多层次电子技术实验教学平台的实践与探索

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作者 陈羽 唐强 +7 位作者 熊小敏 梁飞翔 黄敏 洪澜 车宇 李鹏 刘小伟 蔡志岗 《物理实验》 2025年第3期39-47,共9页

中山大学物理学国家级实验教学示范中心开展了多层次电子技术实验教学平台(电子技术2.0)的建设,针对物理类和非电类本科实验的教学背景,以实验物理测控系统为主线,构建了适合本科教学各个阶段的电子技术实验课程体系与教学平台,并与物... 中山大学物理学国家级实验教学示范中心开展了多层次电子技术实验教学平台(电子技术2.0)的建设,针对物理类和非电类本科实验的教学背景,以实验物理测控系统为主线,构建了适合本科教学各个阶段的电子技术实验课程体系与教学平台,并与物理实验教学体系内的课程进行了良好的衔接.本文介绍了3个电子技术基础实验中的项目案例及其贯穿整个教学体系的课程建设,包括与基础物理实验相衔接的三极管与场效应管特性测量实验,与近代物理实验和专业实验相衔接的设计性实验,以及强调工程实践的焊接装配类实验.经过几年的教学改革建设实践,平台取得了优秀的教学效果,学生的电子技术水平得到普遍提高. 展开更多

关键词 电子技术实验 教学平台 实验教学 课程衔接

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基于数字锁相放大技术的强噪声背景下检测微弱信号教学实验 被引量：9

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作者 王自鑫 陈泽宁 +3 位作者 王健豪 陈弟虎 何振辉 蔡志岗 《物理实验》 2016年第3期1-4,共4页

介绍了锁相放大技术在噪声背景下检测微弱交流信号的原理,研制出结合锁相放大器使用的微弱信号检测教学设备及其实验系统.利用OE1022型锁相放大器进行噪声中微弱交流信号测量实验,验证该系统功能.实验结果表明:使用该实验系统可以准确... 介绍了锁相放大技术在噪声背景下检测微弱交流信号的原理,研制出结合锁相放大器使用的微弱信号检测教学设备及其实验系统.利用OE1022型锁相放大器进行噪声中微弱交流信号测量实验,验证该系统功能.实验结果表明:使用该实验系统可以准确检测淹没在有效值比自身高104的白噪声中的微伏级交流信号. 展开更多

关键词 微弱信号 锁相放大器 白噪声

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共振激励和重力作用下一维水平弦垂直振动驻波理论与实验研究 被引量：1

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作者 蔡为睿 李智超 +2 位作者 沈韩 王猛 方奕忠 《大学物理》 2024年第1期31-36,共6页

本文用本征函数展开法和拉普拉斯变换求解了重力作用下水平放置的一端固定、另一端以极小振幅作垂直简谐振动的一维弦的竖向振动波动方程,得出解析解,得到弦(弹性绳)共振形成驻波时的所有本征频率,且本征频率和驻波波腹大小、位置均与... 本文用本征函数展开法和拉普拉斯变换求解了重力作用下水平放置的一端固定、另一端以极小振幅作垂直简谐振动的一维弦的竖向振动波动方程,得出解析解,得到弦(弹性绳)共振形成驻波时的所有本征频率,且本征频率和驻波波腹大小、位置均与重力无关.实验上测量了驻波波腹的数目随共振频率变化的关系,利用理论推导出的波动方程中波速的表达式及测量弹性绳振动时的张力和绳子的长度,算出绳子的质量线密度,与实验值吻合,从另一角度验证了一维弦的横振动所满足的波动方程理论的正确性. 展开更多

关键词 重力作用 一维水平弦 本征函数展开法 拉普拉斯变换 驻波

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基础实验试题B:自组光路测量光栅常量与液体中的声速

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作者 冯饶慧 黄臻成 +6 位作者 沈韩 崔新图 庞晓宁 廖徳驹 方奕忠 杨秀虹 梁志勇 《物理实验》 2024年第5期29-34,共6页

介绍了第9届全国大学生物理实验竞赛基础实验试题B的出题思路、实验解析和答题情况.基础实验试题B主要包含3个小题:测量未知透镜的焦距,自组光路测量未知光栅的光栅常量和自组光路测量液体中的声速.试题对大学物理实验相关的内容进行重... 介绍了第9届全国大学生物理实验竞赛基础实验试题B的出题思路、实验解析和答题情况.基础实验试题B主要包含3个小题:测量未知透镜的焦距,自组光路测量未知光栅的光栅常量和自组光路测量液体中的声速.试题对大学物理实验相关的内容进行重新设计,逐步递进引导考生完成光学元件基本参量的测量、光路搭建和光学应用3个光学实验经常涉及的核心要素,能够考查考生对光学基础知识的掌握程度、光路设计能力和动手搭建光路的能力.试题的答题情况在一定程度上反映了当前国内光学实验课程的教学效果和存在的短板,为实验教学的进一步提升提供参考. 展开更多

关键词 自准直法 夫琅禾费衍射 超声光栅 光栅常量 声速

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综合实验试题D:基于迈克耳孙干涉仪的液晶光学和光场相干性实验

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作者 陈科 王福娟 +2 位作者 王嘉辉 李佼洋 蔡志岗 《物理实验》 2024年第6期30-38,共9页

介绍了第9届全国大学生物理实验竞赛综合研究性实验试题D的命题设计和实验内容,并给出参考解答以及竞赛结果分析.综合实验试题D基于迈克耳孙干涉仪实验系统,测量液晶双折射率的光学属性和电光调制效应,测量LED光源的相干时间,探究如何... 介绍了第9届全国大学生物理实验竞赛综合研究性实验试题D的命题设计和实验内容,并给出参考解答以及竞赛结果分析.综合实验试题D基于迈克耳孙干涉仪实验系统,测量液晶双折射率的光学属性和电光调制效应,测量LED光源的相干时间,探究如何改善光场的空间相干性.竞赛结果表明:大部分考生对教学大纲中涉及迈克耳孙干涉仪中的基本实验内容掌握较好,但对常规仪器设备的扩展使用和应用能力尚存在不足,开放性的自主设计和搭建实验光路对培养学生完成既定实验目标的能力仍有待提高. 展开更多

关键词 迈克耳孙干涉仪 液晶 时间相干性 空间相干性

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数字化演示实验助力光学慕课西行——以圆孔衍射实验为例

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作者 庞晓宁 崔新图 +7 位作者 黄臻成 冯饶慧 廖德驹 方奕忠 沈韩 李梦钰 罗鑫 赵福利 《物理实验》 2024年第10期38-44,共7页

为了提升光学慕课西行线上同步课堂的教学效果,中山大学光学教学团队运用数字化技术手段,在课堂上通过多镜头线上实时呈现光学演示实验结果,实现了理论与实验相结合,为专业课教学提供数字化教学以及定量分析的功能.以圆孔衍射演示实验为... 为了提升光学慕课西行线上同步课堂的教学效果,中山大学光学教学团队运用数字化技术手段,在课堂上通过多镜头线上实时呈现光学演示实验结果,实现了理论与实验相结合,为专业课教学提供数字化教学以及定量分析的功能.以圆孔衍射演示实验为例,从标量衍射理论出发推导圆孔夫琅禾费衍射以及菲涅耳衍射公式,同时测量圆孔衍射的光斑图样随衍射距离的变化.通过对比理论分析与实验结果,将专业课理论数字化呈现,并通过云端实现同步效果,有助于学生理解相关知识点,提升课程的教学效果. 展开更多

关键词 慕课西行 数字化技术 演示实验 圆孔衍射

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基础实验试题A:线圈耦合效率的研究

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作者 陈羽 唐强 蔡志岗 《物理实验》 2024年第5期22-28,34,共8页

介绍了第9届全国大学生物理实验竞赛基础实验试题A的实验内容,给出了参考解答并分析了学生作答情况.基础实验试题A为电磁学题目,试题包含正弦信号典型参量与功率的测量、未知元件的判别、线圈电流的非接触测量、耦合损耗分析与效率优化... 介绍了第9届全国大学生物理实验竞赛基础实验试题A的实验内容,给出了参考解答并分析了学生作答情况.基础实验试题A为电磁学题目,试题包含正弦信号典型参量与功率的测量、未知元件的判别、线圈电流的非接触测量、耦合损耗分析与效率优化4个部分.试题在大学物理实验中交流信号基本参量测量的基础上,重点考查学生对示波器等常见电学仪器的使用、常见电学元件特性的掌握、正弦信号与简谐运动的分析和对电磁感应物理图像的理解与综合应用能力. 展开更多

关键词 电磁感应 正弦信号 复振幅 耦合效率

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综合实验试题C:扭摆法测量材料的切变模量和内耗

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作者 梁飞翔 江波 +1 位作者 熊小敏 蔡志岗 《物理实验》 2024年第6期23-29,共7页

基于葛氏扭摆测量固体材料内耗的实验原理,设计了第9届全国大学生物理实验竞赛综合实验试题C,从命题背景、实验内容和参考答案的角度给出了本届参赛学生的整体表现分析.试题C的实验内容为:通过扭摆法测扭丝的剪切模量及内耗.试题C以简... 基于葛氏扭摆测量固体材料内耗的实验原理,设计了第9届全国大学生物理实验竞赛综合实验试题C,从命题背景、实验内容和参考答案的角度给出了本届参赛学生的整体表现分析.试题C的实验内容为:通过扭摆法测扭丝的剪切模量及内耗.试题C以简谐振动作为出发点,描述了摆杆在扭丝回复力矩的作用下绕摆杆中心轴做符合简谐振动规律的衰减运动.试题共包含3部分内容:理解实验原理并搭建正扭摆实验装置,以此实验装置为基础搭建出光杠杆测量光路;推导出简谐振动形式下,摆杆的转动惯量与周期的关系并计算出不规则摆杆的转动惯量,利用计算出的摆杆的转动惯量得出扭丝的剪切模量;计算扭丝在特定转动频率下的内耗. 展开更多

关键词 葛氏扭摆 转动惯量 剪切模量 内耗

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基于耳切法的复杂结构衍射研究

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作者 路尚润 简彬洋 +4 位作者 黄维政 鲁方锐 赵宁 谭创 庞晓宁 《大学物理》 2025年第2期111-116,共6页

光的衍射现象是光的基本现象之一.对于复杂结构的衍射,一般难以直接推导出解析解.为得到复杂结构的夫琅和费衍射,本文采用耳切法将复杂结构近似剖分为多个三角形,则复杂结构的衍射场可以分解为多个三角形衍射场的叠加.而每个任意三角形... 光的衍射现象是光的基本现象之一.对于复杂结构的衍射,一般难以直接推导出解析解.为得到复杂结构的夫琅和费衍射,本文采用耳切法将复杂结构近似剖分为多个三角形,则复杂结构的衍射场可以分解为多个三角形衍射场的叠加.而每个任意三角形的傅里叶变换的计算,则可以通过坐标变换操作,转换为基础直角三角形的傅里叶变换的计算.进一步搭建夫琅和费衍射实验光路,得到了不同孔径的衍射场分布,并且分析计算了正多边形结构衍射场角分布的不确定度,验证了解析算法的可行性及准确性.最后,计算了复杂分形结构的衍射场,验证算法在复杂结构衍射场计算有效性. 展开更多

关键词 三角剖分 耳切法 复杂结构衍射 夫琅和费衍射

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数字锁相放大器中相敏检测技术的基本原理实验 被引量：12

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作者 陈泽宁 王自鑫 +3 位作者 贺子芸 贾莲莲 陈弟虎 蔡志岗 《物理实验》 2018年第1期22-28,共7页

根据锁相放大技术和相敏检测技术的原理,从信号通路的角度解释相敏检测技术的时域、频域特点,剖析该技术中时间常量、滤波器陡降、动态储备3个重要参量,设计针对此3个参量的基本原理实验,并搭建教学实验平台.根据实验结果分析,论证了此... 根据锁相放大技术和相敏检测技术的原理,从信号通路的角度解释相敏检测技术的时域、频域特点,剖析该技术中时间常量、滤波器陡降、动态储备3个重要参量,设计针对此3个参量的基本原理实验,并搭建教学实验平台.根据实验结果分析,论证了此3个参量在时域上对数字锁相放大器的测量结果造成的影响. 展开更多

关键词 数字锁相放大器 微弱信号检测 相敏检测技术 时间常量 陡降 动态储备

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核衰变统计规律实验定标器的研制与测试 被引量：1

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作者 梁飞翔 曾健安 +2 位作者 陈梓豪 杨秦月 唐强 《物理实验》 2021年第8期22-26,共5页

结合基于光电倍增管的辐射探测器,采用数字电位器替代传统的调节方式,研制了用于大学核物理实验的定标器,降低了学生实验中仪器的故障率.以Sr90为放射源,使用该定标器进行核衰变统计规律实验,通过控制单次探测辐射粒子的数目,分别验证... 结合基于光电倍增管的辐射探测器,采用数字电位器替代传统的调节方式,研制了用于大学核物理实验的定标器,降低了学生实验中仪器的故障率.以Sr90为放射源,使用该定标器进行核衰变统计规律实验,通过控制单次探测辐射粒子的数目,分别验证了放射性原子核衰变过程中的泊松分布和高斯分布统计规律.该实验可以加深学生对原子核物理知识的理解,增强对核衰变统计规律的认知,并且掌握最基本的辐射探测方法. 展开更多

关键词 核衰变 定标器 光电倍增管 统计规律 泊松分布 高斯分布

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利用迈克耳孙干涉仪研究光的时间和空间相干性

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作者 廖乔林 刘致远 +6 位作者 梁子东 刘笑鹏 彭有 李佼洋 王嘉辉 王福娟 蔡志岗 《物理实验》 2024年第7期46-51,61,共7页

采用迈克耳孙干涉光路,搭配光电探测器和光纤光谱仪,分别测量时域和光谱信号.在光谱信号的辅助下,调节干涉光路准直和两臂光程差,快速定位白光干涉等光程点.利用压电位移台带动扫描镜在等光程点附近进行光学延迟扫描,测量时域干涉波形,... 采用迈克耳孙干涉光路,搭配光电探测器和光纤光谱仪,分别测量时域和光谱信号.在光谱信号的辅助下,调节干涉光路准直和两臂光程差,快速定位白光干涉等光程点.利用压电位移台带动扫描镜在等光程点附近进行光学延迟扫描,测量时域干涉波形,实现对光源相干长度的测量.LED白光光源搭配带通滤光片,实现不同谱宽光源相干长度的测量对比.利用小孔光阑限制扩展光源的发光尺度,分析干涉条纹对比度,实现空间相干性的演示和测量. 展开更多

关键词 时间相干性 空间相干性 迈克耳孙干涉仪

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基于数字锁相放大器测量电阻热噪声 被引量：6

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作者 贾莲莲 贺子芸 +2 位作者 曾迪昂 王自鑫 蔡志岗 《物理实验》 2018年第12期1-5,共5页

数字式锁相放大器利用相干解调的方法对有用信号进行搬移,再结合高Q值的窄带低通滤波器对搬移后的信号进行低通滤波,最后得到有用信号的幅值与相位信息.利用OE1022锁相放大器测量了电阻热噪声,使用LabVIEW采集电阻热噪声数据,并用MAD算... 数字式锁相放大器利用相干解调的方法对有用信号进行搬移,再结合高Q值的窄带低通滤波器对搬移后的信号进行低通滤波,最后得到有用信号的幅值与相位信息.利用OE1022锁相放大器测量了电阻热噪声,使用LabVIEW采集电阻热噪声数据,并用MAD算法统计处理数据.实验结果表明:1kΩ～1MΩ的陶瓷电阻的热噪声测量值符合电阻热噪声理论. 展开更多

关键词 电阻热噪声 锁相放大器 微弱信号 LABVIEW

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100G SR4并行光模块光电子集成封装的研究 被引量：6

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作者 杨松 李佼洋 蔡志岗 《现代电子技术》 北大核心 2019年第3期152-156,共5页

100G SR4并行光模块采用850 nm波长,单路25 Gb/s的传输速率,发射端使用4路VCSEL发射光,接收端使用4路PD接收光。文中介绍一种应用于100G SR4并行光模块的光电子集成封装方法——COB光折弯有源耦合封装技术。重点讨论了COB光折弯有源耦... 100G SR4并行光模块采用850 nm波长,单路25 Gb/s的传输速率,发射端使用4路VCSEL发射光,接收端使用4路PD接收光。文中介绍一种应用于100G SR4并行光模块的光电子集成封装方法——COB光折弯有源耦合封装技术。重点讨论了COB光折弯有源耦合封装技术的工艺并分析了Bonding的影响。采用此技术方法设计的100G SR4并行光模块具有耦合效率高、低成本和易实现的优点。 展开更多

关键词 并行光模块 光电子集成 COB封装 芯片Bonding 100GSR4 有源耦合

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基于RFID技术的智能档案管理研究 被引量：13

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作者 叶伟洲 吴汝趁 蔡志岗 《现代电子技术》 北大核心 2017年第6期109-113,共5页

需要人工扫描标签的操作一直制约着无线射频识别(RFID)技术在档案管理中的应用。在RFID射频系统中加入工作频率为902~928 MHz的智能天线分支器,通过主分支器和子分支器的四级级联,系统最多支持256路天线切换。再通过Visual Studio上位... 需要人工扫描标签的操作一直制约着无线射频识别(RFID)技术在档案管理中的应用。在RFID射频系统中加入工作频率为902~928 MHz的智能天线分支器,通过主分支器和子分支器的四级级联,系统最多支持256路天线切换。再通过Visual Studio上位机编程控制读写器的连接和读取,以及天线分支器查询级联和切换天线,就可以将档案标签和天线位置准确匹配,实现了档案的快速盘点、定位查找和错位提醒。该方法避免布置多个读写器,也不需要人工扫描标签,使得档案管理更加智能快捷。 展开更多

关键词 RFID 智能天线分支器 读写器 定位查找 档案管理

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光学低相干干涉频域信号的探测和分析 被引量：2

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作者 董君行 赵伟鸿 +4 位作者 邓梓彬 李佼洋 王嘉辉 王福娟 蔡志岗 《物理实验》 2022年第8期1-7,13,共8页

采用宽带LED白光光源,搭建了基于迈克耳孙干涉仪结构的低相干干涉测量实验平台.利用光纤光谱仪采集不同光程差下的光谱信号,分析并测量了光谱探测的工作距离范围,提出了采用衍射光栅对光谱信号进行色散并直接成像的方法.实验结果显示:... 采用宽带LED白光光源,搭建了基于迈克耳孙干涉仪结构的低相干干涉测量实验平台.利用光纤光谱仪采集不同光程差下的光谱信号,分析并测量了光谱探测的工作距离范围,提出了采用衍射光栅对光谱信号进行色散并直接成像的方法.实验结果显示:系统最大光谱工作距离为100μm量级,远大于光源相干长度,即使光程差在相干长度范围以外,无法直接观察到干涉条纹,也能通过光谱信号的周期调制特性来快速搜寻白光干涉信号,简化了干涉仪的调试过程. 展开更多

关键词 光学相干断层扫描 低相干 光程差 频域信号

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基于光控取向技术的液晶元器件研究 被引量：1

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作者 赵世宇 李佼洋 +4 位作者 焉力恒 王福娟 王嘉辉 项颖 蔡志岗 《物理实验》 2023年第8期13-21,共9页

从液晶取向技术展开,介绍了液晶几何相位的基本原理和光控取向液晶元器件的制作工艺,通过实验制备了液晶透镜和液晶双焦点透镜样品,并在衍射光路中演示了其效果.相比于传统光学透镜,制备的液晶透镜和双焦点透镜的焦距和焦点位置可以按... 从液晶取向技术展开,介绍了液晶几何相位的基本原理和光控取向液晶元器件的制作工艺,通过实验制备了液晶透镜和液晶双焦点透镜样品,并在衍射光路中演示了其效果.相比于传统光学透镜,制备的液晶透镜和双焦点透镜的焦距和焦点位置可以按需预设在液晶样品中,其中双焦点透镜可实现焦距相等和焦距不相等的情况.此外,本实验制备的液晶样品还具备偏振控制的功能,通过调节入射光的偏振态可以切换目标光场的分布. 展开更多

关键词 液晶 光控取向 光场调控 液晶透镜

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基于锁相放大器的微弱磁场测量系统

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作者 黄臻成 李菁彤 +1 位作者 林煜森 唐健 《物理实验》 2025年第5期13-20,共8页

介绍了基于锁相放大器和硅光电倍增器(SiPM)提升灵敏度的磁光调制磁场测量方案,搭建了基于磁光效应的微弱磁场测量系统,依靠待测磁场内放置的旋光晶体,测量旋光晶体后的弱偏振光振荡信号,结合锁相放大器提取SiPM待测信号.实验表明:该装... 介绍了基于锁相放大器和硅光电倍增器(SiPM)提升灵敏度的磁光调制磁场测量方案,搭建了基于磁光效应的微弱磁场测量系统,依靠待测磁场内放置的旋光晶体,测量旋光晶体后的弱偏振光振荡信号,结合锁相放大器提取SiPM待测信号.实验表明:该装置在磁场强度为0~4mT范围内,测量精度可达10μT.该装置为宽动态、强干扰环境下的磁场测量提供了可行方案,并为磁致旋光效应的教学和展示提供了示范. 展开更多

关键词 微弱磁场 磁致旋光效应 锁相放大器 旋光晶体 SiPM

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