时间：2023-03-22 17:46:53
序论：速发表网结合其深厚的文秘经验，特别为您筛选了11篇电压表设计论文范文。如果您需要更多原创资料，欢迎随时与我们的客服老师联系，希望您能从中汲取灵感和知识！
该新型数字电压表测量电压类型是直流,测量范围是-5～+5V。整机电路包括:数据采集电路的单片机最小化设计、单片机与PC接口电路、单片机时钟电路、复位电路等。下位机采用AT89S51芯片,A/D转换采用AD678芯片。通过RS232串行口与PC进行通信,传送所测量的直流电压数据。整机系统电路如图1所示。
数据采集电路的原理
在单片机数据采集电路的设计中,做到了电路设计的最小化,即没用任何附加逻辑器件做接口电路,实现了单片机对AD678转换芯片的操作。
AD678是一种高档的、多功能的12位ADC,由于其内部自带有采样保持器、高精度参考电源、内部时钟和三态缓冲数据输出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以构成完整的数据采集系统,而且一次A/D转换仅需要5ms。
在电路应用中,AD678采用同步工作方式,12位数字量输出采用8位操作模式,即12位转换数字量采用两次读取的方式,先读取其高8位,再读取其低4位。根据时序关系,在芯片选择/CS=0时,转换端/SC由高到低变化一次,即可启动A/D转换一次。再查询转换结束端/EOC,看转换是否已经结束,若结束则使输出使能/OE变低,输出有效。12位数字量的读取则要控制高字节有效端/HBE,先读取高字节,再读取低字节。整个A/D操作大致如此,在实际开发应用中调整。
由于电路中采用AD678的双极性输入方式,输入电压范围是-5～+5V,根据公式Vx10(V)/4096*Dx,即可计算出所测电压Vx值的大小。式中Dx为被测直流电压转换后的12位数字量值。
RS232接口电路的设计
AT89S51与PC的接口电路采用芯片Max232。Max232是德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2个驱动器、2个接收器和1个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。Max232芯片起电平转换的功能,使单片机的TTL电平与PC的RS232电平达到匹配。
串口通信的RS232接口采用9针串口DB9,串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现:同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连,两个串口相连或一个串口和多个串口相连。在实验中,用定时器T1作波特率发生器,其计数初值X按以下公式计算:
串行通信波特率设置为1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,计算得到计数初值X=0f3H。在编程中将其装入TL1和THl中即可。
为了便于观察,当每次测量电压采集数据时,单片机有端口输出时,用发光二极管LED指示。
软件编程
软件程序主要包括:下位机数据采集程序、上位机可视化界面程序、单片机与PC串口通信程序。单片机采用C51语言编程,上位机的操作显示界面采用VC++6.0进行可视化编程。在串口通信调试过程中,借助“串口调试助手”工具,有效利用这个工具为整个系统提高效率。
单片机编程
下位机单片机的数据采集通信主程序流程如图2所示、中断子程序如图3所示、采集子程序如图4所示。单片机的编程仿真调试借助WAVE2000仿真器,本系统有集成的ISP仿真调试环境。
在采集程序中,单片机的编程操作要完全符合AD678的时序规范要求,在实际开发中,要不断加以调试。最后将下位机调试成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash单元中。
人机界面编程
打开VC++6.0,建立一个基于对话框的MFC应用程序,串口通信采用MSComm控件来实现。其他操作此处不赘述,编程实现一个良好的人机界面。数字直流电压表的操作界面如图5所示。运行VC++6.0编程实现的Windows程序,整个样机功能得以实现。
新型数字电压表的整机设计
该新型数字电压表测量电压类型是直流,测量范围是-5～+5V。整机电路包括:数据采集电路的单片机最小化设计、单片机与PC接口电路、单片机时钟电路、复位电路等。下位机采用AT89S51芯片,A/D转换采用AD678芯片。通过RS232串行口与PC进行通信,传送所测量的直流电压数据。整机系统电路如图1所示。
数据采集电路的原理
在单片机数据采集电路的设计中,做到了电路设计的最小化,即没用任何附加逻辑器件做接口电路,实现了单片机对AD678转换芯片的操作。
AD678是一种高档的、多功能的12位ADC,由于其内部自带有采样保持器、高精度参考电源、内部时钟和三态缓冲数据输出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以构成完整的数据采集系统,而且一次A/D转换仅需要5ms。
在电路应用中,AD678采用同步工作方式,12位数字量输出采用8位操作模式,即12位转换数字量采用两次读取的方式,先读取其高8位,再读取其低4位。根据时序关系,在芯片选择/CS=0时,转换端/SC由高到低变化一次,即可启动A/D转换一次。再查询转换结束端/EOC,看转换是否已经结束,若结束则使输出使能/OE变低,输出有效。12位数字量的读取则要控制高字节有效端/HBE,先读取高字节,再读取低字节。整个A/D操作大致如此,在实际开发应用中调整。
由于电路中采用AD678的双极性输入方式,输入电压范围是-5～+5V,根据公式Vx10(V)/4096*Dx,即可计算出所测电压Vx值的大小。式中Dx为被测直流电压转换后的12位数字量值。
RS232接口电路的设计
AT89S51与PC的接口电路采用芯片Max232。Max232是德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2个驱动器、2个接收器和1个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。Max232芯片起电平转换的功能,使单片机的TTL电平与PC的RS232电平达到匹配。
串口通信的RS232接口采用9针串口DB9,串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现:同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连,两个串口相连或一个串口和多个串口相连。在实验中,用定时器T1作波特率发生器,其计数初值X按以下公式计算:
串行通信波特率设置为1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,计算得到计数初值X=0f3H。在编程中将其装入TL1和THl中即可。
为了便于观察,当每次测量电压采集数据时,单片机有端口输出时,用发光二极管LED指示。
软件编程
软件程序主要包括:下位机数据采集程序、上位机可视化界面程序、单片机与PC串口通信程序。单片机采用C51语言编程,上位机的操作显示界面采用VC++6.0进行可视化编程。在串口通信调试过程中,借助“串口调试助手”工具,有效利用这个工具为整个系统提高效率。单片机编程
下位机单片机的数据采集通信主程序流程如图2所示、中断子程序如图3所示、采集子程序如图4所示。单片机的编程仿真调试借助WAVE2000仿真器,本系统有集成的ISP仿真调试环境。
在采集程序中,单片机的编程操作要完全符合AD678的时序规范要求,在实际开发中,要不断加以调试。最后将下位机调试成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash单元中。
人机界面编程
打开VC++6.0,建立一个基于对话框的MFC应用程序,串口通信采用MSComm控件来实现。其他操作此处不赘述,编程实现一个良好的人机界面。数字直流电压表的操作界面如图5所示。运行VC++6.0编程实现的Windows程序,整个样机功能得以实现。
前言：非接触式静电电压表主要通过静电感应原理、以及空气电离原理，对带电体的静电电位进行测量。其中静电感应是指，当测试探头接近带电体时，探头与被测带电体之间能够产生畸变电场，在测试仪表端能够产生电阻分压。该种表的测试结果比较准确，但是由于多种因素的限制，依然会存在很多误差，为此，在本文中将对这这些误差因素进行分析，并提出校验方法。
一、非接触式静电电压参数分析
直接感应式静电电压表是非接触式静电电压表的一种，在该电压表中，T为静电电压表测试感应板，CW为被测带电体与测试感应板之间的耦合电容，Rb和Cb分别为电压表的泄露电容、输入电容。在实际的电压测量中，被测带电体对地电压为U，那么T的对地电压为：
从以上公式分析中得出，由于电容随着板间距离的增加而减小，因此，对于同一一起来说，改变感应板与被测带电体之间的距离，就能够改变耦合电容。进而对实际的电压测试值产生直接影响。在被测物体电位保持不变的情况下，实际的测量值Ub会随着时间的变化，而发生指数规律的数值衰减。为了避免数值的衰减，并降低测量误差，需要使得Rb、Cb足够大，但是Cb增大，将会对测试中的灵敏度产生影响[1]。
二、非接触式静电电压表检验方法
2.1电压表连接
首先将标准电极板与高压源输出端相连，其中标准电极板需要采用刚度好，且电性能良好的金属材质。然后将待校验的静电电压表安置好，调整其探头，确保标准电极板与其探头之间的距离能够处于比较适合的位置，另外需要注意的是静电电压表需要接地。
在此时标准电极板与静电电压表探头，可以看成是两个平行电极板所组成的电容器。当高压源中出现输出电压时，两个平行板之间就会叉产生电场。电场中的电荷在电场力的作用下，聚集在极板上。在实际电压测量环节中，需要不断提升测量环节中准确度。可以采用分压的形式，将测量中的高压电输出连接至标准电压表中。
对标准电压表中的输出阻抗进行限定，其数值应该大于分压端的输出阻抗值的10/（Kf%）倍，其中Kf是分压器准确度等级[2]。
2.2电极板限定
2.3测量范围限定
不同类型的非接触式静电电压表的测量范围存在着差异定，如果使用者对表的测量范围不清晰，那么在实际测量中将会出现较大误差。同时不同测量范围的表与标准电极板和静电电压表探头之间距离有关。例如，在CH2290防爆型静电电压表中，当实际的测试距离为3厘米时，则电压表的测量范围需要限定在0-20KV，当测试距离大于3厘米时，其测试范围也应该增加。
当距离为8厘米时，测量范围在0-40KV，电压表中的读数应该在实际数值基础上乘以2倍。另外，在电压表校验环节中，需要注意防触电、防损坏等安全措施，避免电表虚接的现象。高压源应该尽量与带电体保持一定的距离，距离约为1米即可[3]。
三、结论
综上所述，在带电体电压测量环节中，影响测量准确性的因素有很多，不仅是测量距离与圆盘之间的直径问题，还与测量仪表口径的大小、电极形状等因素相关。目前，非接触式静电电压表的校验方法不统一，对影响电压表测量的因素分析，能够规范实际电压表的校验，对静电工程发展有一定的促进作用。
参 考 文 献
兰祖利教授及其团队创立的三环天才理论认为：只要具备下列三个要素的学生就是资优人才。
①高于平均水平的能力——包括抽象思维、言语表达、逻辑推理、记忆力等方面的能力。
②执着精神——强烈的兴趣、热情和爱好，坚韧不拔、吃苦耐劳、努力工作、充满自信。
③创造力——独创性思维，好奇、善于思考、敢于冒险，能接受不同的观点和新鲜事物，敏感性强。
（犹如三个叠合交叉的圆环）
2.三环天才理论的特点。
①不主张判断某人是否为天才，而是主张发现学生的天才行为，并发展这种行为。
②面向全体学生，天才的表现可以因人而异，因环境的不同而变化，不是一成不变的。每一个儿童，甚至是智力较差的儿童，都可能具备某一方面的天才。
③三要素的特点和相互关系
高于平均水平的能力：潜在能力。这一要素比较稳定，可以由测量获得。
·执著精神和创造力更富动态性、是可变的。
·执着精神和创造力经过适当的刺激和培训，两者都可以得到发展，两者总是互相刺激，互相促进、共同发展的。
·执着精神和创造力不仅仅是“识才”的标准，更是“育才”的目标。
·创造有一个基本原则是“人人都有创造力，创造力的水平经过训练是可以提高的”。
3.全校范围丰富教学模式之一：开展三元丰富活动培养全体学生的天赋和才能。
三元丰富模式：
第一类：一般探索活动——激发兴趣。
通过阅读书籍、实地走访、虚拟参观、网络活动等方式进行。
第二类：集体培训活动——着力培养学生的技能和素质。
第一是培养学习技能，如怎样记笔记、如何从网络下载需要的内容、如何写论文等。
第二是进行有关训练：
（1）创造性思维方法的训练；
（2）解决问题能力的训练；
（3）人际交往及合作能力的训练。
第三类：个人或小组对现实问题的探索。
1.这是带有研究性和调查性的活动，尽管只是“少年版”的研究活动。
2.由学生自行提出问题并尝试应用一些专业的研究方法。
3.这些问题没有唯一的答案，可以有好几种不同的解决方案。 二、探究性实验的立足点
针对三环天才理论，对于资优生的培养，个人理解它有如下观点：
①提供多种机会，激发学生的动机（学习的内驱力）；
②通过科学探究点燃学生的想象，激发学生的思考；
③让学习动起来并增强创新性；
④深度学习及有价值的实践导向。
根据上述的理解，结合探究性物理实验具有的设计性、研究性、探索性的功能，以及对介于儿童和成人之间的中学生，已具备了初步科学探究的潜能，笔者认为探究性物理实验对资优生的培育能发挥一些作为，特别对激发学生兴趣与思考（Why）、动手能力、创新与产出将起推动作用，与此相对应，探究性实验活动要做好以下的定位。
1.立足基本技能的训练——探究活动的基础
亚瑟·米勒（A.Miller）教授将科学探究能力包含的成分分为三类：一般的认知技能（例如观察、分类等等）、实践的技能（例如，知道怎样使用不同的测量工具）和探究的策略（例如，知道用重复测量来提高测量的可靠性）。他认为第一种技能是不需要教的，它是所有孩子都拥有的认知的一般特性，而其他的两种技能是需要教的。
针对实践的技能的训练，首先要有严格的实验室纪律，让学生有安全意识，对人身、对仪器有保护意识。其次再培养使用不同的测量工具和设备。学生是实验阶段的主角，要给予锻炼的机会。对测量工具和设备，主要依靠学生自己通过阅读说明书，掌握操作方法和技术性能，而教师可给一些提示，学生互相之间可交流讨论预习情况，一起适当分析测量工具的设计思想。在学生预习好的情况下，“逼”学生动手，大胆操作。
针对探究的策略的训练，在实验前，先让学生集体讨论交流各自的实验方案，鼓励学生发表见解；实验过程中，要培养学生具备良好的习惯，例如，电学实验，首先能按电路图摆放仪器，要将实验中需要调节的仪器摆在手边、需要读数的仪器要摆在方便读数的地方、回路的接线布线，要方便自己的检查、接线前电源要先断开等等。实验后，汇报实验的观测结果，引导学生对实验结果进行探索。例如，通过交流认识误差存在的客观性，正确分析误差来源，从而找出最佳实验条件。
2.进行探究式实验教学活动
在实验中，通过对一些感性材料的接触与研究，能激发学生对事物的兴趣和理性思考。为了激发学生的创造力，促进学习过程的内化，尽量采用开放式的探索方式。传统的教学观念侧重于“去问题”教学（解决问题），而新的学习理念是“发现问题”，注重质疑探究（发现问题、提出问题、探究问题、讨论问题）。为达成这样的效果，要为学生提供合适的资源并侧重培养质疑探究的能力。
（1）选取具有可探究价值的资源。
①真实完整的问题；
②开放式的问题；
③适合学生认知水平的问题。
（2）质疑探究能力的培养——探究活动的核心。
苏联霍姆林斯基说过：在学生的脑力劳动中，摆在第一位的不是背书和记住别人的思想，而是让学生本人进行思考。
在探究性的活动中，教师作为指导者、协作者、参与者的角色出现。教师如何激发学生的思考？是探究成功与否的关键。作为指导者，应当创设问题情境，从实验的设计思想、器材的选择、操作过程等，让学生有源于学生认知结构的发现，有新的直接体验和感悟。作为协作者、参与者，要赏识学生在活动中的闪光点，分享解决旧问题又生成新问题的感受。下面用一节课例，来展示如何培养学生的能力过程。
（选修3-1）第三章《恒定电流》中的第4节“电阻的串、并联及其应用”，对于其中电流计改装为电压表的内容，把它定位为一个探究主题——“探究电压表的原理与结构（型号J0408）”。
活动方式——采用实验探究型提问方式，引导学生探究、讨论问题。
教学片断1：用电压表测量串联电阻的部分电压和总电压。
演示实验一：如图R1=5Ω，R2=15Ω.将两电阻串联，接在稳压电源两端U=2V.
提问：①R1两端的电压U1=？
②用电压表测R1两端电压时，读数多少？[电压表的型号（J0408）]
学生计算：U1=0.5V。
评价计算方法（学生：比例法计算最简便）。
观测（请学生读数：0.50V）。
（另外，也测量R2两端的电压确为1.50V。）
演示实验二：上图中的两个电阻调换为R1=5KΩ、R2=15KΩ，仍接在稳压电源两端U=2V。
再提问：③R1两端的电压U1=？
④用电压表测R1两端电压时，读数多少？
学生类推：U1=0.5V。
观测（请学生读数：0.22V）。
提问：怎么回事？R2两端的电压又是多少？
实际测量之，只有0.66V。
再提问：哪位同学知道读数变小的原因？
大部分学生表情生动，却说不出自己的看法；极个别学生有见解。
某学生：电压表与R1并联，并联部分电阻小了，电压小了。
追问：两次实验电路结构相同，为什么在实验一，读数与计算几乎吻合？
该学生停顿片刻，无法回答。
讨论引导：肯定由于电压表接入引起的，要弄清原由，需要认识电压表的内部结构。
点评：引出有价值的，能用实证方法来进行研究的问题。学生提出自己对问题答案的推测，经过教师与学生之间，学生与学生之间的讨论，得出学生自己或小组对问题答案的预测，师生互动、生生互动，贯穿探究的全过程，构成了探究的“软环境”。
教学片断2：电压表的逆向设计。
本节课中所探究的电压表是学生常见的（J0408）型号的电压表，上课时每两个学生一只该型号的电压表。教师先介绍表头的工作原理，给出表头参数（满偏电流Ig=1mA、电流计的内阻Rg约100Ω）再设置问题串：
提问：表头能测电压吗？能测多大（引导学生估算：Ug=IgRg≈1×10-3×100V=0.10V）？它是不是大家面前的这个电压表？
引导问：表头只能承受小电压，要测量较大的电压时，怎么办？
引导学生设计方案并筛选：
方案1：增大Rg以增大Ug可行吗？
方案2：在表头串联一个分压电阻（该方案由学生提出并达成共识）。
追问：（J0408）型号的电压表中量程为3V的含义是什么？
其分压电阻值多大？（请学生自行计算，并评价其中一种简约方法：RV==Ω=3000Ω，RV=Rg+R分。
拓展提问：0～15V量程又该怎么设计？如何实现双量程？
（对双量程中两个分压电阻的设置上，肯定了一位学生有效利用分压电阻的优化重组设计，教师同时展示电压表中电阻器的实物摆布和说明书中的电路图以印证，学生欣喜。）
点评：使用能够直接对问题进行调查研究的方法。
实验中创设的问题情境，应尽量做到“以疑激思”、“以疑诱思”，不断为实验创设悬念、正疑，激发主体思维最大限度地参与实验探究过程中。教学实践表明，疑质探究在于通过学生自己感受论证的思维过程，体验发现的乐趣，帮助学生形成积极探索的精神，培养创新思维方法和科学精神。
（3）增加探索性实验——探索活动的补充。
在实验教学中，要尽量创造机会，方式方法很多，如让学生改进实验、拆装旧仪器；再如，中学物理实验大部分是验证性实验，我们在教学中可以把一些验证性的实验变为探索性的实验，要尽量再现实验的设计过程，让学生多想想：“为什么这样做？”，“换种方法行不行？”“器材为什么这样设计”，以此渗透物理思想，启迪学生的思路。在“大气压的测定”一节教学中，如果把这一实验改成探索性实验，可引导学生探索型的提问：
ⅰ.将一开口玻璃管插入水银槽中，为什么管内外水银面相平？
ⅱ.把玻璃管中安上一活塞，向上拉动活塞，为什么水银柱能上升？
ⅲ.当玻璃管足够长，不断向上提拉活塞时，水银柱是否能不断上升？
ⅳ.在水银柱不随活塞的上升而上升时，你能从中悟出什么？
ⅴ.怎样使管内水银面以上部分达到真空状态，从而精确地测得大气压值？
按此实验、探索、解疑不断深化的探索方式进行教学，有利于调动学生思维的积极性，激发灵感，产生顿悟；学生自己在“探索”物理规律的实验过程中，加深了对知识的理解和运用，也培养了自己的创新能力。
3.实践导向
（1）开放实验室——实验与理论相结合。
学校创设专门的自学实验室，给有兴趣的学生提供实验的条件，学生自己安排时间去做实验，手脑并用，通过定量或半量的测量，以理解理论课上讲授的内容。实验课题可以教师提供，也可学生自己拟定（经教师审核）。如在物理选修3—4《单摆》一节中，从理论上推导出在摆角条件下的单摆的周期公式，但对同一个单摆，它的周期是否受摆角的影响？总有学生心存疑问。那么就让部分学生到实验室测量单摆周期和其摆角的关系，实验装置如右图1。量角器用以测量摆角（精确度不太高，但不影响实验结果），单摆周期用图1右下的FB213型数显计时计数毫秒仪测量（时间测量可精确到毫秒）。有位学生经过实验得出如下数据：
这个测量结果极大的激发了学生探索的热情，继而有学生用T—图像处理数据。从上表数据中得到的图像如图2所示，拟合后结果见图3.
图2
图3
学生自己分析图像，初步认识单摆的周期规律：摆角θ≤50时，其周期基本不变（摆角为10、20时，摆球的摆动不易控制在一个平面内，形成圆锥摆，导致周期测量偏差大），摆角超过120后周期随摆角增大才有明显的变化。
虽然该实验精度并不是很高，在摆角测量上是比较粗略的，但学生通过该实验探究体会到，单摆作为一个运动模型，摆角和周期的关系并不是人为规定的，它可以通过科学实验得到：在摆角足够小时，周期和摆角可认为无关，此时也可将单摆的运动视为简谐运动，从而得到其周期公式；当摆角太大时，便不能将其视为简谐运动，同时其周期也将和摆角有关，使学生对单摆形成科学有效的认识，感受研究问题的科学方法。
（2）实验活动与社会相结合。
创设学以致用的平台，给学生原创性的研究机会。
如举办科技工程大赛，让高一、二的学生有动手实践。在工程大赛中，体验各个环节：设计（原理与计算）、电脑模拟、实验、评价。
论文摘要：本文通过创设学习环境，让学生感受科学探究，形成概念、认识规律，建构物理知识体系，让学生体验科学探究；最后，要通过运用、巩固、深化物理知识，让学生再次经历科学探究。
科学探究是科学家运用一系列科学方法通过一定程序解决自然领域或科学问题的研究过程，其本质是以科学态度揭示大自然奥妙并发现科学真理的思维方式。《物理课程标准》将科学探究作为课程目标与重要内容，旨在使学生通过与科学家相似的研究过程，经历提出问题、猜想与假设、实验设计等一系列感受和体验，在获取知识与技能的同时，形成实事求是的科学态度，激励积极主动的探索精神，提升标新立异的创新能力。
一、感受科学探究，创设学习环境
1.感受科学探究，创设学习概念环境。物理概念是从自然现象、物理事实或过程中抽象出来的，在教学过程中必须把相关的现象或过程展现出来，给学生创设一个学习概念的环境。创设环境有运用实验、联系实际等许多方法，但不管采用什么方法，都必须从被动地接受知识向主动地获取知识转化，体现“提出问题”和“猜想与假设”等“科学探究”要素。例如，运用实验引入摩擦力的概念，将放在桌面上的木块与跨过滑轮的绳子相连接，绳子的另一端悬挂掉盘，盘上放重物，木块在绳子的拉力作用下会运动起来。这时让学生猜想，如果逐步减少盘中重物质量，木块将如何？实验之后，再让学生相互交流，分析论证这是为什么。如此，通过科学探究，加深学生对看不见、摸不着的摩擦力的理解。
2.感受科学探究，创设学习规律环境。物理规律揭示的是物理量之间的必然联系，是客观存在的，人们只能去发现规律，而不能凭主观意志去发明创造规律。因此，物理规律教学必须首先提供一个便于探索规律、发现规律的学习环境，使学生通过观察和感受，有所发现、有所联想，萌发或提炼出科学问题。例如，在导入《闭合电路欧姆定律》时，首先将完全相同的8个“6V、0.3A”小灯泡分成两组分别并联在6V的蓄电池和6V的干电池两端，并在电源两端并联电压表监视电路电压，让学生猜想，接通电源后，两电路电压是否相同？两组小灯泡是否一样亮？根据部分电路欧姆定律，两电压表示数必然相同，两组小灯泡也一定一样亮。实验结果却发现，与蓄电池连接的电压表示数基本没有变化，而与干电池连接的电压表示数降低了2V左右，且与干电池连接的小灯泡比与蓄电池连接的小灯泡暗。进一步启发引导学生寻找两电路的不同，猜想现象原因，发现对电路的研究必须考虑电源内阻，引出考虑电源内阻的全电路定律。
二、体验科学探究，建构物理知识体系
1.体验科学探究，形成物理概念。有些概念是在观察、交流、探究等感受和体验过程中，获得感性认识并对感性材料思维加工而形成的。例如，利用人推车，牛拉犁，手提水桶，运动员举起杠铃，磁铁吸引铁钉等常见现象，引导学生分析论证、抽象概括出力是“物体与物体之间的相互作用”。有些概念则需要通过实验来建立，涉及到科学探究的更多要素。例如，电阻的概念首先引导学生回忆“什么叫导体？有哪些常见的导体？”之后，猜想“导体除了能够导电，对电流是否还有其他作用？”“要研究导体对电流是否还有其他作用，可以用什么方法？”“如果需要实验，应使用哪些仪器与材料？如何设计实验？”通过师生、生生互动制定实验方案。在电源、开关、电流表、小灯泡串联的电路中分别串入铅笔芯与镍铬导线之后，引导学生观察灯泡的亮度和电流表的示数，通过讨论、比较、分析、判断，发现镍铬导线对电流的阻碍作用比铅笔芯大，得出在物理学中用电阻表示导体对电流阻碍作用大小的概念。
2.体验科学探究，认识物理规律探索。物理规律需要学生以科学的态度和对科学探索的浓厚兴趣经历科学探究过程，去发现、思考、探讨。首先是通过发现问题、猜想与假设，设计实验，收集证据等一系列活动，探索事物的内在联系，提供实事求是的科学依据；之后再通过分析与论证、评价、交流与合作，得出结论。整个过程要使学生充分体验科学探究，在获取知识的同时，实现培养科学素养的目标。
3.再次经历科学探究，运用巩固物理知识。要真正理解概念掌握规律，还需要在运用物理知识的过程中再次经历科学探究，进行巩固、深化和强化。一是在运用物理知识解决具体问题的过程中强化科学探究。二是在进行实验设计和仪器教具制作的过程中深化科学探究。三是在探索解决问题的思路、方法过程中活化科学探究。
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)18-31739-01
Experimental Teaching Reform of Sensors Course
ZHANG Huai,Chen Fu-jun,YANG Yong,LIANG Feng
(Huanghuai University,Zhumadian 463000,China)
Abstract:Sensors is a most practical course, the students can verify theories through an experiment, and can strengthen the cultivation of the student’s innovation and practice ability. Aimed at the present situation of the experimental teaching for sensor of our university, we do some beneficial reform and the aim is to improve the practice ability of students and cultivate the innovative talents.
Key words:sensor experiment;teaching reform;cultivation of innovative talents
传感器技术作为现代三大信息技术之一，广泛应用于工农业生产及日常生活中，是测控过程中反映被测对象、保证控制质量的重要一环，也是自动化、测控技术、机械电子等专业的一门实践性和应用性很强的基础课。随着计算机技术，信息技术和网络技术的发展，传感器技术与应用也飞速发展，而传统的传感器教学尤其是实践环节的教学迫切需要改革创新。为此，针对我校传感器实验教学的现状做一些有益的改革，旨在提高学生对传感器原理及特性的理解并进而达到设计和应用的目的，培养高素质技能型人才。
1 我国传感器及实验教学的发展及需求
传感器及智能仪器仪表自上个世纪60年代以来一直作为自动化、测控技术、机械电子等专业的一门专业课程，特别是进入80年代后，国际上出现了“传感器热”：日本把传感器技术列为80年代十大技术之首，美国把传感器技术列为90年代的关键技术，我国把传感器技术列为“八五”、“九五”的重点研究项目之一；并且2003年3月国家教育部紧跟国际科技发展步伐，已将传感器的教学纳入到普通高级中学物理课程的教学体系中。由此可见，传感器在当今科技发展及国民教育体系中所处的重要地位。而对于传感器本身又是一门实践性和应用性很强的学科，而且传感器实验教学是整个教学环节中的一个重要子系统，因此，加强传感器实验教学以适应我国高等教育的任务――培养学生创新精神和实践能力的需求。
2 传感器实验教学的现状
长期以来，理论教学重于实验教学的观念根深蒂固，影响了传感器教学的效果。传统的传感器教学尤其是实践性环节迫切需要改革创新。传统的传感器实验教学的问题主要反映在以下几个方面：
2.1教学中存在不重视实验的倾向
实验教学是理论知识和实验活动、间接经验与直接经验、抽象思维和形象思维、传授知识与训练技能相结合的过程。但是，对传感器实验教学现状的调查结果表明，目前很多高校在教育观念上，仍存在着重理论、轻实践，重理论知识传授、轻动手能力培养的倾向，在课程体系上，实验教学少有独立的教学体系以及相应的学分评价体系，实验课从属于理论课，实验内容含在理论课程中，实验学时与内容的开设随意性强，随意削减实验学时成为普遍现象，实验课时同理论课时比例不太合理等问题，从而大大影响了学生对传感器特性的理解及在传感器应用中解决实际问题能力的培养。
2.2实验项目验证型多于设计型
目前，我系使用的传感器实验装置是由浙江高联科技开发公司提供的CSY2000D型传感器检测技术实验台，它所提供的实验项目大多为验证性实验，虽然各传感器透明式封装比较直观，但缺乏设计性、综合性要求，与工程实践脱节严重。
2.3教学方式单调枯燥
传统的传感器实验教学是注入式的，从实验原理、步骤、实验注意事项，甚至连实验结果都面面俱到地由老师讲解，然后由学生“按方抓药”地操作。这使学生处于消极被动的地位，影响其学习主观能动性的发挥，严重阻碍了学生的全面综合素质的培养。
2.4实验经费投入不足
实验室建设对各高校来说是一项重要的投资，特别是对于一般的普通高校在资金有限的情况下，对实验室的建设投入更少；而传感器又是精密测量仪器，一般单个售价都在50元以上，我系于2003年购置的6台CSY2000D型传感器检测技术试验台就高达1.83万元/台。因此，在资金紧张的情况下，使得高校扩招后由原来的一名学生一台设备，改为2～3人一组，这样在实验过程中往往一个学生做，同组人旁观，教学效果很不理想。
3 改革与探讨
实验教学是高等院校教学的重要组成部分，是对课堂所学理论知识的直观认识和拓展应用，是学生理论联系实际的重要途径，它在培养学生综合素质和创新能力方面有着不可替代的重要作用。因此传感器实验教学必须从理论教学中解脱出来，实验教学应与本课程特点紧密结合，做一次全面的改革：
3.1深化传感器实验教学改革，着力培养学生动手能力
为推进我国全面的素质教育，培养学生创新精神和实践能力，根据传感器实验教学的现状和面临的问题，充分调研，对目前的传感器实验教学进行全面改革：从本科培养计划的约束，到实际实验教学的实施；从教师的教学观念，到学生的实验的目的等各方面都要充分认识到传感器实验在传感器教学中的重要性，在实际实验教学中不断培养学生独立的操作动手能力。
总体上说，注重引导，加强实验考核，使学生普遍对实验重视程度提高，能主动预习准备实验，甚至带着问题进实验室，学生的动手能力明显增强。
3.2切实加强传感器实验室基础建设和科学管理制度
实验器材是开展实验教学活动的基础平台，虽然传感器实验器材价格相对较贵，但也应逐渐增加传感器实验室经费的投入，除了确保正常的教学实验所需各项经费外，还要投入一定经费改进和完善现有仪器设备。同时，还要加强实验室科学管理制度的建设，现在各高校的实验室管理专职人员紧缺，一般由理论课老师来担任实验的教学和实验室管理，其间存在管理漏洞，仪器损坏无法及时维修，严重影响实验教学的开展。因此，传感器实验室要根据本学科的特点和自身条件建立切实可行的实验室管理制度和实验操作规程，逐渐形成较为完整的实验教学管理和保证体系。
3.3加快传感器实验教材的编写
实验教材是提高实验教学质量的重要环节。传感器实验是近几年才在各高校普遍开设，据调查现阶段各高校采用的传感器实验教材都是在厂家提供的仪器使用指南的基础上编写的讲义，缺乏规范性、普适性。根据高校实验教学改革和本学科发展的现状更新充实实验教学内容和教学方法，编写配套的、高水平的传感器实验教材是刻不容缓的。
3.4改革传感器实验教学的内容及方法
3.4.1实验教学内容的改革
为了突出实践教学，培养学生的应用意识、工程实践能力，使学生“消化理论、发展能力”我们对该课程的实验内容进行了较大改革：一方面保留了一些基础验证性实验，如电阻应变、电涡流位移特性、光纤传感器位移特性实验等，使学生通过这些实验，理解传感器的基木原理和特性，消化教学内容；另一方面开设一些设计性实验，如我们利用电阻应变片设计了数字电子秤，以及结合单片机知识设计出自动避障小车和全自动洗衣机控制器等，通过学生自己制作出一些小产品模型，使学生进一步认识到课堂中学过的传感器在其中的限位、距离检测等作用。在教学过程中除了要求学生写出实验报告外还要求撰写设计论文，这样更能够将设计思想、方案论证、技术路线等一些列创造性工作反映出来，同时还可锻炼学生的总结能力，为将来撰写科技论文奠定基础。
3.4.2实验教学方法的改革
实验课是验证理论、应用理论、锻炼学生动手能力的重要环节。在实验指导的方法上,我们进行了一些改革探索，在实验指导过程中,注意因材施教,采用启发式教学方法,提示学生是否有更好的改进方法等等。如电阻应变实验中对电子秤标定时反复调节Rw3、Rw4直至托盘空时电压表显示为0v、200g砝码时显示为0.2v。反复调节最终是可以达到要求，当学生反复调节几次没达到预期要求时可能不耐烦了，这时提示学生根据电阻应变式传感器的测力原理及输入输出特性――线性关系，分析电路中Rw3、Rw4的作用可以看出Rw3起调节放大倍数――即线性关系中的斜率、Rw4起零点参考电压调节――线性关系中的初始值的作用，经过这样比较对应后，很快可以得出这样的快速调节方法：当托盘空时，调节Rw4使电压表显示为零；然后将10个砝码全放入托盘，调节Rw3使电压表显示为0.2v；然后去掉全部砝码记下此时电压表读数v0 (如0.002v)；再将砝码全放入托盘调节Rw4使电压表显示为0.2-v0（如0.198v）；最后再调节Rw3使电压表显示为0.2v即可。通过像这个实验一样的实验教学方法改革,我们认识到如果在每次实验指导中都能够采用启发式的方法启迪学生，发展学生的发散思维能力，那么一定能使学生举一反三，达到学以致用的目的，同时还可激发学生的创新兴趣。
3.5建立科学的实验考核方案
成绩评定方式对于实验教学十分重要，它是这次传感器实验教学改革实施的总体指挥棒。学生最关心的就是成绩，我们要充分利用这一法宝设计较为合理的考核方案，既能达到考察的目的，同时使学生通过试验不仅能很好理解理论知识，还可以培养学生的动手、创新能力。为此，将成绩评价定位在是否理解并灵活应用所学知识，以及鼓励创新思想和创新实践过程，而不仅仅是结果正确与否。在总结多年实验课经验的基础上，采用两种结果验收相结合的形式，一种形式是当面验收，通过演示和口头介绍展示实验过程及实验效果，并完成高质量的实验报告（包括利用VC、vb、matlab等软件实现对测量数据的分析及相应的改进措施和仿真），这种方式是学生实践活动结果的直观体现；另一种形式是提交撰写设计论文，相对与前者，这种形式更能够将设计思想、方案论证、技术路线等一些列创造性工作反映出来，同时还可锻炼学生的总结能力，为将来撰写科技论文奠定基础。学生的最终实验成绩是这两部分成绩的综合。
4 结束语
关于传感器实验课教学改革涉及面广，环节多，是个比较复杂的问题。我们只是在这方面做了一些有益的尝试，并取得了一定的成功经验。我们改革的目的很明确，就是要让学生感觉到每一个实验都是一次挑战，要想取得成功必须要有充分的准备、严谨的态度、细致的操作和灵活的思维。每一次实验的完成，不仅要让学生的实验能力得到充分的训练和提高，更重要的是要激发学生的主观能动性和创造性。只有这样才能为国家培养出具有较高的全面素质的一流人才。
参考文献：
现行高中物理教材中有三个学生分组实验：《测定金属的电阻率》、《测定电池的电动势和内阻》和《描绘小灯泡的伏安特性曲线》都要选用滑动变阻器，前两者选用滑动变阻器的限流式接法，后者选用滑动变阻器的分压式接法。高考电学设计性实验命题对其多次直接或渗透考查。教材对此又没有理论的讲解，学生分组实验又没有实际的指导，学生感到无从下手。学生主要对以下两个问题有疑问：1.对这两种接法的电路结构和实物连线的差异存在混淆；2.遇到具体问题根本不知该如何选用哪种接法。下面就学生的这两点疑问谈谈自己方法。
一、两种接法的电路比较
图一电路为滑动变阻器的限流式接法，被控电阻Rx和滑动变阻器右侧的有效电阻RPB串联，在开关闭合前触头置于A端。
图二电路为滑动变阻器的分压式接法，被控电阻Rx和滑动变阻器左侧电阻RPA并联，再与右侧电阻RPB串联，在开关闭合前触头也置于A端。
两者电路的唯一差异就是前者没有导线AC，滑动变阻器只有一部分是有效的；后者有导线AC，滑动变阻器两部分都是有效的。
二、两种接法的选用
为使问题简化，分析中电源电动势均取，内阻不计。
1.限流式接法
图一电路中，开关闭合后，流过被控电阻Rx的电流为
令，，则有
为了形象简便起见，利用几何画板分别画出各值对应的图象，称为限流式接法的特性曲线。如图三所示，对这些曲线进行分析。
（1）无论k取何值，通过调节滑动变阻器，都无法使流过被控电阻的电流取到零。
（2）当k很大时，曲线接近水平直线，对应的物理含义是当很大时，在滑动变阻器有明显滑动，而流过被控电阻Rx的电流无明显变化且很大，这时滑动变阻器对电流的调控作用不大，称为对电流的调控范围过小论文范文。
（3）当k很小时，曲线非常弯曲，对应的物理含义是当很小时，在滑动变阻器接近零附近滑动，流过被控电阻Rx的电流变化异常大，这时的滑动变阻器不易控制，给调节带来很大困难；在其他位置滑动，电流无明显变化且很小，这时的滑动变阻器实际上对电流的调控作用不大且电表读数很小，偶然误差很大不宜记录数据，称为对电压的要么调控精度过低，要么调控范围过小。
（4）当k≈1时，曲线介于上述两种曲线之间限流式，避开了对电流的调控范围过小和调控精度过低的两种缺陷，发现∈[0.2,2]，调控效果较合适。
2.分压式接法
图二电路中，开关闭合后，被控电阻Rx两端的电压为
令，，则有
同样分别画出分压式接法的特性曲线。如图四所示，对这些曲线进行分析。
（1）无论k取何值，通过调节滑动变阻器，被控电阻两端的电压都在零到电源电动势之间变化。
（2）当k很小时，曲线非常弯曲，也就是说，出现与图三中当k很小时的类似情况，这时滑动变阻器对电压的要么调控范围过小，要么调控精度过低。
（3）k越大，曲线的线性程度越高，也就是说，越大，被控电阻两端的电压U随滑动变阻器的滑动而均匀变化，这时的滑动变阻器对电压的调控精度高且调控范围大。值得注意的是，并不是越大越好，在因为在被控电阻一定情况下，当很大时，电流几乎从变阻器上流过且干路电流很大，电能主要消耗在变阻器和内阻上,这不是我们使用变阻器所希望的。根据图四发现，当时，特性曲线的线性程度已经相当不错，完全没有必要再提高了，发现∈[0.2,10]，调控效果较合适。
根据上述分析，我们可以总结出选用两种接法的原则：
1.要求被控电阻的电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调，须用分压式接法；否则，可采用限流式接法。
2.被控电阻的阻值远大于滑动变阻器的总阻值，但没必要太大，须用分压式接法；被控电阻的阻值与滑动变阻器的总阻值差不多，须用限流式接法。
3.两种接法均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为在电路完全一样的情况下，限流式接法总功率，分压式接法总功率，前者功率较小。
4.特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以及电阻允许通过的最大电流来综合考虑。
【参考文献】
［1］杨述武，赵立竹，沈国士主编．《普通物理实验（电磁学部分）》．高等教育出版社．2007年12月
［2］曹广卫．《选用限流式电路还是分压式电路》．中学物理教学参考．2003年第6期
一、高中物理实验教学存在的问题
目前在应试教育的影响下，物理实验教学难以发挥它应有的作用。许多教师很少做实验，不愿花时间从事实验教学，实验只被作为收集数据，验证理论，应付考试的工具。学生实验形成了教师讲，学生做，教师示范，学生模仿的教学，学生成为被动的接受者，以至于学生很少提出问题。没有养成实事求是的科学态度，没有学会解决问题的科学方法，学生的主体地位远没有得到重视，学生缺乏主动探究的欲望和热情，忽视了实验对学生科学思维方法和创新能力的培养。新课标指出高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与，乐于探究，勇于实验，勤于思考。通过多样的教学方式，帮助学生学习物理知识和技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度和科学精神，因此，高中物理实验教学迫切需要改革。探究性实验由于其重视过程和方法，有利于提高学生发现问题、解决问题的能力，培养与他人合作的精神，养成实事求是的科学态度，有利于学生创新能力的提高和主体性的发挥。强调通过实验探究提高学生的科学素养，已成为当前实验教学改革的主要方向。
二、强化新课程理念，改革实验教学模式
物理实验为培养创新精神提供了最佳环境，尤其是开发一些联系生活实际的应用型实验，可使学生亲身感受到物理实验的实用价值，能强烈激发学生的创造动机。教师应成为勇于进取、善于创新的模范，无论实验方法的革新、教具的创造、实验的新颖设计，对学生都有很强的感染力，会不知不觉在学生心里播下创造的种子。具体做法：进一步加强了对学生实验兴趣的培养。物理学家爱因斯坦曾经说过：“兴趣是最好的老师。”而兴趣的培养，一要靠老师的正确引导，二要靠学生亲身到实验中去激发。教师要善于把握实验的科学性，挖掘实验的趣味性，制定切实可行的督促、检查方案，或展示、或竞赛、或讨论，使学生饶有兴趣地完成课本或课外小实验、小制作，对活动中表现突出的，及时给予表扬和鼓励，这对提高学生的实验兴趣很有帮助；物理实验教学中，既要发挥教师的主导作用，又要突出学生的主体地位，充分调动学生的积极性和主动性，使学生积极主动的参与实验。课本让学生看，实验让学生做，思路让学生想，疑难让学生议，错误让学生析，并且多给学生提供独立设计实验的训练机会，最大限度地发挥学生的探索潜能，培养学生的实践能力和创造能力。
三、探索实验原理，发展科学思维素质
学生实验的“灵魂”是实验原理，只有把实验原理放在处理实验教学的首要位置，才会使物理实验教学“活”起来。若能在教师有目的的引导下，对实验原理进行挖掘和探索，将能有效地培养学生按科学方法思考解决问题的习惯，发展学生的科学思维素质。在基本实验教学中，必须抓好以下两点：（1）对实验原理的正确理解。要知道这个实验为什么这样做，它的理论根据是什么，不这样做还能怎样做，那一种做法更好，更可行。这是培养学生实验设计能力的一个关键。（2）对常用的物理仪器要熟练使用，这是实验的基础，是实验的工具。常见的实验仪器有以下十三种：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧称、温度计、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等。对这些常见实验工具不仅要能正确熟练地使用，甚至要知道实验仪器的原理。例如，在《把电流表改装为电压表》实验中，需要测定电流表的内阻，书中直接给出了半偏法，对这一方法的出现学生普遍感到很突然。我们可以这样做，先让学生自己设计一种测电流表内阻的方法，然后对学生中使用最普遍的两种方法进行分析。转贴于 第一种是常见的伏安法，该方法在测一般电阻时可用，但在测电流表内阻时却是不可取的，因为我们测定电流表内阻的目的是用它来改装为电压表，若电流表内阻测量不准确会直接影响改装后的伏特表的精确程度。第二种方法的原理是由伏特表测出电流表和变阻箱两端的总电压U，从电流表读出电流值I，则电流表内阻Rg=U/I-R，这一方法可以消除伏特表分流作用所带来的误差，但却暴露出学生对灵敏电流计的作用不甚清楚，其实灵敏电流计不能准确的测量电流强度，只能作为检流计，既然电流强度的准确值不知道，自然也就无法求出电流计内阻Rg的准确值。在分析了以上两种方法的不足之后，利用并联电路的电流分配关系引导学生得出半偏法已是水到渠成。
四、营造主动探究的氛围，强化学生参与意识
新课程的实验课是要学生通过实验来学到知识，训练技能，并经历一个科学探究的过程。教师在课堂教学中起着主导作用，而一堂课中教师的情感投入往往影响着每个学生的情感投入。教师能否营造一个和谐民主的教学氛围是能否让学生主动探究的前提。在一节课中，有师与生、生与生之间的人际交流，在这个交流环境中，若要使学生有好的课堂氛围，有热烈的讨论，有激烈的争论，有独特的发言，甚至有创造性的思维，都必须让学生从心理上有一种安全感，有一种无拘无束的自然情感的流露。因此，要求教师从尊重学生出发，有和善的语言，温文尔雅的教态去创设这个环境。民主、有序的学习环境有利于激发学生主动探究的欲望，教师要有与人为善的教态，尊重学生、鼓励学生发表独立的见解。实验课中学生的“哇”、“喔”等声音，是学生最真切的情感体现。
当然，在物理实验的教学改革实施中，我们还将面临着许多新的问题，还需要在今后的工作中进一步的研究与探索，我们将在不断的反思中，不断地改进、不断地总结经验，使物理实验的教学改革工作不断地深入，不断地完善。
[参考文献]
中图分类号：TU857文献标识码： A
一、前言
当前电梯检验人员在现场存在以下问题：
⑴仪器不便于使用。携带检验仪器过多，增加装载携带的负担；检验仪器频繁交替使用，容易发生遗失；单项检验准备时间较长，需交替使用不同的检验仪器。
⑵数据不利于保存。单项检验完成需手工填写单项检验数值，很繁琐；纸质表单易损坏，不易保存；检验记录单遗失、损坏、字迹不清时需重新检验；现场有可能发生检验仪器没电、损坏、配件不齐等不确定因素导致单项无法检验。
⑶仪器不便于维护。检验仪器平时的维护工作繁重，例如：更换电池、校准仪器等；后勤维护繁重，各种仪器的配套电源都不同，如9v电池、5号电池、7号电池、其他异状电池等；检验仪器的使用率高，故障和损坏率也高，每年采购经费居高不下等。
二、电梯综合测试仪的原理与构成
1测试仪框图
本测试仪拟实现对温度、声级、电压、电阻、电流、距离、照度等信号的采集，系统框图见图1。
图1 测试仪系统框图
2传感器选择
目前常用的检验检测仪器大多是带液晶数显的检测终端，随着科技的发展，各种数字传感器、微型处理器的不断发展，可以使用各类成熟的传感器，结合数字采集和高速数字运算功能，开发出全数字的专用综合测试仪器，从而替代现有各种独立使用的测量仪表。
根据国家或地方有关电梯检验的技术标准，选取部分可以使用电类测量检测仪器的测量参数，并确定传感器如下：
电类：交流电压、交流电流、直流电压、电阻测量4种全数字传感器；
环境类：照度、温湿度、声级3种数字传感器；
测量类：激光非接触速度传感器；
3指标参数
电流：AC30A精度≤2%；
电压：DC500v精度≤2%；AC500v精度≤2%；
电阻：200Ω，精度≤2%；
温度精度0.5°；
湿度、电类参数，误差±5%；
距离、速度误差±1%。
电类测量必须符合：
GB-T 13978-1992 数字多用表通用技术条件 《GB/T13978-2008 数字多用表》
GB/T 22264.2-2008 安装式数字显示电测量仪表 第2部分：电流表和电压表的特殊要求
防水：IP65
4测量方式
电压测量：采用前端带有鳄鱼夹装置的万用表棒，定制全数字万用表采集模块；
电流测量：采用钳形互感器，定制全数字万用表采集模块；
温湿度测量：采用露点式二合一全数字采集模块；
照度测量：采用全数字菲尼尔照度采集模块；
声级测量：采用定制电容式声级模数采集模块；
平移速度测量：采用非接触式激光测速模块；
5技术接口
要求与现有电梯快速检验系统对接；
数据可通过USB2.0或Micro USB或蓝牙无线方式传送；
制定通信协议与android平板电脑APP软件或windows系统上位机软件进行通信；
主板预留CDMA2000/WCDMA/GPRS/通讯模块接口，后期支持无线数据传输功能；
主板预留SD/TF存储卡接口；
主板预留232/485接口；
2.6结构部分
外形尺寸≤190mm×98mm×40mm
背板带LED照明功能；
外露式探头需有格珊保护；
内置电池仓；
外壳需做止滑处理；
菲尼尔透镜需有保护罩；
电流、电压表棒必须符合安规，结构上要做防误插设计；
三、测试仪样机
主控板，选用PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier),带引线的塑料芯片载体.表面贴装型封装,外形呈正方形,64脚封装,引脚从封装的四个侧面引出,呈丁字形,外形尺寸比DIP封装小得多.PLCC封装适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线,具有外形尺寸小、可靠性高的优点；
传感器/采集模块，选用全数字带数据接口，技术较为成熟的主流芯片、采集模块；
传输方式：选用可靠性较高的蓝牙无线通讯模块，预留Micro USB接口做为数据传输、充电接口；
测试仪样机工作流程图及样机，见图2、图3。
图2 测试仪工作流程图
图3 测试仪样机
四、样机测试
1系统程序
测试仪采用潜入式系统开发，以下为5v电源控制程序。
extern void GPIO_ApplicationIfInit ( void )
{
/*****************
* 输出信号组*
*****************/
/* 注册电源5v输出控制脚 */
p5v_io_handler = GPIO_Configuration ( PORT_D, GPIO_8, Output_type );
if(p5v_io_handler > 0)
{
GPIO_WritePINlevel ( p5v_io_handler, IO_SET );
}
sound_io_handler =GPIO_Configuration ( PORT_D, GPIO_9, Output_type );
if(sound_io_handler > 0)
{
GPIO_WritePINlevel ( sound_io_handler, IO_SET );
}
multimeter_io_handler=GPIO_Configuration ( PORT_D, GPIO_10, Output_type );
if(multimeter_io_handler > 0)
{
GPIO_WritePINlevel ( multimeter_io_handler, IO_SET );
}
speed_io_handler = GPIO_Configuration ( PORT_D, GPIO_12, Output_type );
if(speed_io_handler > 0)
{
GPIO_WritePINlevel ( speed_io_handler, IO_SET );
}
temperature_humidity_io_handler =GPIO_Configuration ( PORT_C, GPIO_7, Output_type );
if(speed_io_handler > 0)
{
GPIO_WritePINlevel ( speed_io_handler, IO_SET );
}
2测试报告
研制的样机实际测试报告，
3测试报告分析
（1）该蓝牙设备使用距离较短且不稳定，测试过程中常断开需重新连接；
（2）直流电压测试结果与实际值基本一致，交流电压测试结果比实际值偏小，平均偏差为-0.48%；
（3）电阻值测试结果比实际值偏大，平均偏差为+1.68%；
（4）温度值测试结果比实际值偏大，平均偏差为+10.15%；湿度值测试结果比实际值偏大，平均偏差为+3.28%；
（5）照度值测试结果比实际值偏小，平均偏差为-4.48%；
测试报告显示数据，全部测量值均小于设计指标，判定产品研发成功，设备外观经过修改完全符合设计要求，外观设计判定完成。
五、结论
本论文探讨的电梯检验综合测试仪，可以很方便通过android平板电脑的APP定制软件设定检验项目，快速检验，无需每次单项检验完再收纳检验仪器、更换仪器、记录检验数据的工序；检验完成之后，系统自动记录每次检验的项目、数值、时间、单位名称等原先需要手工填写的书面内容，保证每次检验数据的单一、精准，并不用担心纸质表单的损坏、遗失、字迹不清、遗漏检验仪器等诸多缺点，也方便检验人员检验之后的数据统计、整理，并可进行历史数据的查询，摒弃传统方法的纸质文件翻页查询。简化了检验人员检验之后的数据整理工作，最关键的是，数据精准，易保存，实时查询，方便管理等优点 。
参考文献：
［1］GB/T 3785.1-2010电声学 声级计 第1部分：规范
［2］SJ/T 10423-1993声级计通用技术条件；
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）11-0059-2
数字化实验（DIS）是信息技术与物理教学整合的重要基础。数字化实验室的设备主要由传感器、数据采集器、计算机、配套系统软件及配套教具等构成。它以真实实验为基础，通过各种传感器替代传统的仪表，通过数据采集器将采集到的实验数据送往计算机进行数据处理、图线分析，借助计算机平台更直观地显示物理现象，更深刻地揭示物理规律。传感器是数字化实验室的重要组成部分。传感器包括力传感器、位移传感器、声波传感器、电压传感器、电流传感器、温度传感器、压强传感器、磁感应强度传感器等。它能够快速、高精度地适时采集物理实验中力热声光电等各种变化着的物理量数据。基于传感器的计算机实时数据采集和基于计算机数据处理软件的计算机建模和图像分析等技术是开展物理探究教学的两大技术支撑。
下面列举两个笔者在初中物理教学中利用DIS数字化系统的实验创新教学实例。
案例1 探究电流与电压的关系
传统教学中，学生进行分组实验时利用滑动变阻器多次改变定值电阻两端的电压，分别用电压表和电流表测出电压值和对应的电流值，再在坐标系中描点作图，通过数据和图像得出结论。但一节课的时间里，学生既要设计实验方案，包括设计实验电路和实验表格，又要完成定值电阻的电压、电流值的多次测量，需要较长的时间。而且，如果电压值取得太接近或者不是倍数关系，测出的数据不容易得出结论。因此，在实验前，很多教师往往会提醒学生使电压成整数倍变化，这样做的结果是学生确实容易发现规律、总结出结论，但是“探究”的意味就淡了许多，原本生动有趣的实验也变得枯燥乏味了。若非如此，学生就需要更多时间来进行更多次的实验，一节课的内容又很难完成。
应用DIS数字化系统就很轻松地解决了这个矛盾。
实验过程和数据分析：
1.按电路图连接电路，为使结论具有普遍性，将一个5 Ω和一个10 Ω的定值电阻串联进电路进行实验，用电压传感器和电流传感器代替电压表和电流表分别测定值电阻两端的电压和通过定值电阻的电流。
2.将电压传感器和电流传感器分别接入数据采集器。
3.打开计算机，进入数字化信息系统软件，新建实验，设置电阻的电流-电压关系图线。
4.闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，改变定值电阻两端的电压，测量多组电压和电流值。计算机根据得到的电压值和电流值实时在界面上生成电流-电压关系图像，如图1所示。
⒌分析所得的实验数据和图像，得出结论。
从图像中能明显地看出通过定值电阻的电流与定值电阻两端的电压成正比。将电压、电流传感器引入测量小灯泡的电阻教学，就可以在很短的时间内清楚地记录下电流随电压变化的曲线。使教学手段更多样，促进教学目标的更好达成。使用数字传感器的好处一是时间短，通过设置，每隔0.1 s就会有一组电压电流数据对应的点描绘在坐标系中，因此在较短的时间（几秒钟）内就会有几十个点记录下来，同时生成I-U图像。二是数据多，结论更可靠。由于采集的数据较多，因此图像较为理想。
案例2 探究磁铁周围的磁场实验
实验装置如图2所示：
1.将磁传感器接入数据采集器。
2.打开数字化信息系统软件，新建实验，设置磁场强度-时间图线，时间设置为1 min，时间间隔设为10 ms。
3.将磁传感器探头向下，在条形磁体表面从条形磁体的中间开始匀速地向一个磁极移动（如图3），再从一个磁极匀速向另一个磁极移动，如此往复，测出磁场强度随时间的变化。
4.观察图像，总结条形磁铁周围的磁场分布特点。
应用磁感应传感器可以使学生明显地观察到电磁铁周围磁场强弱的变化，使我们肉眼看不见摸不着的磁场变得显而易见。
深化教育改革，全面推进素质教育，培养二十一世纪具有高素质的创新精神和能力的建设者和接班人，是学校教育的最高目标，作为教育工作者应实现由应试教育向素质教育转变，培养学生的创新能力，使学生全面发展。
一、培养学生的创新思维能力
精心创设情境，激发学生的创新思维。兴趣是激发学生思维能力的重要因素，它能提高学生学习的积极性，主动性，探究性，使学生以一个被动的知识接受者，变成一个主动的参与教学活动的合作者。教师必须精心备课，对所设置的教学问题必须具有趣味性、新奇性、生活性、开放性和适宜性。只有这样才能激发他们的创新思维，例如，在学习光的折射时，提出一些问题，透过圆形金鱼缸看鱼，鱼会变大，筷子斜插入水中，侧面会看到筷子在分界处弯折，学生带着这些问题去学习，会产生兴趣，达到一定的效果。
基础知识，基本技能是培养学生创造性思维能力的前提条件，首先在教学中要狠抓“双基”的落实，让学生学透知识，练实知识，用活知识。用基本的科学知识去解决实际问题，其次要克服定向思维，培养发散性思维和思维的变通能力，对于一个问题，能从不同角度.不同方向去探索解决问题的方法。传统的教学注重解决问题的唯一性。这样不利于培养学生的创新能力，实际中的许多问题，往往是开放的，多变的，答案不是唯一的。在习题教学中要加强一题多问，一题多解，一题多变，多题同解等形式的训练，培养学生的多种思维方式。例如，有这样一道开放题：现有一杯纯净水和一杯食盐水，仪器不限，用那些方法可以鉴别它们，通过各小组的热烈讨论和交流，利用密度、浮力、蒸发结晶、凝固点、导电性等知识,同学们得出了10多种方法,并用实验加以证明，开阔了学生的思路，在教学中还要培养学生的逆向思维。例如有一重为10斤的一个瓶子，用手拿着不动。手与瓶子的摩擦力为多少？当手握瓶子的力增大，此时，瓶子与手之间的摩擦力是否增大。一般的学生会认为摩擦力会随着压力的增大而增大，这是一种定向思维。如果用逆向思维去分析瓶子的状态未变。即静止(受平衡力的作用)f=G，就不难理解。通过这些思维方式的训练和解题的指导，培养学生严密的逻辑推理能力和思维能力。
二、从实验和生活中培养学生的观察能力和问题意识
科学实验离不开观察，观察是科学研究的最基本方法，是创新思维的基础，每个科学实验都有其明确的实验目标。因此，在实验教学中，对每个实验教师首先要让学生明确为什么观察和观察什么?使学生掌握观察的具体内容。例如在观察水沸腾实验中，教师提出让学生观察水在沸腾前后实验现象。实验后有的学生就观察到沸腾前气泡上升中变小，消失，沸腾后气泡会变大，破裂，并提出了相应的问题。又如，在研究液体内部压强时，指导学生观察：当金属盒中的橡皮膜在不同深度，不同液体，不同方向时，分别观察U型管两管液面的高度差是否发生变化，来得出液体内部压强的规律。使学生掌握实验观察的具体方法。如顺序观察法，对比观察法，重点观察法，全面与重点观察法，归纳观察法等。
在平时教学中，学生往往不提问题，也提不出问题，不管是实验还是作业都是按照教师的要求去完成。鉴于这种情况，教师应帮助学生学会观察，鼓励学生在观察的基础上提出问题，培养学生的问题意识。在平时的教学中，教师要把课本知识同生活实际联系起来，提出一些问题。三、注重科学研究，培养学生的科学探究能力
初中阶段的实验大多数是一些验证性的实验。用人为控制的实验条件去验证这些结论，加深对科学知识的理解、掌握，这样不利于充分发挥学生的主动性，培养学生的创新能力。为此，在教学中把演示实验改为分组实验，把一些验证性实验改成探索性实验，增加学生的动手机会，培养他们的实践能力，例如，探索电流与电压、电阻的关系时，让学生按照探究的过程进行，在实验中强化用控制变量法探究，在这个实验中，最难的是电路的设计，教师可采用让学生独立设计——小组讨论合作——各组讨论交流——师生共同补充。整合完成设计的方法，让学生在原有能力的基础上相互学习取长补短。培养学生的观察能力，动手实验能力，严谨求实的科学态度和与他人合作的精神。通过分析实验数据，得出结论，通过评估与交流，让学生发现问题，分析原因，培养学生的实事求是的科学态度。
加强实验设计，培养学生的实践能力和创新意识，开始时，可先让学生设计一些简单的实验。如，用2只开关控制一个灯泡，并且闭合任一只开关都能使灯泡发光等，在这样的基础上教师可采取少给器材，设置故障电路，把仪器调乱，让学生设计实验方案，解释实验中出现的问题，分析实验误差，改进实验等。又如在“测定小灯泡额定功率”的实验中，除按教材上的方法外，教师可提出问题，用一只已知阻值的电阻代替电压表，其他器材不变，设计实验，然后教师再深入引导学生。如果在这个实验中，电压表的量程小于灯泡的额定电压时，怎样测出小灯泡的额定功率，通过这样的引导和启发，激发了学生的求知欲望。
