低温实验讲义_超导测量

实验8—3超导材料的电阻－温度特性测量

引言

人们在1877年液化了氧，获得-183℃的低温后就发展低温技术。随后，氮、氢等气体相继液化成功。1908年，荷兰莱顿大学的卡麦林?翁纳斯（Kamerlingh Onnes）成功地使氦气液化，达到了4.2K的低温，三年后即在1911年翁纳斯发现，将水银冷却到4.15K时，其电阻急剧地下降到零。他认为，这种电阻突然消失的现象，是由于物质转变到了一种新的状态，并将此以零电阻为特征的金属态，命名为超导态。1933年迈斯纳（Meissner）和奥森菲尔德（Ochsenfeld）发现超导电性的另一特性：超导态时磁通密度为零或叫完全抗磁性，即Meissner效应。电阻为零及完全抗磁性是超导电性的两个最基本的特性。超导体从具有一定电阻的正常态，转变为电阻为零的超导态时，所处的温度叫做临界温度，常用T C表示。直至1986年以前，人们经过70多年的努力才获得了最高临界温度为23Ｋ的Nb3Ge超导材料。1986年4月，贝德诺兹（Bednorz）和缪勒（Müller）创造性地提出了在La-Ba-Cu-O系化合物中存在高T C超导的可能性。1987年初，中国科学院物理研究所赵忠贤等在这类氧化物中发现了T C＝48K的超导电性。同年2月份，美籍华裔科学家朱经武在Y-Ba-Cu-O系中发现了T C＝90K的超导电性。这些发现使人们梦寐以求的高温超导体变成了现实的材料，可以说这是科学史上又一次重大的突破。其后，在1988年1月，日本科学家Hirashi Maeda报导研制出临界温度为106K的Bi-Sr-Ca-Cu-O系新型高温超导体。同年2月，美国阿肯萨斯大学的Allen Hermann和Z. Z. Sheng等发现了临界温度为106K的Tl-Ba-Ca-Cu-O系超导体。一个月后，IBM的Almaden又将这种体系超导体的临界温度提高到了125K。1989年5月，中国科技大学的刘宏宝等通过用Pb和Sb对Bi的部分取代，使Bi-Sr-Ca-Cu-O系超导材料的临界温度提高到了130K。

在物理工作及材料探索工作的同时，应用方面也做了大量的工作，如超导量子干涉仪（SQUID）、超导磁铁等低温超导材料已商品化，而高温超导的发现，为超导应用带来了新的希望，而我国利用熔融织构法制备的Bi系银包套高T C超导线材也已商品化。

参考资料

[1]甘子钊、韩汝珊、张瑞明主编，氧化物超导材料物性专题报告文集，北京大学出版社，1988。

[2]G. K. White, Experimental Technique in Low Temperature Physics, Clarendon Press, Oxford, 1979。

[3] 张礼主编，近代物理学进展[M],清华大学出版业，1997。

实验目的

１．利用动态法测量高临界温度氧化物超导材料的电阻率随温度的变化关系。

２．通过实验掌握利用液氮容器内的低温空间改变氧化物超导材料温度、测温及控温的原理和方法。

３．学习利用四端子法测量超导材料电阻和热电势的消除等基本实验方法以及实验结果的分析与处理。

4．选用稳态法测量高临界温度氧化物超导材料的电阻率随温度的变化关系并与动态法进行比较。

实验原理

1．临界温度T C的定义及其规定

超导体具有零电阻效应，通常把外部条件（磁场、电流、应力等）维持在足够低值时电阻突然变为零的温度称为超导临界温度。实验表明，超导材料发生正常→超导转变时，电阻的变化是在一定的温度间隔中发生，而不是突然变为零的，如图一所示。起始温度T s（Onset Point）为R-T曲线（电阻随温度变化关系曲线）开始偏离线性所对应的温度；中点温度T m （Mid Point）为电阻下降至起始温度电阻R s的一半时的温度；零电阻温度T为电阻降至零时的温度。而转变宽度ΔT定义为R s下降到90％及10％所对应的温度间隔。高T C材料发现之前，对于金属、合金及化合物等超导体，长期以来在测试工作中，一般将中点温度定义为T C，即T C＝T m。对于高T C氧化物超导体，由于其转变宽度ΔT较宽，有些新试制的样品ΔT 可达十几K，再沿用传统规定容易引起混乱。因此，为了说明样品的性能，目前发表的文章中一般均给出零电阻温度T（R＝0）的数值，有时甚至同时给出上述的起始温度、中点温度及零电阻温度。而所谓零电阻在测量中总是与测量仪表的精度、样品的几何形状及尺寸、电极间的距离以及流过样品的电流大小等因素有关，因而零电阻温度也与上述诸因素有关、这是测量时应予注意的。

图一超导材料的电阻温度曲线及特征温度参数的定义

图二四端子接线

2．样品电极的制作

目前所研制的高T C氧化物超导材料多为质地松脆的陶瓷材料，即使是精心制作的电极，

电极与材料间的接触电阻也常达零点几欧姆，这与零电阻的测量要求显然是不符合的。为消除接触电阻对测量的影响，常采用图二所示的四端子法。两根电流引线与直流恒流电源相连，两根电压引线连至数字电压表或经数据放大器放大后接至X-Y记录仪，用来检测样品的电压。按此接法，电流引线电阻及电极1、4与样品的接触电阻与2、3端的电压测量无关。2、3两电极与样品间存在接触电阻，通向电压表的引线也存在电阻，但是由于电压测量回路的高输入阻抗特性，吸收电流极小，因此能避免引线和接触电阻给测量带来的影响。按此法测得电极2、3端的电压除以流过样品的电流，即为样品电极2、3端间的电阻。本实验所用超导样品为商品化的银包套铋锶钙铜氧（Bi-Sr-Ca-Cu-O）高T C超导样品，四个电极直接用焊锡焊接。

3．温度控制及测量

临界温度T C的测量工作取决于合理的温度控制及正确的温度测量。目前高T C氧化物超导材料的临界温度大多在60K以上，因而冷源多用液氮。纯净液氮在一个大气压下的沸点为77.348Ｋ，三相点为63.148Ｋ，但在实际使用中由于液氮的不纯，沸点稍高而三相点稍低（严格地说，不纯净的液氮不存在三相点）。对三相点和沸点之间的温度，只要把样品直接浸入液氮，并对密封的液氮容器抽气降温，一定的蒸汽压就对应于一定的温度。在77K以上直至300K，常采用如下两种基本方法。

` （1）普通恒温器控温法。低温恒温器通常是指这样的实验装置。它利用低温流体或其他方法，使样品处在恒定的或按所需方式变化的低温温度下，并能对样品进行一种或多种物理量的测量。这里所称的普通恒温器控温法，指的是利用一般绝热的恒温器内的锰铜线或镍铬线等绕制的电加热器的加热功率来平衡液池冷量，从而控制恒温器的温度稳定在某个所需的中间温度上。改变加热功率，可使平衡温度升高或降低。由于样品及温度计都安置在恒温器内并保持良好的热接触，因而样品的温度可以严格控制并被测量。这样控温方式的优点是控温精度较高，温度的均匀性较好，温度的稳定时间长。用于电阻法测量时，可以同时测量多个样品。由于这种控温法是点控制的，因此普通恒温器控温法应用于测量时又称定点测量法。

（2）温度梯度法。这是指利用贮存液氮的杜瓦容器内液面以上空间存在的温度梯度来自然获取中间温度的一种简便易行的控温方法。样品在液面以上不同位置获得不同温度。为正确反映样品的温度，通常要设计一个紫铜均温块，将温度计和样品与紫铜均温块进行良好的热接触。紫铜块连结至一根不锈钢管，借助于不锈钢管进行提拉以改变温度。

本实验的恒温器设计综合上述两种基本方法，既能进行动态测量，也能进行定点的稳态测量，以便进行两种测量方法和测量结果的比较。

4．热电势及热电势的消除

用四端子法测量样品在低温下的电阻时常会发现，即使没有电流流过样品，电压端也常能测量到几微伏至几十微伏的电压降。而对于高T C超导样品，能检测到的电阻常在10-5～10-1Ω之间，测量电流通常取1至100mA左右，取更大的电流将对测量结果有影响。据此换算，由于电流流过样品而在电压引线端产生的电压降只在10-2～103μV之间，因而热电势对测量的影响很大，若不采取有效的测量方法予以消除，有时会将良好的超导样品误作非超导材料，造成错误的判断。

测量中出现的热电势主要来源于样品上的温度梯度。为什么放在恒温器上的样品会出现温度的不均匀分布呢?这取决于样品与均温块热接触的状况。若样品简单地压在均温块上，样品与均温块之间的接触热阻较大。同时样品本身有一定的热阻也有一定的热容。当均温块温度变化时，样品温度的弛豫时间与上述热阻及热容有关，热阻及热容的乘积越大，弛豫时

间越长。特别在动态测量情形，样品各处的温度弛豫造成的温度分布不均匀不能忽略。即使在稳态的情形，若样品与均温块之间只是局部热接触（如不平坦的样品面与平坦的均温块接触），由引线的漏热等因素将造成样品内形成一定的温度梯度。样品上的温差ΔT 会引起载流子的扩散，产生热电势E 。

E ＝S ΔT ， （1） 其中，S 是样品的微分热电势，其单位是μV·K -1。

对高T C 超导样品热电势的讨论比较复杂，它与载流子的性质以及电导率在费密面上的分布有关，利用热电势的测量可以获知载流子性质的信息。对于同时存在两种载流子的情况，它们对热电势的贡献要乘一权重，满足所谓Nordheim －Gorter 法则。

B B A A S S S σσσσ+= ， (2）

式中S A 、S B 是A 、B 两种载流子本身的热电势，σA 、σB 分别为A 、B 两种载流子相应的电导率。σ＝σA ＋σB 。材料处在超导态时，S ＝０。

为消除热电势对测量电阻率的影响，通常采取下列措施：

（1） 对于动态测量。应将样品制得薄而平坦。样品的电极引线尽量采用直径较细的导线，例如直径小于0.1mm 的铜线。电极引线与均温块之间要建立较好的热接触，以避免外界热量经电极引线流向样品。同时样品与均温块之间用导热良好的导电银浆粘接，以减少热弛豫带来的误差。另一方面，温度计的响应时间要尽可能小，与均温块的热接触要良好，测量中温度变化应该相对地较缓慢。对于动态测量中电阻不能下降到零的样品，不能轻易得出该样品不超导的结论，而应该在液氮温度附近，通过后面所述的电流换向法或通断法检查。

（2） 对于稳态测量。当恒温器上的温度计达到平衡值时，应观察样品两侧电压电极间的电压降及叠加的热电势值是否趋向稳定，稳定后可以采用如下方法。

① 电流换向法：将恒流电源的电流I 反向，分别得到电压测量值U A 、U B ，则超导材料测

电压电极间的电阻为

I

U U R B A 2||-= （3）

② 电流通断法：切断恒流电源的电流，此时测电压电极间量到的电压即是样品及引线的积分热电势，通电流后得到新的测量值，减去热电势即是真正的电压降。若通断电流时测量值无变化，表明样品已经进入超导态。

实验仪器

１．低温恒温器

实验用的恒温器如图三所示，均温块1是一块经过加工的紫铜块，利用其良好的导热性能来取得较好的温度均匀区，使固定在均温块上的样品和温度计的温度趋于一致。铜套2的作用是使样品与外部环境隔离，减小样品温度波动。提拉杆3采用低热导的不锈钢管以减少对均温块的漏热，经过定标的铂电阻温度计4及加热器5与均温块之间既保持良好的热接触又保持可靠的电绝缘。测试用的液氮杜瓦瓶宜采用漏热小，损耗率低的产品，其温度梯度场的稳定性较好，有利于样品温度的稳定。为便于样品在液氮容器内的上下移动，附设相应的提拉装置。

图三低温恒温器

1. 紫铜块，

2. 铜套，

3. 提拉杆，

4. 温度计，

5. 加热器

２．测量仪器

如图四所示，它由安装了样品的低温恒温器，测温、控温仪器，数据采集、传输和处理系统以及电脑组成，既可进行动态法实时测量，也可进行稳态法测量。动态法测量时可分别进行不同电流方向的升温和降温测量，以观察和检测因样品和温度计之间的动态温差造成的测量误差以及样品及测量回路热电势给测量带来的影响。动态测量数据经测量仪器处理后直接进入电脑X-Y记录仪显示、处理或打印输出。

稳态法测量结果经由键盘输入计算机（如Excel软件）作出R-T特性供分析处理或打印输出。

实验内容

１．利用动态法在电脑X-Y记录仪上分别画出样品在升温和降温过程中的电阻－温度曲线。２．利用稳态法，在样品的零电阻温度与０℃之间测出样品的R-T分布。

３．对实验数据进行处理、分析。

４．对实验结果进行讨论。

操作步骤：

（一）、动态测量

1．打开仪器和超导测量软件。

2．仪器面板上《测量方式》选择“动态”，《样品电流换向方式》选择“自动”，分别测出正《温度设定》逆时针旋到底。

3．在计算机界面启动“数据采集”。

4．调节“样品电流”至80mA。

5．将恒温器放入装有液氮的杜瓦瓶内，降温速率由恒温器的位置决定。直至泡在液氮中。

6．仪器自动采集数据，画出正反向电流所测电压随温度的变化曲线，最低温度到77K （视实际情况有时可能不能到达77K）。

7．点击“停止采集”，点击“保存数据”，给出文件名保存，降温方式测量结束。

8．重新点击“数据采集”将样品杆拿出杜瓦瓶，作升温测量，测出升温曲线。

9．根据软件界面进行数据处理。

（二）、稳态测量（选做）

1．将样品杆放入装有液氮的杜瓦瓶中，当温度降为77.4K时，仪器面板上《测量方式》选择“稳态”，《样品电流换向方式》选择“手动”，分别测出正反向电流时的电压值。

2．调节“温度设定”旋钮，设定温度为80K，加热器对样品加热，温度控制器工作，加热指示灯亮，直到指示灯闪亮时，温度稳定在一数值，（此值与设定温度值不一定相等）记下实际温度值，测量正反向电流对应的电压值。

3．将样品杆往上提一些，重复步骤2，设定温度为82K进行测量。

4．在110K以下每2～3K测一点，在110K以上每5～10K测一点，直至室温。

5．算出不同温度对应的电阻值，画出电阻随温度的变化曲线。

注意事项

１．动态法测量时，热弛豫对测量的影响很大。它对热电势的影响随升降温速度变化以及相变点的出现可能产生不同程度的变化。应善于利用实验条件、观察热电势的影响。

２．动态法测量中样品温度与温度计温度难以一致，应观察不同的升降温速度对这种不一致的影响。

３．进行稳态法测量时可以选择样品在液面以上的合适高度作为温度的粗调，而以电脑给定值作为温度的细调。

预习思考题

１．超导样品的电极为什么一定要制作成如图二所示的四端子接法?假定每根引线的电阻为0.1Ω，电极与样品间的接触电阻为0.2Ω，数字电压表内阻为10ＭΩ，试用等效电路分析当样品进入超导态时，直接用万用表测量与采用图二接法测量有何不同?

２．设想一下，本实验适宜先做动态法测量还是稳态法测量?为什么?

思考题

１．本实验的动态法升降温过程获得的R-T曲线有哪些具体差异。为什么会出现这些差异。２．给出实验所用样品的超导起始温度、中间温度和零电阻温度，分析实验的精度。

近 代 物 理 实 验 报 告 -高温超导

近代物理实验报告 实验题目：高温超导材料的特性与表征作者：李健 时间：2015-09-17

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实验探究一用常见温度计测温度

■实验探究一用常见温度计测温度 ★实验准备 1、（1）实验室用温度计、体温计、寒暑表的图片 2）观察比较三种液体温度计

补充：体温计在使用之前先将体温计的水银汞柱甩到35℃以下及读数时可离开人体的原因：体温计盛水银的玻璃泡上方有一段非常细的缩口, 测体温时水银膨 胀能通过缩口升到上面的玻璃泡里,读数时体温计离开人体,水银变冷收缩, 在缩口处断开,水银柱不能退回玻璃泡,仍然指示原来的温度，所以体温计虽然离开了人体, 表示的还是人体的温度，体温计的量程是35℃—42℃。所以，在使用之前要使已经升上去的水银再退回玻璃泡里, 要先将体温计的水银汞柱甩到35℃以下（其他温度计不允许甩）。 2、3、略。 ★实验课题在实验室用温度计测出冷水、温水、热水的温度 1、实验器材：温度计、分别装有冷水、温水、热水的三个烧杯； 2、实验要求： （1）检查器材，看器材是否符合实验要求，器材是否齐全； （2）观测器材，看温度计的量程和分度值，记录数据； （3）估测冷水、温水、热水的温度，记录数据； （4）用温度计测量冷水、温水、热水的温度，操作正确，记录数据； （5）整理器材。 3、实验步骤

问题探讨：为什么不能用体温度测量热水的温度？因为热水的温度一般要超过体温计的量程，体温计会损坏。 温度与温度计习题 一、选择题(本大题共5小题,每题3分,共15分) 1.(2014 ·滨湖区质检) 下列关于温度的描述中符合实际的是( ) A.人体的正常温度为37℃ B.冰箱冷冻室的温度为10℃ C.饺子煮熟即将出锅时温度为50℃ D.加冰的橙汁饮料温度为-20 ℃ 【解析】选A。本题考查温度的估测。人体的正常温度为37℃, 冰箱冷冻室的温度低于0℃。1 标准大气压下水的沸点是100℃,故饺子煮熟即将出锅时的温度与沸水温度相同, 为100℃。加冰的橙汁饮料为冰水混合物, 温度为0℃。 2.(2014 ·连云港岗埠期中)体温计的测量精度可达到0.1℃, 这是因为( ) A.体温计的玻璃泡的容积比细管的容积大得多 B.体温计的测量范围只有35～42℃ C.体温计的玻璃泡附近有一段弯曲的细管 D.体温计比较短 【解析】选A。本题考查体温计的构造。体温计和常用温度计相比, 前者内径很细,而下端的玻璃泡则很大,使得有微小的温度变化,即吸收很少的热量, 管中水银上升的高度会非常明显, 所以可以测量得更为精密。 3.(2013 ·郴州中考)我国在高温超导研究领域处于世界领先地位, 早已获得绝对温度为100 K 的高温超导材料。绝对温度(T) 与摄氏温度的关系是T=(t+273)K, 绝对温度100 K 相当于( ) A.-173 ℃ B.-100 ℃ C.273℃ D.100℃ 【解析】选A。本题考查绝对温度与摄氏温度的关系。由T=(t+273)K 可

微机软件实验习题与答案(完整版)

微机原理软件实验 实验1 两个多位十进制数相加的实验 实验容：将两个多位十进制数相加，要求加数和被加数均以ASCII码形式各自顺序存放以DATA1和DATA2为首的5个存单元中（低位在前），结果送回DATA1处。完整代码如下： DATAS SEGMENT ;此处输入数据段代码 STRING1 DB'input the first number:','$' STRING2 DB 13,10,'input the second number:','$' STRING3 DB 13,10,'the output is:','$' DATA1 DB 6 DUP(00H),'$' DATA2 DB 6 DUP(00H),'$' DATAS ENDS STACKS SEGMENT ;此处输入堆栈段代码 STACKS ENDS CODES SEGMENT

ASSUME CS:CODES,DS:DATAS,SS:STACKS START: MOV AX,DATAS MOV DS,AX ;此处输入代码段代码 LEA SI,DATA1 LEA DI,DATA2 L0: LEA DX,STRING1;打印字符串STRING1 MOV AH,09 INT 21H INPUT1: ;输入第一个数 MOV AH,01;输入字符至AL中 INT 21H CMP AL,'/' JE L1 MOV [SI],AL INC SI

JMP INPUT1 L1: LEA DX,STRING2;打印字符串STRING2 MOV AH,09 INT 21H INPUT2: ;输入第二个数 MOV AH,01;输入字符至AL INT 21H CMP AL,'/' JE L2 MOV [DI],AL INC DI JMP INPUT2 L2: MOV SI,0 CLC;清空进位标志位CF MOV CX,6

数字图像处理实验指导书(2014年版)

数字图像处理实验指导书 自动化工程学院 2014年11月试行

实验一数字图像的获取 一．实验目的 1. 熟悉MATLAB软件的操作环境，掌握基本的程序调试方法和简单的编程； 2．学会读出MATLAB目录下图像文件并进行旋转、加亮、取反、多幅图像显示等基本操作。 二．实验内容 1.读取和显示 I=imread(‘rice.png’);%读取图像 imshow(I) ; 2.直方图 在matlab环境中，程序首先读取图像，然后调用直方图函数，设置相关参数，再输出处理后的图像。 I=imread('cameraman.tif');%读取图像 subplot(1,2,1),imshow(I) %输出图像 title('原始图像') %在原始图像中加标题 subplot(1,2,2),imhist(I) %输出原图直方图 title('原始图像直方图') %在原图直方图上加标题 3.加亮 RGB=imread(‘peppers.png’);%读取图像 RGB2=imadd(RGB,50); subplot(2,2,1);imshow(RGB); subplot(2,2,2);imshow(RGB2); 4.取反 I=imread(‘rice.png’); J=imcomplement(I); Imshow(J); 5.翻转 I = imread('cameraman.tif'); １

figure,imshow(I); theta = 30; K = imrotate(I,theta); % Try varying the angle, theta. figure, imshow(K) 6.图片大小 I=imread(‘rice.png’); [m,n]=size(I) 7.缩放 在matlab环境中，程序首先读取图像，然后调用图像缩放函数，设置相关参数，再输出处理后的图像。 I = imread('cameraman.tif'); figure,imshow(I); scale = 0.5; J = imresize(I,scale); figure,imshow(J); 8.图像二值化操作 I=imread('rice.png'); J=im2bw(I,0.4); imshow(J) 9.图像合成 (1)图像加运算 i=imread('cameraman.tif') j=imread('rice.png') k=imadd(i,j); imshow(k) 注意：两幅图像的大小和类型必须是相同的。 （2）图像减运算 i=imread('AT3_1m4_01.tif'); j=imread('AT3_1m4_02.tif'); K=imsubtract(i,j);%函数将负值截断为0，显示效果为黑，可用于探查同一场景的多幅图像的变化。 imshow(K) ２

热电偶测温系统实验报告材料书

热电偶测温系统 实验报告书 班级：铁道自动化091班 小组成员：何俊峰、严云钧、王鹏远、倪森 瑜、康宁

目录 一热电偶的工作原理，补偿方法及其应用1热电偶的工作原理 2热电偶的补偿方法 3热电偶的实际应用 二热电偶测温系统的相关介绍 1线路原理图 2主要原件及其作用 3调试方法及其注意事项 三实验收尾及总结报告 1处理实验数据 2 实验总结

一热电偶的工作原理，补偿方法及其应用1热电偶的工作原理 （1）概况：热电偶是一种感温元件,热电偶的工作原理这就要从热电偶测温原理说起。一次仪表，直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在Seebeck电动势—热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表;分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到不同的热电偶具有不同的分度表。热电偶回路中接入第三种金属资料时,只要该资料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将坚持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此,热电偶测温时,可接入测量仪表,测得热电动势后,即可知道被测介质的温度。 B热电偶工作原理：两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路，当接合点的温度不同时，回路中就会发生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度丈量的其中，直接用作丈量介质温度的一端叫做工作端(也称为丈量端)另一端叫做冷端(也称为弥补端)冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。热电偶实际上是一种能量转换器，将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度 （2）分类：（S型热电偶）铂铑10-铂热电偶 铂铑10-铂热电偶（S型热电偶）为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.015mm，其正极（SP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为10%，含铂为90%，负极（SN）为纯铂，故俗称单铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃。 S型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点。它的物理，化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。由于S型热电偶具有优良的综合性能，符合国际使用温标的S型热电偶，长期以来曾作为国际温标的内插仪器，“ITS-90”虽规定今后不再作为国际温标的内查仪器，但国际温度咨询委员会（CCT）认为S型热电偶仍可用于近似实现国际温标。 S型热电偶不足之处是热电势，热电势率较小，灵敏读低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。 （R型热电偶）铂铑13-铂热电偶 铂铑13-铂热电偶（R型热电偶）为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.015mm，其正极（RP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为13%，含铂为87%，负极（RN）为纯铂，长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃。 R型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点。其物理，化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。由于R型热电偶的综合性能与S

微机原理实验讲义

微机原理实验讲义 程曙艳编 厦门大学自动化系 2016年10月

汇编语言的上机过程 1、建立汇编语言的工作环境 至少有以下程序文件： 编辑程序，文件名https://www.sodocs.net/doc/e53503079.html,，使用https://www.sodocs.net/doc/e53503079.html,编辑程序代码生成*.asm。 汇编程序，文件名MASM.EXE，使用masm.exe对*.asm文件进行汇编，生成*.obj 文件 连接程序，文件名LINK.EXE，使用link.exe对目标文件*.obj进行连接生成*.exe 文件 调试程序，文件名DEBUG.EXE，使用debug.exe对可执行文件*.exe进行调试运行 （1）编辑 可以用记事本或DOS下的EDIT编辑器来编写源程序。但程序保存时文件必须取名为*.asm 。或EDIT 文件名.asm 打开已经存在的文件。 （2）汇编 在DOS状态执行masm 文件名,则屏幕显示与操作如下： （3）连接 汇编后产生的目标文件必须经过连接，才能成为可执行文件.exe。在DOS 状态执行link 文件名,则屏幕显示与操作如下： （4）运行、调试

>DEBUG 文件名.exe Debug运行后，出现状态提示符短划线- 常用debug命令： D，显示内存单元内容 R，显示与修改寄存器内容 T、P，单步执行命令 G，连续执行指令 U，反汇编 Q，退出DEBUG程序 2. 汇编语言程序格式 汇编语言由若干个段组成： 堆栈段（保存数据、断点等信息） 代码段（存放指令）必需 数据段（定义数据，分配存储单元） 附加段（定义数据，分配存储单元） 每段必须有且仅有一个名字，以SEGMENT定义段的起始，以ENDS定义段的结束，整个程序结束后需以END收尾 STACK SEGMENT ...... STACK ENDS DATA SEGMENT ...... DATA ENDS ESEG SEGMENT ...... ESEG ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE ，DS:DATA，SS:STACK，ES:ESEG START：mov ax, data mov ds, ax mov ax, eseg mov es, ax mov ax, stack mov ss, ax ………. CODE ENDS END START

图像信号处理实验指导书.

《图像信号处理》实验指导书 编写罗三定 中南大学信息科学与工程学院

2006年 10月 实验1 PhotoShop功能操作 一、实验目的 1、了解数码相机基本使用。 2、熟悉PHOTOSHOP在图像处理上的用途。 3、掌握PHOTOSHOP一些基本的图像操作。 二、实验内容 1、用数码相机拍摄照片。 2、将照片采集到电脑中处理。 3、运用PHOTOSHOP进行图像的编辑与创作。 三、实验预备知识 ADOBE PHOTOSHOP是Thomas和John Knoll俩兄弟设计制作，而后与Adobe公司合作，于1989年推行的一个集传统的暗房技术和印前处理功能于一体的综合图像处理软件，它将设计师和使用者集于一体，给图形设计界增添了巨大的活力。 位图即点阵图是由许多小方格的不同色块组成的图像，其中每一个小方格被称为像素。Photoshop是一个位图处理软件，它可以真实的再现色彩丰富的世界。 由于位图文件在存储时必须记录其组成画面中每一个像素的位置、色彩等数据，因此它的文件信息量大，分辨率越高，信息量越大。 分辨率就是单位（英寸）长度所含像素的多少，单位为dpi。分辨率可分为图像分辨率、输出分辨率、扫描分辨率等，分辨率是决定图像输入、输出质量高低的关键。

黑白位图模式1bit表示一个图像像素；灰度位图模式用8bit表示一个图像像素；RGB真彩色位图模式用3*8bit表示一个图像像素。一个数字化图像文件，文件的大小= 图像像素数×字节数/像素+文件头。 在Photoshop中不能将彩色图像直接转化为黑白位图模式，必须先将此彩色图像转化为灰度模式，在转化为位图模式，转化后有几种不同的显示模式：50%阈值、图案仿色、扩散仿色和半调网屏。 四、实验要求 1、观察图像大小（宽与高像素）。 2、改变图像大小。 3、观察各处的RGB值、色度、亮度、饱和度的值。 4、单独观察红色、绿色、蓝色分量图像。 5、将彩色图像转换为灰度图像，存盘后观察文件大小。 6、观察图像的直方图。 7、改变图像的亮度、对比度、饱和度，观察操作结果。 8、以不同阈值二值化图像。

微机原理与接口技术实验讲义

实验一熟悉汇编语言环境及建立汇编的过程 一、实验目的 １．熟悉汇编语言环境。 ２．掌握汇编语言的上机过程。 ３．了解汇编语言程序的编程格式。 二、实验要求 通过一个小程序的编写达到以上的实验目的。 三、实验原理 １．汇编语言程序的上机过程 用汇编语言编写的程序称为源程序，源程序也不能由机器直接执行，而必须翻译成机器代码组成的目标程序，这个翻译过程称为汇编。在微型机中，当前绝大多数情况下，汇编过程是通过软件自动完成的，用来把汇编语言编写的程序自动翻译成目标的软件叫汇编程序，汇编过程如下： 四、实验步骤 1、打开编辑环境 2、输入程序 CODE SEGMENT ASSUME CS：CODE START： MOV AL，01H MOV BL，40H ADD AL，BL MOV DL，AL MOV AH，02H INT 21H MOV AH，4CH INT 21H CODE ENDS END START 3、保存源程序，以.ASM为扩展名。C:\MASM\1.ASM 4、建立汇编过程 （1）用宏汇编程序汇编源程序C:\MASM>MASM 1.ASM 汇编程序有3个输出文件【.obj】文件，【.LST】文件，【.CRF】文件，.OBJ文件是我们所需 要的文件。汇编程序还有另外一个重要功能：可以给出源程序中的错误信息。 （2）用连接程序将OBJ文件转换为可执行的EXE文件C:\MASM>LINK 1.OBJ 5、执行程序：C:\MASM>1.EXE

实验二两个多位十进制数相加的实验 一、实验目的： １.学习数据传送和算术运算指令的用法。 ２.熟悉在PC机上建立汇编链接调试和运行汇编语言程序的过程。 二、实验内容： 将两个多位十进制数相加。要求加数和被加数均以ASCII码形式各自顺序存放在以DATA1和DATA2为首的5个内存单元中（低位在前），结果送回DATA1处。 三、程序框图 四、实验原理 １．ADC 带进位相加指令的功能和指令格式 ２．AAA 、DAA、 AAS、 DAS指令的功能和指令格式 ３．伪指令SEGMENT 、ENDS、 ASSUME、MACRO、ENDM的使用 ４．子程序的定义（PROC NEAR/FAR ENDP），以及子程序调用和返回指令：CALL、RET的使用

数字图像实验三

数字图像实验三图像增强

实验三、图像增强 一、实验目的 （1）熟悉并学会使用MATLAB中图像增强的相关函数。 （2）掌握图像灰度修正、平滑去噪、锐化加强边缘和轮廓的方法，并编程实现。 二、实验主要仪器设备 （1）台式机或笔记本电脑。 （2）MATLAB软件（含图像处理工具箱）。注意：由于软件版本的缘故，软件的界面可能有所差异，读者可以根据实际安装的软件选择相关的命令。 （3）典型的灰度、彩色图像文件。 三、实验原理 数码相机的曝光量指到达DC感光器件上的光线总量，用曝光值（EV）表示。图像 的过度曝光、曝光不足时，用曝光补偿调节 曝光量，这种功能可修正自动曝光设置值为 上升或下降几级。例如，某些DC的EV调整 范围为+3~0~-3。尝试对同一景象进行正确 曝光、过度曝光和曝光不足三种情况成像情

况。 （1）将一幅图像视为一个二维矩阵，用MATLAB进行图像增强。 （2）利用MATLAB图像处理工具箱中的函数imread（读入），imshow（显示），imnoise（加噪），filter2（滤波）对图像进行去噪处理。（3）图像灰度修正：灰度变换。对不满意的图像通过线性或非线性灰度映射关系进行变换，其效果可以得到明显提高。通过分析，会发现变换前后图像的直方图也发生相应的变化。（4）图像平滑方法：领域平均、中值滤波。分析图像降质的性质，区分平稳性还是非平稳型、加性还是乘性等，采用合适的去噪方法，可以去除或降低噪声对图像的影响。从频率域看，平均操作在降低噪声的同时衰减了图像的高频分量，会影响图像细节的重现。中值滤波对某些信号具有不变形，适用于消除图像中的突发干扰，但如果图像含有丰富的细节，则不宜使用。 （5）图像锐化方法：人眼对目标的边缘和轮廓较为敏感，对图像进行锐化，有助于突出图像的这些特征。从频率域看，锐化提升了图像的

微机原理复习资料1答案

一、单选题（30） 1C 2B 3C 4A 5C 6C 7A 8D 9A 10D 11B 12D 13C 14A 15B 16C 17D 18A 19B 20A 21C 22D 23A 24D 25C 26A 27B 28C 29D 30C 二、判断题（20） 1√2 X 3 X4√5 X6 X7√8 X9√10 X 11X12 X13√14√15√16√17 X18 X19 X20 X 三、简答题（10） 1 课本P368。 2 WR# RD# M/IO# BHE# DT/R# mov ah, DS:[1001] ： 1 0 1 0 0 mov ah, DS:[1000] ： 1 0 1 1 0 mov ax, DS:[1000] ： 1 0 1 0 0 3 答案要点： INTR信号有效， 中断允许标志位1； CPU执行完当前指令。 4 答案要点： 采用先进的超标量流水线机制，以并行方式在U、V两条流水线上同时执行两条指令。在U 流水线上可以执行任意指令，但是在V流水线上只能执行和当前U流水线上执行的指令符合配对规则的指令。 5 答案要点： 逻辑地址、线性地址、物理地址； 逻辑地址=段选择子：偏移量，通过逻辑地址可得到段描述，之后将得到线性地址。 线性地址=段基址+偏移量，线性地址通过相应的页面映射规则（如果有）就可以得到实际的物理地址。 物理地址=页基址+页内偏移量，通过线性地址相应的页面映射规则得到。 6 答案要点： GDT/IDT为所有任务共享；

LDT为每个任务私有。 7 答案要点： 需要16Kx8/8Kx4=4，一共需要4片 1#和2#芯片构成bank0，3#和4#芯片构成bank1 bank0：8Kx8，2^13，A0=0 bank1：8Kx8，2^13，BHE#=0 8 答案要点： 2个总线周期。 第一个总线周期：8086触发一个INTA脉冲，告诉中断控制器，它的INTR予以确认。 第二个总线周期：CPU出发一个INTA脉冲，让中断控制器将中断类型号放在数据总线上，并在T4拍开始的下降沿采集中断类型号。 9 答案要点： 包含两个方面：（1）初始化数据缓冲区的起始地址（2）初始化传输的字节数 10 答案要点： 在设置特殊屏蔽方式后，在用OCW1对屏蔽寄存器的的某一位置1时，会同时使当前中断

微机原理实验讲义2015

微机原理实验讲义 实验一8255A并行口实验（一） 一、实验目的 ⒈掌握8255A和微机接口方法。 ⒉掌握8255A的工作方式和编程原理。 二、实验内容 用8255PA口控制PB口。 三、实验接线图 图6-3 四、编程指南 ⒈8255A芯片简介： 8255A可编程外围接口芯片是INTEL公司生产的通用并行接口芯片，它具有A、B、C三个并行接口，用+5V单电源供电，能在以下三种方式下工作： 方式0：基本输入/ 输出方式 方式l：选通输入/ 输出方式 方式2：双向选通工作方式 ⒉使8255A端口A工作在方式0并作为输入口，读取Kl-K8个开关量，PB 口工作在方式0作为输出口。

五、实验程序框图 六、实验步骤 ⒈在系统显示监控提示符“P.”时，按SCAL键，传送EPROM中的实验程序到内存中。（注：必须先传送EPROM后，再往下操作） ⒉ 8255A芯片A口的PA0-PA7依次和开关量输入Kl-K8相连。 ⒊ 8255A芯片B口的PB0-PB7依次接Ll-L8。 ⒋运行实验程序。 在系统显示监控提示符“P.”时，输入11B0，按EXEC键，系统显示执行提示符“┌”拨动K1-K8， LI-L8会跟着亮灭。 七、实验程序清单 CODE SEGMENT ;H8255-1.ASM ASSUME CS:CODE IOCONPT EQU 0FF2BH ;定义8255控制口 IOBPT EQU 0FF29H ;定义8255 PB口 IOAPT EQU 0FF28H ;定义8255 PA口 ORG 11B0H START: MOV AL,90H ;定义PA输入,PB输出 MOV DX,IOCONPT ;控制口 OUT DX,AL ;写命令字 NOP ;延时 NOP NOP IOLED1: MOV DX,IOAPT ;PA口 IN AL,DX ;读PA口 MOV DX,IOBPT ;PB口 OUT DX,AL ;写PB口 MOV CX,0FFFFH ;延时 DELAY: LOOP DELAY JMP IOLED1 ;循环

高温超导体基本特性的测量-物理试验

高温超导体基本特性的测量 1911年，荷兰物理学家昂尼斯（H.K.Onnes）发现，利用液氮把汞冷却到4.2K左右时，水银的电阻率突然有正常的剩余电阻率减小到接近零，以后在其它的一些物质中也发现了这一现象。由于这些超导体的临界温度T C很低，人们称这些需在液氦温区运行的超导体为低温超导体。1986年6月，贝德诺（J.G..Bednorz）和缪勒（K.A.Muler）发现金属氧化物Ba-La-Cu-o 材料具有超导电性，其超导起始转变温度为35K，在13K达到零电阻，这一发现时超导体的研究有了突破性的进展，随后美中科学家分别独立地发现了Y-Ba-Cu-O体系超导体，起始温度92K以上，在液氮温区，以后的十年间，还发现其他系超导体，常压下T C最高达133K，这些T C高于液氮温度的氧化物超导体称为高温超导体。 一、实验目的 1．（利用直流测量法）测量超导体的临界温度； 2．观察磁悬浮现象； 3．了解超导体的两个基本特性—零电阻和迈斯纳效应。 二、实验仪器 测量临界温度和阻值的成套仪器、迈斯纳效应成套仪器、计算机、CASSY传感器 三、实验原理 1．零电阻现象 处于绝对零度的理想的纯金属，其规则排列的原子（晶格）周期场中的电子的状态是完全确定的，因此电阻为零。温度升高时，晶格原子的热振动会引起电子运动状态的变化，即电子的运动受到晶格的散射而出现电阻Ri。然而，通常金属中总是含有杂质的，杂质对电子的散射会造成附加的电阻。在温度很低时，例如在4.2K以下，晶格散射对电阻的贡献趋于零，这时的电阻完全由杂质散射所引起的，我们称之为剩余电阻Rr，它几乎与温度无关。所以总电阻可以近似表达为 R=Ri(T)+Rr （1） 当温度下降到某一确定Tc（临界温度）时，物质的直流电阻率转变为零的现象被称为零电阻效应。临界温度Tc是由物质自身的性质所确定参量。如果样品结构规整且纯度非常高，在一定温度下，物质由常规电阻状态急剧的转变为零电阻状态，称之为超导态。如果材料化学成分不纯或晶体结构不完整等因素的影响，超导材料由常规电阻状态转变为零电阻状态是在一定的温度间隔中发生的。如图1，我们把温度下降过程中电阻温度曲线开始从直线偏离出的温度的温度称为起始转变温度。我们将电阻缓慢地变化部分（常规电阻状态下）拟合成直线Ⅰ，将电阻急剧变化部分拟合成直线Ⅱ，直线Ⅰ与直线Ⅱ的交点所对应的电阻为正常态

温度测量控制系统的设计与制作实验报告(汇编)

北京电子科技学院 课程设计报告 ( 2010 – 2011年度第一学期) 名称：模拟电子技术课程设计 题目：温度测量控制系统的设计与制作 学号： 学生姓名： 指导教师： 成绩： 日期：2010年11月17日

目录 一、电子技术课程设计的目的与要求 (3) 二、课程设计名称及设计要求 (3) 三、总体设计思想 (3) 四、系统框图及简要说明 (4) 五、单元电路设计（原理、芯片、参数计算等） (4) 六、总体电路 (5) 七、仿真结果 (8) 八、实测结果分析 (9) 九、心得体会 (9) 附录I：元器件清单 (11) 附录II：multisim仿真图 (11) 附录III：参考文献 (11)

一、电子技术课程设计的目的与要求 （一）电子技术课程设计的目的 课程设计作为模拟电子技术课程的重要组成部分，目的是使学生进一步理解课程内容，基本掌握电子系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的能力。 按照本专业培养方案要求，在学完专业基础课模拟电子技术课程后，应进行课程设计，其目的是使学生更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计小型电子系统的方法，独立完成系统设计及调试，增强学生理论联系实际的能力，提高学生电路分析和设计能力。通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。 （二）电子技术课程设计的要求 1．教学基本要求 要求学生独立完成选题设计，掌握数字系统设计方法；完成系统的组装及调试工作；在课程设计中要注重培养工程质量意识，按要求写出课程设计报告。 教师应事先准备好课程设计任务书、指导学生查阅有关资料，安排适当的时间进行答疑，帮助学生解决课程设计过程中的问题。 2．能力培养要求 （1）通过查阅手册和有关文献资料培养学生独立分析和解决实际问题的能力。 （2）通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取、安装调试等环节，掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。 （3）掌握常用仪器设备的使用方法，学会简单的实验调试，提高动手能力。 （4）综合应用课程中学到的理论知识去独立完成一个设计任务。 （5）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。 二、课程设计名称及设计要求 （一）课程设计名称 设计题目：温度测量控制系统的设计与制作 （二）课程设计要求 1、设计任务 要求设计制作一个可以测量温度的测量控制系统，测量温度范围：室温0～50℃，测量精度±1℃。 2、技术指标及要求： （1）当温度在室温0℃～50℃之间变化时，系统输出端1相应在0～5V之间变化。 （2）当输出端1电压大于3V时，输出端2为低电平；当输出端1小于2V时，输出端2为高电平。 输出端1电压小于3V并大于2V时，输出端2保持不变。 三、总体设计思想 使用温度传感器完成系统设计中将实现温度信号转化为电压信号这一要求，该器件具有良好的线性和互换性,测量精度高,并具有消除电源波动的特性。因此，我们可以利用它的这些特性，实现从温度到电流的转化；但是，又考虑到温度传感器应用在电路中后，相当于电流源的作用，产生的是电流信号，所以，应用一个接地电阻使电流信号在传输过程中转化为电压信号。接下来应该是对产生电压信号的传输与调整，这里要用到电压跟随器、加减运算电路，这些电路的实现都离不开集成运放对信号进行运算以及电位器对电压调节，所以选用了集成运放LM324和电位器；最后为实现技术指标（当输出端1电压大于3V时，输出端2为低电平；当输出端1小于2V时，输出端2为高电平。输出端1电压小于3V并大于2V时，输出端2保持不变。）中的要求，选用了555定时器LM555CM。 通过以上分析，电路的总体设计思想就明确了，即我们使用温度传感器AD590将温度转化成电压信号，然后通过一系列的集成运放电路，使表示温度的电压放大，从而线性地落在0～5V这个区间里。最后通过一个555设计的电路实现当输出电压在2与3V这两点上实现输出高低电平的变化。

微机原理实验参考答案(航大)

《微机原理》实验参考答案 实验1 汇编基本指令及顺序程序设计实验 实验2 分支与DOS中断功能调用程序设计实验 实验3 循环结构程序设计实验 实验4 存储器扩展实验 实验5 8259应用编程实验 实验1汇编基本指令及顺序程序设计实验 一、实验目的 1、掌握汇编语言的开发环境和上机过程； 2、掌握DEBUG命令； 3、掌握顺序程序设计方法； 4、掌握寻址方式； 5、理解和掌握汇编基本指令的功能。 二、实验内容 1、设堆栈指针SP=2000H，AX=3000H，BX=5000H；请编一程序段将AX和BX的内容进行交换。要求：用3种方法实现。 答：方法一CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE START: MOV AX,3000H MOV BX,5000H MOV CX,AX MOV AX,BX MOV BX,CX CODE ENDS END START 方法二CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE START: MOV AX,3000H MOV BX,5000H XCHG AX,BX CODE ENDS END START

方法三CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE START: MOV AX,3000H MOV BX,5000H PUSH AX PUSH BX POP AX POP BX CODE ENDS END START 2、分别执行以下指令，比较寄存器寻址,寄存器间接寻址和相对寄存器寻址间的区别。 MOV AX,BX 寄存器寻址，将BX内容送AX MOV AX,[BX] 寄存器间接寻址，将DS:BX内存单元内容送AX MOV AX,10[BX] 寄存器相对寻址，将DS:BX+10内存单元内容送AX 在DEBUG调试模式，用A命令直接编辑相应指令并用T命令单步执行，执行后查询相应寄存器的值并用D命令查内存。 ３、已知有如下程序段： MOV AX，1234H MOV CL，4 在以上程序段的基础上，分别执行以下指令： ROL AX，CL AX=2341H ROR AX，CL AX=4123H SHL AX，CL AX=2340H SHR AX，CL AX=0123H SAR AX，CL AX=0123H RCL AX，CL 带进位标志位的循环左移 RCR AX，CL 带进位标志的循环右移 4、设有以下部分程序段： TABLE DW 10H,20H,30H,40H,50H ENTRY DW 3 ┇ LEA BX,TABLE ADD BX,ENTRY MOV AX,[BX] ┇ 要求：（1）将以上程序段补充成为一个完整的汇编程序。