维护极不方便、价格昂贵，因此在使用上受到很大的限制。

1.1.3电流式测力仪

直接使用测力仪测量切削力有其局限性：①安装测力仪时，工艺系统结构遭到破坏从而导致其刚度发生变化，采集不到精确的切削力力信号；②测力仪的安装、调试技术复杂；③测试设备花费较高；④测力仪测试系统可靠性较低。

文献［4］提供了一种间接测量切削力的方法，即电流式测力仪，其测量原理是：切削力的变化会引起主轴电机电流的变化，通过测量主轴电机电流来估计切削力的大小。因机床主轴电机电流的测量比较容易和简单，所以这是一种经济而又简便的方法。

电流式测力仪的局限性体现在两个方面：①把主传动系统的运动学模型看作是一个线性模型，所以加工过程中的非线性因素会在一定程度上降低测量精度；②当切削力发生变化时，相应的主轴电流信号有一定的滞后现象，无法满足对切削力进行实时监测的较高要求。

1.2数据采集系统

如图3所示，数据采集系统通过一定的电子线路，对测力仪的输出信号进行放大、滤波等处理后，将其进行A/D转换，变为计算机的可用信号，再通过接口电路与PC机进行数据传输。

目前大多数切削力数据采集系统由放大器、滤波器、数据采集卡等分立元器件组成，体积较大，系统稳定性不高，测量精度和实时性也渐渐满足不了现代测力系统的要求。

1.3数据显示和分析处理

早期的数据显示和分析处理单元由指示仪表、示波器和记录仪等组成，其数据显示和分析处理功能都是很有限的。随着计算机技术的快速发展，目前数据显示和分析处理单元基本上被计算机终端所代替，显示功能更加丰富和强大，但软件的功能仅局限于数据拟合、图表显示和输出等，对测力仪各向力之间的耦合没有进行有效的处理，从一定程度上影响了测力精度。

2切削力测量技术的发展趋势

现代切削加工正在向高速强力切削、精密超精密加工方向发展，机床的振动频率也会远远高于系统的固有频率，这对切削力测量系统提出了新的要求：①测量范围大、高精度和高分辨率；②实时性好，能够在线实时测量；③数据处理和分析能力强，能够对复杂多变的切削力信号进行各种处理和分析。

针对这些方面的要求，切削力测量技术将朝着以下几方面发展：

（1）开发新型弹性元件，优化弹性元件结构及应变片布片方案，提高应变式测力仪固有频率，有效解决应变式测力仪刚度和灵敏度之间的矛盾问题，降低各向力之间的耦合程度；

（2）应用集成电路和微电子技术，使数据采集系统集成化，提高数据采集的速度与精度；

（3）完善数据处理分析软件的功能，例如通过解耦运算进一步减小测力仪各向力之间的耦合程度，以提高测量精度；将虚拟仪器技术引入切削力测试系统，以便对测量数据进行多种操作和数据库管理；建立专家系统，通过对测试数据的分析处理，对刀具磨损、切削颤振等情况做出预报并提出相应的治理措施。

参考文献

［1］罗学科.动态多维力传感器的理论研究与实践［D］.北京航空航天大学博士论文,1995.1.

［2］姜术君.采用虚拟仪器技术构建测力系统的研究［D］.北京航空航天大学硕士学位论文,2004.3.

［3］杨兆建，王勤贤.测力传感器研究发展综述［J］.山西机械，2003，（1）.

［4］周林，殷侠.数据采集与分析技术［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2005.

［5］张小牛，侯国平，赵伟.虚拟仪器技术回顾与展望［J］.测控技术，2000，（9）.

［6］苏建修.高速切削关键技术［J］.机电国际市场，2001，（11）.

篇(2)

输入断面里程，输入放样点距基准线的距离，可放相应断面中心点位置，可放“左偏距”“、右偏距”点的位置。左、右偏距可通过已编制有计算距离程序的计算器，按照设计高程、施工高程、设计坡度等计算。例如：①从基准线到坝体底边的左侧（下游）或右侧（上游）的距离；②从基准线到施工层面不同高度坝体的左侧（下游）或右侧（上游）的距离等。上述“拱坝测量放样的简易方法”，不需要现场用计算器计算坐标，再输入到全站仪；也不需要内业用电脑计算大量的坐标，再上传到全站仪，现场放样时再调出来相应点的坐标进行放样。

2拱坝测量放样的简易方法实例

2.1工程概况

GwayiShangani拱坝工程位于津巴布韦西部的呱邑河上，坝址在呱邑河和尚嘎尼河交汇处下游约6.0km处，距津巴布韦第二大城市布拉瓦约276.0km，是以供水为主、发电为辅的水利工程。该工程为重力式混凝土单曲拱坝，坝高78.0m，坝底厚度27.1m，顶宽8m，溢流段弧长200m，库容6.91亿m3。水库每天可向布拉瓦约供水20万m2．3.2拱坝施工测量内业计算2.2.1拱坝设计尺寸溢流段弧长200m，半径109.874m，上游面垂直，下游坡比1∶0.2；两侧止推块顶宽8m，上游坡，1∶0.1，下游坡比1∶0.25。圆心及A、B点坐标分别为（42088.550，-17954.620）、（42093.340，-17824.520）、（42196.800，-17935.800）。2.2.2拱坝平面图（见图1）3.2.3拱冠梁断面图（见图2）

2.2基准线的“线路要素”计算

以拱圈上游面，半径为109.874m，两侧止推块顶上游1m画线，作为基准线（见平面图），设右侧直线端点为起点，桩号0+000，经计算起点坐标（42083.779，-17827.656），交点JD1坐标（42264.957，-17923.951），起始方位角：332°00′34.7″，交点间距205.178m，交点转角：104°17′38″。运行“HintCAD”，按道路设计程序，将上述数据输入到“主线平面线形设计”，得到“主线平面线形”，如图3。同时得到直线、曲线及转角表，如表1。

3拱坝施工测量放样（外业施测）

3.1控制点

大坝施工测量控制系统依据原有的控制点，按照“从高级到低级，从整体到局部”的原则，结合施工布置，合理布设施工控制点。

3.2线路要素输入到全站仪

把直线、曲线及转角表中的“线路要素”输入到全站仪“道路放样”程序中。

3.3放样

断面里程为0+163.8，下游843高程坝体坡脚点的放样：此坡脚点距基准线的距离，用计算器计算，距离=相应900.15高程坝顶宽+坡度×（设计高程-地面高程），D=11.7+0.2×（900.15-843）=23.13m。调出全站仪的道路放样程序，输入里程163.8，输入左偏距23.13，此坡脚点的坐标全站仪自动计算显示，接下来就按照坐标点放样的方法，转动全站仪至放样点方位角的方向，再测量距离，进行放样。其他点的放样同上述，已知其里程和距基线的距离，就可以对其放样。

4结语

篇(3)

媒矿井下水平定向钻孔轨迹空间坐标作为基础，逐步实现钻孔轨迹描述与绘制作业。其操作步骤主要为：第一，依据区域特征及实际，建立钻孔轨迹空间坐标系，对钻孔轨迹所处于的实际空间位置进行确定。传统方式的地面钻孔，多会选择以地面作为参照，依据钻孔表现的方向，多将向下方向作为垂直轴，设置为Z，表示正方向，然而井下钻孔作业，不仅仅存在着垂直孔与下斜孔，还存在着近水平孔，钻有上仰孔，且其钻孔地点均位于地面以下，为方便研究与描述其钻孔钻进状态，其基本参照物多选择井下钻场，依据其参照体系，构建出垂直于轴向上为正方向的煤矿井下钻孔坐标系。第二，地面钻井作业中，其关于井斜的描述，多是选择钻孔垂直轴及轴线之间所存在的夹角作为重要参数来表示。然而煤矿井下钻孔，多选择水平面与钻孔轴线之间的仰角作为重要参数值，且考虑到地面情况与井下条件下，其X，Y轴在正反向取向上保持着一致性，然而在坐标系中，Z轴方向却存在着相反性。地面坐标系中，多将Z轴向下作为坐标系正方向，其坐标系统满足右手螺旋法则。在井下坐标系统中，则多将Z轴向上作为坐标系正方向，此时坐标系则满足左手螺旋法则。

2水平定向钻孔轨迹的基本要素

在实际开展水平定位钻孔轨迹设计操作、测量操作及数据信息处理的过程中，一般多选择钻孔轨迹L中的某一个测点作为研究的基础对象，其选择测点所相应的孔深、倾角与方位角，则被称之为水平定向钻孔轨迹的基本要素。依据相关理论，则测点数据信息仅表现了该点位置的空间位置，测点位置的切线则表示为钻进过程中的前进方向线，亦被称之为钻孔当前轴线，可以通过钻孔当前轴线、来表述测点附近一段钻孔轨迹。测量数据的处理操作与钻孔孔迹绘制，其对钻孔轴线的绘制，均是依据钻孔轴线进行操作的。为确保钻孔轨迹绘制及描述的准确性，要求对钻孔孔迹中存在的测点相应的孔深、倾角与方位角基本要素进行精确处理。在其基本要素中，理论孔深定义为：测点位置所具备的实际钻孔深度值，在近水平钻孔中，多指的是孔口位置到测点钻孔曲线之间的实际长度值，多采取钻杆进行测量，一般用L进行孔深记录；倾角：是指钻孔当前点的切线与水平面之间的最小夹角；方位角：是指钻扎当前点的切线在水平面的投影与北向(N轴)之间的夹角；设计方位钱：开孔方位线在水平面上的投影，代表钻孔深度廷伸主方向。

3煤矿井下水平定向孔轨迹的一般形式和描述方法

本煤层预抽钻孔的布且形式预抽钻孔一般情况都布宜在煤层厚度大、透气性好、瓦斯含且高、煤层硬度较大的称定煤层中，这样不但有利于成孔和后期钻孔橡定，同时能够保证钻孔的高渗透性。有利于瓦斯的逸出。报据钻有利于瓦斯的逸出。报据钻孔相对于工作面延伸方向的不同水平定向钻孔布龙形式主分为走向和倾向布置两种形式。为了保证良好的抽放效果，不能使钻孔穿透工作面或从巷道穿出帆，在实施定向拐商钻孔前，孔相对于工作面延伸方向的不同水平定向钻孔布置戳主钻孔布t形式一般以走向或倾向平行布皿为主。在实施向拐夸钻孔后，可采用“一孔多分支”的钻孔布1形式。这样可在顺槽直接开孔，减少钻机椒运次数，提高钻进效率，同时起到“一孔多用”的效果。

4煤矿井下随钻测量技术钻孔轨迹数据处理方法

在煤矿井下随钻测量技术钻孔轨迹数据处理中，提出应用平均角法进行轨迹计算。为确保钻进轨迹描述的准确性，可以进行多点测量，降低两侧点间距，提高计算精度，这种方法计算简单，在实践应用中应用较为广泛。此外，在煤矿井下随钻测量技术钻孔轨迹数据处理中还可以采取平衡正切法。然而其方法应用精度偏低，为满足现场实际需求，本文提出应用Excel进行钻孔孔迹测量参数计算，并绘制钻孔轨迹图。Excel工具具备着强大的数据处理功能，通过测量仪器，收集测点深度、倾角与方位角等信息，通过Excel形式进行保存，采取相应的计算方式进行孔迹坐标计算，选择图表导出方式，直观获得钻孔轨迹水平及垂直投影。

5结束语

篇(4)

在前面的分析中，本文具体讨论了光学细分系统的设计方案。运动距离测量实验选取光学四细分的光学系统，实验系统如图6所示。系统分为光路部分和信号处理部分。mW和0．5mW，反射镜M4由硅片制成，其反射率大约为0．4。硅片反射镜M4可调节反射方向。角锥棱镜M1、M2和M3的型号为Agilent10767A，具有非常好的光学性能。测量导轨选用的是PI公司的M－5x1．DD型号。二维精密电控平移台（直流电机驱动）单向重复定位分辨率达0．1μm，直线度参数为0．1μm／200mm，最高运行速度50mm／s，量程为200mm。2个测量角锥棱镜被安装在导轨上，通过PI公司的控制软件在计算机上对导轨的运动进行控制，实现对外腔长度的改变。通过运动距离测量结果与PI导轨运动参数的一致性可验证测量方案的可行性。信号处理部分中，由PD探测到的激光自混合干涉信号首先由低噪声前置放大器（Standford，SR560C）进行滤波和放大，一路送入示波器而另一路接着由NI公司的数据采集卡（NI6251）进行AD转换。采集到的数字信号送入PC机中由专业的数据分析软件（LabVIEW）实现信号再次细分以及实时处理重构目标物体的运动距离。测量过程中，示波器可定性观察光学细分的现象，而数据采集卡采集到的信号经过计算机的处理可进行运动距离测量。

2实验过程与结果分析

实验在同一测量环境条件下进行：恒温（20℃±1℃），恒湿（50％±3％）。使激光器预热2h，激光波长稳定在632．8334nm，让导轨以某一速度匀速运动，然后对采集的信号加入电子五细分处理。在本实验系统中，由自混合干涉光路细分原理可知，一个条纹对应的运动距离为λ／8，将此波形通过阈值为0的比较器后得到对应的方波信号，再将方波信号n细分，通过计数方波的个数来得到外部物体实际的运动距离。这样处理后，可以得到的分辨率为λ／8n。一个周期内的正弦波通过过零比较器整形成方波信号，五细分后的波形如图7所示。这样通过计数的方法就可以再次提高分辨率。此外，细分处理前对干涉信号进行了整形，可以显著增强对于叠加在自混合干涉信号上的高斯噪声的抗干扰能力，使测量结果更加稳定可靠。在数字域进行细分时，将上面得到的方波信号改写成二进制码（1111100000），然后将其右移9次，将其奇数次和偶数次的右移结果两两异或，则可以得到（1010101010），即对应的五细分信号及其互补信号（0101010101），实现了对原自混合干涉信号的细分。将PD探测到的微弱信号进行电流－电压（I－V）转换后，变成电压信号，经高通电路去直流后，再经放大电路放大，通过NI公司的数据采集卡USB－6251采集，在PC机上编写LabVIEW程序进行细分计数处理。信号经数字域电子细分后，进行计数后就可以重构并显示物体的实时运动距离。测量实验使用PI精密导轨对实时测量数据进行校准。导轨的移动范围设置为0～200mm，每次匀速步进20mm，移动速度设置为5mm／s，步进10次，每次导轨的示数作为标准；该运动过程由电机自动完成，系统对每次的步进长度进行自动测量记录并给出实时误差，连续记录几十组，选择其中的5组实验数据进行分析。通过拟合曲线与误差分析可以看出，实验结果与实际运动距离有良好的线性关系，且重复性非常的好，实现了使用光学细分与电子细分相结合的方法对物体的运动距离进行实时监测，实验结果与理论分析吻合。

3讨论

激光器作为测量光路的一部分而不能成为一个独立的、波长稳定的光源，其稳定性对测量准确度有很大的影响。空气折射率的变化和角锥棱镜的直角误差也会影响系统的测试精度。1）激光器频率稳定性带来的累计误差。实验中的氦氖激光器输出光在空气中传播的中心波长为632．8334nm，短期频率稳定性为1．5×10－6，因此，在没有反馈时，激光器波长稳定性为δλ＝λδν／ν≈0．9492×10－6μm。当自混合效应反馈系数很低时，频率波动极小。理论计算表明，当外腔长度在百毫米量级时，波长稳定度可以达到10－8的测量准确度，测量不确定度小于0．4μm［9－10］。2）空气折射率变化带来的误差。测量环境的初始条件：空气压强101325Pa，室温20℃，湿度1333Pa。测量过程中，由温度、湿度以及压强传感器可知，只有环境温度会有最大不超过1℃的改变。因此得到折射率的变化为δn≈0．929×10－6。当测量长度为200mm时，测距不确定度小于0．3μm［9］。3）角锥棱镜的直角误差。角锥棱镜的直角误差会直接影响其对光路的反射特性。对于Agilent10767A型号的角锥棱镜，其3个直角误差δθ＜5″。玻璃的折射率为1．56，则测量长度为200mm的测距误差小于0．002μm［11］。由于本实验系统存在3个角锥，则测距不确定度应小于0．006μm。由以上讨论可以知道，影响测量精度的最大因素来自于激光的频率的稳定度。理论上实验系统的测量分辨率可达到波长的1／40。而实际上，受制于激光频率的稳定程度，在弱反馈条件下，百毫米量级运动距离的测量只能达到微米级的测量精度。

4结语

篇(5)

切削力测量系统一般由三部分构成：由测力仪、数据采集系统和PC机三部分组成，如图1所示。测力仪（测力传感器）通常安装在刀架（车削）或机床工作台上（铣削），负责拾取切削力信号，将力信号转换为弱电信号；数据采集系统对此弱电信号进行调理和采集，使其变为可用的数字信号；PC机通过一定的软件平台，将切削力信号显示出来，并对其进行数据处理和分析。

1.1切削测力仪

1.1.1应变式测力仪

应变式测力仪由弹性元件、电阻应变片及相应的测量转换电路组成，其工作原理如图2所示。把电阻应变片贴在弹性元件表面，并连接成某种形式的电桥电路，当弹性元件受到力的作用而产生变形时，电阻应变片便随之产生变形，从而引起其电阻阻值的变化ΔR，即

应变片电阻值的变化ΔR造成电桥不平衡，使电桥输出发生变化ΔU，通过标定建立输出电压与力之间的关系。使用时根据输出电压反算切削力的大小。

应变式测力具有灵活性大、适应性广、性能稳定等优点，而且配套仪表（如静态应变仪、动态应变仪等已标准化，因而得到广泛应用。但是其测量原理决定了测量精度和动态特性主要取决于弹性元件的结构，如何有效解决灵敏度和刚度之间的矛盾，是提高应变式测力仪测量精度和动态特性的关键。

1.1.2压电式测力仪

压电式测力仪是以压电晶体为力传感元件的切削测力仪，当石英晶体在外力作用下发生变形时，在它的某些表面上出现异号极化电荷。这种没有电场的作用、只是由于应变或应力在晶体内产生电极化的现象称为压电效应。通过测量产生电荷量即可以达到测量切削力的目的。

从动态测力的观点出发，压电式测力仪是一种比较理想的测力传感器，具有灵敏度高、受力变形小等优点。然而压电式测力传感器仍然存在一系列缺点：如由于电荷泄漏而不能测试静态力、固有频率的提高受装配接触刚度的限制、维护极不方便、价格昂贵，因此在使用上受到很大的限制。

1.1.3电流式测力仪

直接使用测力仪测量切削力有其局限性：①安装测力仪时，工艺系统结构遭到破坏从而导致其刚度发生变化，采集不到精确的切削力力信号；②测力仪的安装、调试技术复杂；③测试设备花费较高；④测力仪测试系统可靠性较低。

文献［4］提供了一种间接测量切削力的方法，即电流式测力仪，其测量原理是：切削力的变化会引起主轴电机电流的变化，通过测量主轴电机电流来估计切削力的大小。因机床主轴电机电流的测量比较容易和简单，所以这是一种经济而又简便的方法。

电流式测力仪的局限性体现在两个方面：①把主传动系统的运动学模型看作是一个线性模型，所以加工过程中的非线性因素会在一定程度上降低测量精度；②当切削力发生变化时，相应的主轴电流信号有一定的滞后现象，无法满足对切削力进行实时监测的较高要求。

1.2数据采集系统

如图3所示，数据采集系统通过一定的电子线路，对测力仪的输出信号进行放大、滤波等处理后，将其进行A/D转换，变为计算机的可用信号，再通过接口电路与PC机进行数据传输。

目前大多数切削力数据采集系统由放大器、滤波器、数据采集卡等分立元器件组成，体积较大，系统稳定性不高，测量精度和实时性也渐渐满足不了现代测力系统的要求。

1.3数据显示和分析处理

早期的数据显示和分析处理单元由指示仪表、示波器和记录仪等组成，其数据显示和分析处理功能都是很有限的。随着计算机技术的快速发展，目前数据显示和分析处理单元基本上被计算机终端所代替，显示功能更加丰富和强大，但软件的功能仅局限于数据拟合、图表显示和输出等，对测力仪各向力之间的耦合没有进行有效的处理，从一定程度上影响了测力精度。

2切削力测量技术的发展趋势

现代切削加工正在向高速强力切削、精密超精密加工方向发展，机床的振动频率也会远远高于系统的固有频率，这对切削力测量系统提出了新的要求：①测量范围大、高精度和高分辨率；②实时性好，能够在线实时测量；③数据处理和分析能力强，能够对复杂多变的切削力信号进行各种处理和分析。

针对这些方面的要求，切削力测量技术将朝着以下几方面发展：

（1）开发新型弹性元件，优化弹性元件结构及应变片布片方案，提高应变式测力仪固有频率，有效解决应变式测力仪刚度和灵敏度之间的矛盾问题，降低各向力之间的耦合程度；

（2）应用集成电路和微电子技术，使数据采集系统集成化，提高数据采集的速度与精度；

（3）完善数据处理分析软件的功能，例如通过解耦运算进一步减小测力仪各向力之间的耦合程度，以提高测量精度；将虚拟仪器技术引入切削力测试系统，以便对测量数据进行多种操作和数据库管理；建立专家系统，通过对测试数据的分析处理，对刀具磨损、切削颤振等情况做出预报并提出相应的治理措施。

参考文献

［1］罗学科.动态多维力传感器的理论研究与实践［D］.北京航空航天大学博士论文,1995.1.

［2］姜术君.采用虚拟仪器技术构建测力系统的研究［D］.北京航空航天大学硕士学位论文,2004.3.

［3］杨兆建，王勤贤.测力传感器研究发展综述［J］.山西机械，2003，（1）.

［4］周林，殷侠.数据采集与分析技术［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2005.

［5］张小牛，侯国平，赵伟.虚拟仪器技术回顾与展望［J］.测控技术，2000，（9）.

［6］苏建修.高速切削关键技术［J］.机电国际市场，2001，（11）.

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论文关键词：为何只用一只电压表测量

 

探究导ks5u.com体电阻与其影响因素的定量关系的实验是人教版物理3-1中的探究实验，教材实验电路如图1所示，图中a、b、c ks5u.com、d四条不同的金属导体.在长度、横截面积、材料三个因素方面，b、c、d跟a相比分别只有一个因素不同物理论文，b与a ks5u.com长度不同；c与a横截面积不同，d与a材料不同. 由于四段导体是串联的，每段导体的电压与它们的电阻成正比，因此用电压表分别测量a、b、c、d两端的电压，由电压之比就得到ks5u.com电阻之比.

该实验与旧教材测定金属的电阻率实验相比，实验的重点不是测量待测导线的具体电阻值，而是运用比值法和控制变量法的思想去探究电阻与其影响因素的定量关系，体现了新课程实验重在培养学生科学思想和探究能力的特色.然而物理论文，不少老师发现教材电路图是用一只电压表分别测量a、b、c ks5u.com、d电压的（图中用虚线表示的），为何不用四只相同的电压表同时测量电压（如图2）呢？是不是电路图画错了呢？为此，下面从实验的误差角度来分析这一问题.

为便于分析，现将问题简化为比较用一只电压表分别测两只电阻丝的（如图3）电阻之比和用两只电压表测量两个电阻丝（如图4）电阻之比的误差.

为简化分析，先讨论电源内阻r=0的理想化的情形.设电源电动势为E，电阻丝a、b的电阻分别为Ra、Rb，图3中电压表的测量值分别为Ua、Ub，图4中电压表的测量值分别为、物理论文，电压表内阻为RV.

电阻丝a与电压表并联时，电阻,ks5u.com

电阻丝b与电压表并联时，电阻,

图3中 ，

整理得，即

图3中 ，

整理得，即

所以，在不考虑电源内阻的情况下物理论文，用一只电压表测得两只电阻丝的电阻之比比用两只电压表测得两只电阻丝的电阻之比的误差小.

在实际实验中，电源有内阻，还要接入滑动变阻器.假设滑动变阻器接入电路的阻值和电源内阻之和为R0，再来比较图3、图4两种测量结果的误差.

图3中 ，

整理得

即

图4中 ，

整理得，即

比较与的大小.因，无论为真、假分数物理论文，根据不等式的性质可知比更接近于1，所以用一只电压表测得两只电阻丝的电阻之比比用两只电压表测得两只电阻丝的电阻之比的误差小.

上述分析方法和结论同样适用于四个电阻丝接入电路的情形，只是计算较为繁琐而已.

可见，在探究导ks5u.com体电阻与其影响因素的定量关系的实验中，用一只电压表分别测量导体a、b、c、d的电压得到的电阻之比比用四只相同的电压表分别测量a、b、c、d两端的电压得到的电阻之比误差小，所以教材电路中将电压表的连线画成虚线是科学的和正确的.

参考文献

张维善主编.普通高中课程标准实验教科书，物理选修3-1.人民教育出版社，2007.56

篇(7)

1渠系水利用系数

1.1渠系水利用系数的影响因素

渠系水利用系数是指灌区末级固定渠道放出的总水量于渠首因进水量的比值。渠道水利用系数的影响因素是多方面的，其中主要因素为渠道的防渗措施、土壤的透水性能、输水流量和地下水水位。

(1)渠道的防渗措施

渠道防渗是减少输水损失、控制地下水位，提高渠道水利用系数的基本工程措施。目前我省渠道采取的防渗方式主要有土料防渗、混凝土防渗和膜料防渗等。根据有关资料：采用土料夯实防渗一般能减少渗漏损失量45%左右，采用混凝土衬砌防渗能减少渗漏损失量70～75%，采用塑料薄膜衬护防渗能减少渗漏损失量50～90%。掌握上述各种措施的防渗效果，对确定渠系水利用系数测定方法、分析测定结果的合理性是十分必要的。

(2)渠道土壤的透水性能

对于土渠渠道的输水损失量主要取决于渠道土壤的透水性能。土壤的透水性能主要和土壤的质地有关。根据土壤的质地可把土壤划分为砂土、壤土和粘土三类。砂土类土壤主要有粗砂和细砂组成，粉砂和粘粒所占比例很少，因此土壤颗粒粗、粘性小孔隙直径大，土壤透水性强，由此类土壤组成的渠道由于下渗损失量大，渠系水利用系数小。粘土类土壤主要由粉砂和粘粒组成，土壤质地粘重，结构紧密，虽然孔隙率较大，但孔隙直径小，土壤透水能力弱，由此类土壤组成的渠道下渗损失量小，渠系水利用系数较高。壤土类土壤质地比较均匀，其中细砂、粉砂和粘粒所占比例大体相当，颗粒粗细及孔隙直径适中，土壤透水性能介于沙土和粘土之间，因此渠道下渗损失量和渠系水利用系数亦介于以上两种土壤之间。

(3)输水流量与地下水水位

对于某一级固定渠道，输水流量愈大，流速愈快，水流传播时间较短，流量渗漏损失相对较小，渠系水利用系数大：反之，渠道输水流量愈小，流速愈慢，水流传播时间较长，流量相对渗漏损失量愈大，渠系水利用系数小。反映渠道水量损失率与输水流量之间相关关系的经验公式如下：

（1）

式中：——渠道单位长度水量损失率；

K——土壤透水性系数；

M——土壤透水性指数；

Qj——渠道净流量（m3/s）。

某灌区渠道水量损失率与输水流量的关系如表1。

表1渠道损失水量与输水流量关系表

项目

流量（m3/s）

0.5

1

5

10

损失流量（m3/s）

壤土

砂土

0.03

0.044

0.039

0.059

0.065

0.099

0.079

0.107

公里损失率（%）

壤土

砂土

6

8.8

3.9

5.9

1.3

2

0.79

1.2

灌区地下水水位的高低，直接影响渠系水利用系数的大小。当灌区地下水位较高时，地下水顶托渠系水，减少渠系水的下渗的水力梯度和储水空间，对渠系水的下渗起到抑制的作用，从而提高渠系水的利用系数。当地下水水位高于渠道水位时，地下水还会“反补”渠道水，出现渠系系数大于1的现象，根据实测资料，宝清县宝石河灌区干

渠最大渠系系数为1.05，建三江种子站灌区支渠最大渠系系数为1.10、北引乌北干渠最大渠系系数为1.57。反之，当灌区地下水位较低时，则会有利于渠系水的下渗，降低渠系水的利用系数

1.2渠系水利用系数测定的基本方法

(1)静态测定法

《节水灌溉技术规范》对此法的要求为：“应选择一段具有代表性的渠段，长度为50～100m，两端堵死，渠道中间设置水位标志，然后向渠中充水，观测该渠段内水位下降过程，根据水位的变化即可计算出损失水量和渠系水利用系数。”对具体的测定步骤和计算方法规范并未提及。笔者认为，上述方法所要求的渠道长度过短，代表性不强，且未考虑流量变化对损失率的影响，因此对于斗渠及以上各级渠道的测定不宜采用此方法。但对于渠道较短，流量较小的农渠或毛渠采用静态测定法还是合适的。渠系系数应按下列方法计算。

（2）

式中：η——渠渠系系数；

、——观测开始时和观测结束时相应水深的渠道断面面积；

L——该级渠道的平均长度；

ΔL——代表渠段的长度；

Δ——观测开始至观测结束的时间。

（3）

式中：V——渠道水的平均流速。

(2)动态测定法

根据渠道布置情况，选择中间无支流、长度满足要求的代表性渠段，观测上、下游两个断面同一时段的流量，通过量化渠道损失水量的方法推求渠道水利用系数。代表渠段渠道水利用系数用以下公式计算：

（4）

式中：——代表渠段的渠道水利用系数；

——代表渠段上、下断面的流量。

干渠、支渠、斗渠和农渠各级渠道的水利用系数η渠系用以下公式计算：

（5）

将（4）、（5）式整理合并得：

（6）

全灌区渠系水利用系数用下式

（7）

式中：——全灌区的渠系水利用系数；

、、、——干渠、支渠、斗渠、农渠各级渠道的渠系水利用系数。

1.3渠系水利用系数的测定

1.3.1代表渠段的选择

代表渠段选择应遵循如下基本原则：一是所选的典型渠道能代表整个灌区的同级渠道的平均水平，渠道的土质、防渗措施、输水流量的大小和工程完好率等指标应与全灌区该级渠道相接近。二是为减少工作量，可采取抽样测量，但测渠应有足够的数量：对于大型灌区，总干渠1条，干渠不少于2条，支渠不少于2条，斗渠不少于3条，农渠不少于4条；对于小型灌，干渠1条，支渠不少于2条，斗渠不少于2条，农渠不少于3条。三是所选的渠段要有足够的长度：流量小于1m3/s，长度不小于1km；流量小于1～10m3/s，长度不小于3km；流量小于1m3/s，长度不小于5km；流量小于10～30m3/s，长度不小于10km，在满足上述条件的前提下，代表渠段的长度尽量接近灌区同级渠道的平均长度。

1.3.2流量测验

短距离小流量状态下，推求渠系水利用系数可能产生的最大误差是流量测验误差。因此对流量测验的精度必须引起足够的重视，引起流量测验的误差，主要包括控制断面选择的误差、测流仪器本身的误差和测宽、测深、测速时产生的误差。为了减少误差，提高流量测验精度，流量测验应尽量满足下列要求。

(1)测流断面：测流断面应选择在渠道顺直，断面稳定，水流均匀，无回流或水流脉动较小的地方；当测流断面生有水草或出现淤积时应对渠道进行整治，整治长度宜大于渠道水面宽的5倍，必要时要用木板或水泥板对断面进行衬砌处理。

(2)测流仪器:干渠和支渠流量和水深条件较好，LS25-1、LS-10型等常规流速仪的测定范围即可满足测深和测速的要求，因此干渠和支渠的流量测验可选用上述常规的仪器。斗渠和支渠的水深和流速均较小，采用常规的仪器无法施测或不能保证精度，宜采用专门测量低水位、小流速的ADV等新型仪器。流速仪应选择新的或使用时间短的，若使用两台流速仪同时测流，要进行比测，作一致性修正。观测农渠流入水稻格田水量时，由于流量很小

水位变化较快，无法用流速仪测流，此时应采用V型量水堰,通过观测水位和时间的方法测量流入田间的水量。

(3)测量精度：测长和测宽最好用钢尺量测，重复三次，取平均值。测深垂线按精密水道断面要求布设，控制断面地形转折变化，水深要读到毫米。测速垂线按精测法布设，测点按三点法和五点法，测流不低于100秒，测量的流速计至小数后三位，特别小时流速可计至小数后三位。流量成果计算到小数后四位。

(4)测次安排：通过上述渠系水利用系数影响因素分析可知，对于同一代表渠段，渠道的防渗措施和土壤组成对下渗损失及渠系系数的影响是固定不变的，此时引起渠系系数产生变化的主要原因将取决于渠道的工作方式、输水流量的大小和灌区地下水水位的高低。受作物需水规律的控制和降水、回归水的影响，渠道不同时期的输水流量和地下水位，在不同的阶段都有较大的差异，因此流量的测验应贯穿整个灌溉期，根据灌溉制度选择几个代表时段分别测量，以求得整个灌溉期的平均值。

1.3.3渠系水利用系数分析计算

(1)每级渠道的平均值

将实测流量代入（6）式求得单次渠系系数计算成果，然后考虑输水流量大小对渠系系数的影响，采用流量权重系数法计算每级渠道渠系系数的平均值：

（8）

式中：η平均——每级渠道渠系系数的平均值；

Qi、Q——单次测验流量、各单次测验流量之和。

(2)渠系系数的修正

上述计算考虑了渠道长度和流量变化对渠系系数的影响，未包括地下水顶托作用对渠系系数的影响。地下水的顶托作用可以从两方面理解：一方面地下水抑制渠道水下渗，只要埋深适宜就会起到降低下渗强度、减少输水损失的作用，据有关资料，当渠道净流量达到100m3/s时，埋深为25m的地下水仍会起到顶托作用，影响渠系水的下渗，真正意义上的自由下渗并不存在，因此当地下水埋藏较深时，这一自然影响因素在计算时可不予考虑。另一方面，当渠首引水量小、地下水埋深很浅时，渠系水和地下水补排关系发生改变，形成“倒比降”，造成地下水“反补”渠系水，导致渠系系数明显偏大，甚至出现渠系系数大于1于的不合理现象时，地下水对渠系系数的影响影就必须在计算时予以考虑。在土地平整的稻田区，来自于区外的测向径流可以忽略不计，此时，补给渠道的地下水量主要来源于大气降水和进入田间的灌溉水，其中由灌溉水形成的回归水量在前期的渠道水测量中已被测到，属重复水量，在计算时应予以扣除。为此，本文水引入K1和K2两个修正系数，用来修正地下水“反补”现象对渠系系数的影响，修正方法如下：

（9）（10）

式中：η修正——修正后的渠系系数；

生育期设计灌溉定额（m3）；

灌溉期有效降水量（m3）；

β——回归系数，结合灌溉水利用系数测定工作，用水平衡法确定。

受条件限制无法确定回归系数时，亦可用如下方法对渠系系数进行修正：

（11）

（12）

（13）

（14）

式中：——受地下水影响的渠道单位长度水量损失率；

——考虑地下水影响的渠道渗水损失修正系数；

——地下水埋深；

——渠道净流量；

a、b、c——分别为系数和指数。

根据有关文献提供的数据，将、和与之对应代入(14)式，利用计算机采用最小二乘法对a、b、c三个参数进行率定，求得计算值的经验公式如下：

（15）

本文按上述方法计算的宝清县宝石河灌区渠系系数单次测定成果如表2。

表2宝清县宝石河灌区渠系系数计算成果

项目

Qs

(m3/s)

Qx

(m3/s)

σ

β

D

K1

K2

η代表

η平均

η修正1

η修正2

干渠

1.224

1.125

1.4

0.14

0.10

3.0

0.83

0.07

0.97

0.92

0.89

0.86

0.82

注：η修正1系由K1修正的值，η修正2系由K2修正的值。

2田间水利用系数

2.1田间水利用系数计算的基本方法

田间水利用系数净灌水定额与末级固定渠道放出的单位面积灌水量的比值。对于稻田来说，灌区灌溉水可分为水田泡田期水稻生育期两个阶段，由于泡田期和生育期水田的灌水规律和耗水方式差异很大，因此应分别测定田间水利用系数，采用水量加权的方法计算全灌区整个灌溉期的田间水利用系数。

（16）

（17）

（18）

式中：η田间、η泡田、η生育——全灌区田间水利用系数、泡田期田间水利用系数、生育期田间水利用系数；

M泡田、M生育——泡田期和生育期设计灌溉定额；

W泡田、W生育——泡田期和生育期的灌水量。

2.2参数的测定

(1)泡田期净灌溉定额

泡田期净灌溉定额可采用计算法（计算设计灌水定额）或实测法确定，本文仅介绍后一种方法。采用实测法时，泡田期的净灌溉定额按如下方法计算：（19）

式中：M泡田——泡田期的净灌溉定额（mm）；

——稻田犁底层深度(m);

——稻田H2深度内土壤平均容重（t/m3）；

——深度内土壤饱和含水率；

——深度内泡田开始时的土壤含水率；

——插秧时所需水层深度；（mm）；

——泡田期日平均渗漏量（mm/d）；

——泡田期日平均水面蒸发量（mm/d）；

——泡田期天数(d)；

——时段内的降水量（mm）。

1)土壤含水量的测定：在灌区中选择土地平整、田埂封闭较好的格田作为典型地块，沿水流方向布设测线，在测线的上、中、下游各选3个测点，从地表以下10cm、20cm、30cm处取土。采用称重法测定泡田开始时的土壤含水量，采用浸泡法测定饱和土壤含水量，分别进行算术平均后即可求得和。

2)泡田期日平均渗漏量的测定：待耙田结束、水层稳定后，在选择的典型格田内布设高程控制点，用带有“静水”措施的测针观读田间水层的水位变化，同时安装普通雨量计和20cm口径蒸发皿观测逐日降水量和蒸发量，然后用下列公式计算渗漏量：

（20）

式中：——前一天的水层水位（mm）；

——当天的水层水位（mm）；

——时段内的降水量（mm）；

——20cm口径蒸发皿水面蒸发量（mm）；

——20cm口径蒸发皿对E601蒸发皿的折算系数。

(2)泡田期灌水量

进入田间的水量，流量小、水位变化大，用流速仪测流不能保证精度，推荐采用V型量水堰测流，用水力学公式法计算进入田间的灌水量。具体方法是：首先对进水口进行休整，然后安装量水堰和自计水位计，观测整个灌水期的水位变化过程，最后根据水深和灌水时间计算出进入田间的灌水量W泡田。

(3)生育期净灌水定额

我省水田大都实施淹灌，整个生育期除水稻黄熟期和晒田期水层落干外，田面上始终留有一定深度的水层，在保持水层的淹灌阶段，水的消耗表现为淹灌水层的变化，从前一次灌水结束到下一次灌水开始这一阶段，稻田的水量平衡方程为：

（21）

（22）

式中：——生育期阶段净灌水定额（mm）；

——日平均田间耗水量（mm）；

——下一次灌水开始时田间剩余的水层深度(mm)，当h4大于设计水层深h设计时取h4等于h设计；

1——前一天的水层深度（mm）；

——当日的水层深度（mm）；

h3——时段内的排水深度（mm）；

——时段内的降水量（mm）。

由上述水量平衡方程可知，只要我们在水稻生育期选择一次（多次）完整的灌水过程（本次灌水与下一次灌水间隔时间较长），通过连续观测代表地块水深和降水量的变化（当有排水时可通过观读排水前和排水后的水深计算排水量），即可计算出生育期某一阶段的净灌水定额。我们在测定建三江农科所灌区和七星农场种子站灌区灌水定额时采用了上述方法，取得了较好的效果。

(4)生育期灌水量

田间灌水量采用水深法测定。在返青期和晒田后期，选择土地平整、田埂质量好、田间无水层的格田作为代表地块，布设2～3处水深观测点，用有防风浪措施的水深观测仪器观测灌水结束时田间的水层深度，同时记录本次灌水所需要的时间，然后用下列方法计算进入田间的水量：

（23）

式中：W生育——进入田间的灌水量（mm）；

E单位——单位时间耗水量（mm/h），由E日耗换算求得；h5——灌水刚结束时田间水层深度（mm）；

t3——本次灌水从开始至结束的时间（h）。

2.3田间水利用系数计算

用泡田期的净灌溉定额除以泡田期的灌水量求得泡田期的田间水利用系数，将生育期的净灌溉定额除以生育期的灌水量求得生育期的田间水利用系数，将其一并代入公式（18）后即可求得全灌溉期的田间水利用系数。按上述方法计算了七星农场种子站灌区田间水利用系数，计算结果：泡田期田间水利用系数为0.93，生育期田间水利用系数为0.96，灌区整个灌水期的田间水利用系数为0.95。

3灌溉水利用系数

灌区灌溉水利用系数的大小体现了灌区水利用效率的整体水平，其数值等于渠系系数与田间水利用系数的乘积。上述渠系系数和田间水利用系数的计算成果表明，灌区的水量损失主要来源于渠道的输水损失。因此，加强灌区的防渗工作，提高渠道的管理水平，对提高灌溉水的利用效率，促进水资源的可持续利用具有非常重的意义。本文对灌区水利用系数这一反映灌溉工程质量、灌溉技术和灌区用水水平的一项综合指标的测定方法进行了分析和探讨，方法简单实用，可操作性较强，可供有关人员在今后开展此类工作时参考。笔者水平有限，望有关专家能对文中的不足之处给予批评指正。

参考文献：

[1]中华人民共和国水利部，《节水灌溉规范》SL207-98

[2]国家质量技术质量监督局、中华人民共和国建设部，《灌溉与排水工程设计规范》GB50288-99