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利用超慢电磁”波速”进行铝板测厚实验

已有 3019 次阅读 2016-5-8 10:20 |个人分类:个人随笔|系统分类:科研笔记|关键词:超慢电磁脉冲速度,涡流测厚,| 超慢电磁脉冲速度, 涡流测厚

: 一群老大不小的人,不少还是砖家。为了一个纯科学问题,居然争论的面红耳赤。这是怎样的科学精神?!在这争论之中,我们不得不忘记自己的年龄、职称、地位,因为网络是平的,大家都是网民。既然是网民,就得拿出点儿“我是流氓我怕谁”的气魄,想方设法抱得美人归,别管它是82还是28。一时间,黄秀清明了心,徐晓见了性,高山评了审,众人得了乐。我敬佩:张操老师上下求索,志在千里;徐晓老师巧妙判决,洞察间隙;王虹宇老师博闻强志,运用洒脱。孔子云:知之为知之,不知为不知。是故,应文克玲老师的要求,做了利用超慢电磁场对铝板进行测厚的实验。请大家指导。


      实验时间: 201657日上午,星期六

天气:多云,室温25度左右。

 实验地点:南阳理工学院智慧能源实验室

 实验目的:使用电磁学方法对铝板的厚度进行精确测量,达到工程应用的目的。

        实验设备:

1、测量发射线圈:1#空心铜线圈,平均直径约32mm,电感量649uH

2、测量接收线圈:2#空心铜线圈,平均直径约32mm,电感量558uH

3、示波器:安捷伦DSO3034A,实时采样频率4G/S

4、信号发射器:Rigol 4062,双通道同步任意波形发生器

5、金属铝板,板厚2.8mm。共4块。


实验步骤:

    1、本实验测量系统原理是:信号发生器产生高斯脉冲信号,送入1#发射线圈,同时连接示波器探头CH1;2#接收线圈连接示波器探头CH3。比较CH1和CH3的波形峰值点,测量延迟时间t,进而计算电磁脉冲穿越铝板的速度。

  2、设定发射信号为高斯脉冲,具体如图1。

   

              图1 发射高斯脉冲信号

  3、使用空心线圈,比较发射与接收信号的时间差,以校正系统误差。


图2a 发射和接收线圈靠在一起        图2b  发射波形和接收波形


示波器通道1连接发射线圈,通道3连接接收线圈。示波器的输入阻抗均为1M欧姆。校正系统时发现,发射波形与接收波形在最高点的时间几乎重合。我们真的要感谢这个时代工程师们的劳动。值得说明的是:这样的测量实际上是电磁感应的方向,对于正弦波而言,勉强可称为相速度,是超光速的。理论上时间差为零。

4、在线圈之间分别加入一层、两层、三层、四层相同厚度(约2.8mm)的铝板。测量接收端高斯波的滞后情况。


                                          图3 发射和接收线圈中间放置铝板的样子


    注:发射线圈放在铝板下面,接收线圈放在铝板上面,旁边放了一本冯慈章老师的老版《电磁场》,以稳定探头,同时也借冯老师的气场稳住我躁动的心。

  5、一层铝板测量结果

       

       图4  一层铝板测试结果

       我们发现,在发射和接收线圈之间放置一层铝板,CH3通道比CH1通道的脉冲信号滞后158uS。这是电磁场穿透铝板需要的时间。根据V=S/t,可以得出:V=17.7/秒。

   6、二层铝板测量结果

     

       图5 二层铝板测试结果

    放置两层铝板,CH3通道比CH1通道的脉冲信号滞后340uS。根据V=S/t=2.8mm/340uS-158uS=15.3/秒。请注意:为了方便比较时间t,我们调整了示波器CH3通道的放大倍数。因为信号透过铝板后会有较大的衰减。

      7、三层铝板测量结果

             

                           图6  三层铝板测试结果

  放置三层铝板,CH3通道比CH1通道的脉冲信号滞后544uS。根据V=S/t,可以得出:V=13.7/秒。

  8、四层铝板测量结果

       

          图7 四层铝板测试结果  

        放置四层铝板,CH3通道比CH1通道的脉冲信号滞后800uS。根据V=S/t,可以得出:V=10.9/秒。请注意,由于信号较弱,CH3波峰前可以看到一个很小的峰,这是绕射的磁力线所致。


    结论:我们可以使用测量脉冲时间t的方法,确定金属厚度。

     如果网页图不清,可以下载word版。铝板测厚实验.docx









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