陀螺仪实验
天宫课堂第四课陀螺实验的原理
天宫课堂第四课陀螺实验的原理天宫课堂第四课的实验内容是关于陀螺的原理和性质。
陀螺作为一种旋转体，具有很多独特的特性和运动规律。
通过陀螺实验，我们可以更好地理解陀螺的运动原理，以及它在日常生活中的应用。
让我们来了解一下陀螺的基本构造。
陀螺由一个旋转的转轴和两个陀螺轮组成。
转轴是陀螺的主要部分，它可以使陀螺保持平衡并旋转。
陀螺轮则是陀螺的动力来源，它们通过摩擦力传递动能给转轴，使其旋转起来。
陀螺的运动是由转轴的角动量和动力学原理来控制的。
当陀螺旋转时，由于角动量守恒定律，转轴的角动量大小和方向保持不变。
这就意味着，当陀螺的转轴倾斜时，陀螺会产生一个力矩，使其恢复到竖直状态。
这个力矩被称为陀螺的回转力矩。
在陀螺实验中，我们可以观察到陀螺的预cession（进动）现象。
当陀螺的转轴倾斜时，由于回转力矩的作用，陀螺会围绕着一个垂直于重力方向的轴线进行进动。
这个进动的方向和速度与陀螺的旋转速度、质量和惯性矩有关。
通过调整陀螺的旋转速度和转轴倾斜角度，我们可以观察到不同的进动现象，进而研究陀螺的性质和规律。
陀螺的进动现象是由陀螺的角动量和外力矩之间的相互作用所决定的。
当陀螺旋转时，转轴的角动量会受到外部力矩的扰动，比如重力。
这个外部力矩会改变陀螺的角动量大小和方向，进而影响陀螺的运动轨迹。
通过研究陀螺的进动现象，我们可以了解到陀螺的稳定性和控制性能。
陀螺的进动现象不仅在物理学中有重要应用，还在工程技术和日常生活中得到广泛应用。
比如，在导航系统中，陀螺仪被用来测量飞行器的方向和位置；在航天器中，陀螺仪被用来保持飞行器的稳定性和姿态控制。
此外，陀螺还被用于玩具、陀螺表等领域，给人们带来乐趣和实用性。
通过天宫课堂第四课的陀螺实验，我们可以更好地理解陀螺的原理和性质。
陀螺作为一种旋转体，具有独特的运动规律和特性。
它的运动是由角动量和动力学原理来控制的，而进动现象则是陀螺运动中的重要现象。
通过实验观察和研究陀螺的运动，我们可以深入了解陀螺的性质和应用，为科学研究和工程技术提供有益的参考。
惯导实验报告——帅哥队
惯性导航实验报告——陀螺运动特性的研究实验小组：111711班第四小组学号：11171016-11171020依次对应学号：王瑞捷廖旭博周林高硕赵大年指导老师：惯导实验——陀螺特性的研究一、实验目的1、通过四个不同的小实验了解陀螺仪的运动特性2、了解什么是陀螺的进动性3、了解什么是陀螺的定轴性4、了解什么是陀螺的陀螺力矩二、实验内容1、实验一将高速旋转的陀螺转子放在插座上，观察并记录现象和分析原因。
2、实验二将高速旋转的陀螺转子竖放在转盘上，观察并记录现象和分析原因。
3、实验三将高速旋转的陀螺转子放在倾斜导轨上使之下滑，观察并记录现象和分析原因。
4、实验四将高速旋转的陀螺系统放在插座上，分开内外轨使之相互垂直，再分别转动内外轨，观察并记录现象和分析原因。
三、实验记录及原理说明实验一1、看到的现象，体现了什么特性？现象:可以看见陀螺转子呈锥形左右缓慢转动。
特性:体现了陀螺的进动性。
2、陀螺转速降低后，观察到的现象及原因？现象：当陀螺的转速逐渐减慢时，锥形的角度开始变大，且其进动角速度变大。
原因：由于陀螺受到摩擦力的作用，其转速会逐渐降低，即陀螺的角动量H变小，而外力矩不变。
由M=ω×H······M=ω*H*sin 可知,此时陀螺的进动角速度ω会变大，锥形角度也变大。
3、手提陀螺转子的感受及原因分析？感受：当我们想把高速旋转的陀螺放到转动插座上时，手明显能感受到陀螺的“力”反作用于我们的手。
原因：这是因为高速旋转的陀螺在受到外力矩的时候，陀螺进动，此时陀螺存在一个反作用力矩（即陀螺力矩），其大小与外力矩相等，方向与之相反，并作用于给陀螺仪施加外力矩的物体上，即我们的手。
实验二1、转盘与转子的转动方向是否一致？原因？答：可以看见陀螺转子与转盘一起转动，方向一致。
原因:转盘与转子转动方向一致表现了高速旋转的陀螺有很好的定轴性。
另外，在第一段实验中我们说明了陀螺具有陀螺力矩，本实验中竖直放在转盘上的转子与转盘之间存在微小摩擦力，转盘对转子有一个摩擦力矩，因此转子对转盘有一个大小相等方向相反的陀螺力矩。
测绘专业实验实习—— 陀螺仪定向原理与方法介绍
的摆幅；
记录陀螺通过零指标线的 时间。
1.6 定向边坐标方位角计算
以一个测回测定测线方向值，前后两测回的互差符合限差 时，取其平均值作为测线方向值。定向边坐标方向角的计 算步骤如下：
陀螺方位角=测线方向值-陀螺北方向值 地理方位角=陀螺方位角+仪器常数 坐标方位角=地理方位角-子午线收敛角
仪器常数可在已知方位角的导线上或三角点测定，按下式 计算出：
仪器常数测量地理方位角时可用到，一般在用于煤矿 金属 矿进行陀螺方位角及控制导线测量时用不到仪器常数。
2 索佳GPX陀螺全站仪原理与方法
索佳 GP-1
致谢
The end, thank you!
1.3 精密定向（逆转点法）
பைடு நூலகம்
要求粗定向误差≤±2°；
粗定向后下放陀螺，摆幅 控制在5~8格之间；
使用全站仪水平微动螺旋 跟踪并记录逆转点
N1
1 2
a1
2
a3
a2
N2
1 2
a2
2
a4
a3
……
N
N n2
1.4 精密定向（中天法）
要求粗定向误差≤±20′； 粗定向后下放陀螺，摆幅
1、陀螺全站仪的操作
L 1 2 a1 a3 2 a2
1.1 陀螺仪悬挂带零位观测
原理
悬挂零位是指陀螺马达不转时，陀螺灵敏部受悬带和导 流丝扭力作用而引起扭摆的平衡位置，即扭力矩为零的 位置。
在陀螺观测开始之前和结束之后，要作悬带零位观测， 观测3次。相应简称为测前零位和测后零位观测。
陀螺仪基本特性试验
陀螺仪基本特性试验一、实验目的1．用实验的方法观察并验证陀螺仪的基本特性——定轴性，进动性和陀螺力矩效应。
2．学习使用陀螺实验用主要设备——转台。
3．利用线性回归方法进行数据处理。
二、实验设备1．TZS-74陀螺仪表综合试验转台。
2．双自由度陀螺仪。
3．砝码。
4．实验用电源：交流220V，50~（转台用）36V，400~三相电源。
三、实验内容和步骤（一）定轴性实验1.陀螺马达不转时，开动转台，观察陀螺仪是否有定轴性。
2.接通电源，几下陀螺转子的转速方向，开动转台观察转子转动时陀螺仪的定轴性。
（二）进动性实验1. 外加力矩，观察进动现象。
根据进动规律判断角动量H 的方向，并和上面记下的转速方向做一比较。
2. 测量进动角速度和外加力矩的关系：（1） 在加力杆的前后标尺上分别加不同重量的砝码，记录进动的角度与实践，列表并计算出对应于每一外加力矩的进动角速度值，画出实验曲线。
（2） 根据进动规律x M Hω=（H J =Ω）计算出对应于每一外加力矩的进动角速度，画出理论曲线。
（3） 将实验曲线与理论曲线进行比较并说明产生误差的原因。
（4） 用线性回归的方法进行数据处理，并通过求回归系数的方法求出角动量H 的值。
3. 测量进动角速度和角动量的关系在同一外力矩作用下，测量陀螺马达在额定转速下和断电一分钟后的进动角速度（断电一分钟后马达转速低于额定转速）。
根据实验结果说明进动角速度和角动量的关系。
（三） 陀螺力矩实验1. 开动转台，使双自由度陀螺仪基座转动，观察有无陀螺力矩效应，并说明原因。
2. 观察双自由度陀螺仪在进动时的陀螺力矩效应。
用手对内框架加力矩，用手的感觉来测量陀螺力矩的大小和方向。
说明陀螺力矩产生的原因。
3.拧紧固定外框架的螺钉。
用手对内框架加力矩。
观察此时转子轴的运动方向。
用手感觉此时对手是否有陀螺力矩作用，加以分析。
4.测量陀螺力矩和进动角速度的关系为了达到测量陀螺力矩的目的，我们拧紧固定外框架的螺钉，是陀螺仪成为单自由度陀螺仪。
陀螺仪姿态矫正实训报告
一、实训背景陀螺仪作为一种重要的传感器，在无人机、汽车、轮船等众多领域有着广泛的应用。
然而，在实际应用中，由于各种原因，陀螺仪可能会出现姿态矫正不准确的问题，从而影响整个系统的性能。
为了提高陀螺仪姿态矫正的精度，本实训对陀螺仪姿态矫正进行了深入研究，并进行了实际操作。
二、实训目的1. 了解陀螺仪的工作原理和特点；2. 掌握陀螺仪姿态矫正的方法和技巧；3. 通过实际操作，提高陀螺仪姿态矫正的精度；4. 培养动手能力和团队协作精神。
三、实训内容1. 陀螺仪基本原理陀螺仪是一种利用科里奥利力原理检测物体角速度的传感器。
它由一个高速旋转的转子和一个固定在转子上的测量装置组成。
当转子旋转时，测量装置会检测到科里奥利力，从而计算出物体的角速度。
2. 陀螺仪姿态矫正方法陀螺仪姿态矫正主要包括以下几种方法：（1）卡尔曼滤波：卡尔曼滤波是一种线性滤波器，可以用来估计陀螺仪的角速度。
通过将陀螺仪的角速度与加速度计的角速度进行加权平均，可以减小陀螺仪的噪声和漂移。
（2）互补滤波：互补滤波是一种非线性滤波器，可以同时利用陀螺仪和加速度计的角速度进行姿态估计。
互补滤波器可以将陀螺仪的角速度与加速度计的角速度进行加权平均，从而提高姿态估计的精度。
（3）三轴融合：三轴融合是一种将陀螺仪、加速度计和磁力计的信号进行融合的方法。
通过融合三种传感器的信号，可以进一步提高姿态估计的精度。
3. 实训操作（1）搭建实验平台首先，搭建实验平台，包括陀螺仪、加速度计、磁力计、单片机等硬件设备。
然后，编写程序，实现陀螺仪、加速度计和磁力计的数据采集。
（2）数据采集在实验平台上，将陀螺仪、加速度计和磁力计的信号分别输入单片机。
通过单片机采集信号，并进行预处理，如滤波、去噪等。
（3）姿态矫正根据采集到的数据，采用卡尔曼滤波、互补滤波或三轴融合等方法进行姿态矫正。
通过调整参数，提高姿态矫正的精度。
（4）实验结果分析对实验结果进行分析，评估陀螺仪姿态矫正的精度。
陀螺仪实验——精选推荐
陀螺仪实验陀螺仪是一种具有比较复杂的运动学和动力学现象的装置，它有一个高速旋转的定点运动转子，该转子的轴线具有定向性，这是陀螺的最大特点。
陀螺的定向性在工程中有重要用途，如舰船和导弹的导航、稳定船舶和车辆的姿态，实际上行驶的自行车能够不翻倒也是由于陀螺的定向性，这时自行车的两个轮子就是陀螺。
因此，陀螺仪实验对于学生巩固和提高所学运动学、动力学知识，对复杂运动规律的认知和分析计算都有重要作用。
一、陀螺仪的理论基础1．欧拉角如图4-9，设Oxyz 为一个正交坐标惯性系，另一个正交坐标系321x x Ox 或O ξηζ绕坐标原点O 定点转动，坐标系321x x Ox （动系）相对于Oxyz 的角位置关系可以用多种方法来描述，其中用三个欧拉（Euler ）角φ,θ,ψ来描述是刚体动力学中常见的方法。
参见图4-9，坐标系321x x Ox 的当前位置，可以将坐标系Oxyz 转动三次到达，先将Oxyz 绕z 轴转φ角，记为坐标系1，其中x 轴到达节线的位置；再将坐标系1绕节线转θ角，记为坐标系2，这时z 轴变为3x 轴；最后将坐标系2绕3x 轴转ψ角就得到321x x Ox ，其中原来的x 轴变为1x 轴、y 轴变为2x 、z 轴变为3x 轴。
这三个角是相互独立的，分别称为动系的进动角（φ）、章动角（θ）和自转角（ψ）（节线绕z 轴的转动为进动，动系绕节线的转动为章动，动系绕自转轴3x 的转动为自转）。
一般情况下，它们唯一地确定动系（刚体）的瞬时角位置。
再来确定动系321x x Ox 的角速度矢量Ω。
在~t t t +∆的t ∆时间内，设动系角位置的无穷小增量为φ∆、θ∆和ψ∆，动系的这种无穷小角位置改变可以将动系分别绕z 轴转φ∆、绕节线转θ∆和绕3x 轴转ψ∆后叠加得到，且结果与转动次序无关（我们对此不作证明，但必须注意，刚体多次有限转动的结果却与转动次序有关，因此不能叠加；学生可以将一本书沿任意两条边以一种次序各转90︒，再重新按不同的次序各转90︒，结果是不同的）。
陀螺效应实验报告总结
一、实验背景陀螺效应是指旋转物体在受到外力矩作用时，其转动轴线的方向和速度会发生变化的现象。
陀螺效应在工程、物理、军事等领域具有广泛的应用。
为了深入了解陀螺效应的原理及其在实际应用中的影响，我们开展了本次陀螺效应实验。
二、实验目的1. 理解陀螺效应的基本原理；2. 掌握陀螺仪的工作原理；3. 通过实验验证陀螺效应在实际应用中的表现；4. 分析陀螺效应对系统稳定性的影响。
三、实验原理陀螺效应的实验原理基于陀螺仪的工作原理。
陀螺仪是一种利用陀螺效应进行测量的装置，其主要组成部分包括一个旋转的转子、一个传感器和一个信号处理单元。
当陀螺仪受到外力矩作用时，其转子的转动轴线会发生改变，传感器会检测到这种变化，并将信号传递给信号处理单元，从而实现对陀螺效应的测量。
四、实验过程1. 实验器材：陀螺仪、计数光电门、直流稳压电源、平衡物、数字秒表、底座、支杆、砝码（50克、10克各4个）、卷尺或直尺。
2. 实验步骤：（1）将陀螺仪固定在底座上，确保陀螺仪的转子能够自由旋转；（2）将计数光电门与直流稳压电源连接，并将光电门放置在陀螺仪转子的旋转路径上；（3）在陀螺仪转子上放置平衡物，使陀螺仪保持平衡；（4）使用砝码对陀螺仪施加外力矩，观察陀螺仪的转动轴线变化；（5）使用数字秒表记录陀螺仪的转动时间，并使用卷尺或直尺测量陀螺仪的转动角度；（6）重复步骤（4）和（5），改变砝码的质量和施加力矩的方式，观察陀螺仪的转动轴线变化。
五、实验结果与分析1. 实验结果表明，当陀螺仪受到外力矩作用时，其转动轴线会发生改变，即陀螺效应现象；2. 通过改变砝码的质量和施加力矩的方式，可以观察到陀螺仪的转动轴线变化程度与外力矩成正比；3. 实验结果表明，陀螺效应对陀螺仪的转动稳定性有显著影响，当外力矩较大时，陀螺仪的转动轴线变化较大，稳定性较差。
六、结论本次实验验证了陀螺效应的基本原理，并通过实验观察了陀螺效应在实际应用中的表现。
实验结果表明，陀螺效应对陀螺仪的转动稳定性有显著影响。
陀螺仪的实验报告
陀螺仪的实验报告陀螺仪的实验报告引言：陀螺仪是一种测量和检测旋转运动的仪器，广泛应用于航空航天、导航系统、惯性导航等领域。
本实验旨在通过搭建一个简单的陀螺仪实验装置，探究陀螺仪的原理和应用。
实验装置：实验装置由一个陀螺仪、一个支架和一个旋转轴组成。
陀螺仪由一个旋转的转子、一个固定的支架和一个测量旋转角度的仪表组成。
实验步骤：1. 将陀螺仪固定在支架上，并确保转子能够自由旋转。
2. 将支架固定在旋转轴上，确保支架能够在水平面上自由旋转。
3. 启动陀螺仪，并记录起始时刻的旋转角度。
4. 通过手动旋转支架，使陀螺仪的转子发生旋转。
5. 观察仪表上的旋转角度变化，并记录下来。
6. 反复进行步骤4和步骤5，记录不同旋转速度和旋转方向下的旋转角度。
实验结果：在本实验中，我们发现陀螺仪的转子在受到外力作用时，会产生一个与外力方向垂直的陀螺力矩。
这个陀螺力矩使得陀螺仪的转子保持旋转，并且会使支架产生一个倾斜角度。
同时，我们还观察到陀螺仪的旋转角度与旋转速度呈线性关系，即旋转速度越大，旋转角度也越大。
讨论：陀螺仪作为一种测量旋转运动的仪器，具有广泛的应用前景。
在航空航天领域，陀螺仪被用于测量飞机、导弹等飞行器的姿态和角速度，从而实现精确的导航和控制。
在导航系统中，陀螺仪可以配合加速度计等其他传感器，实现惯性导航，提高导航的准确性和稳定性。
此外，在工业生产中，陀螺仪也可以用于测量机械设备的旋转角度和角速度，监测设备的工作状态。
结论：通过本次实验，我们深入了解了陀螺仪的原理和应用。
陀螺仪作为一种测量旋转运动的仪器，具有广泛的应用前景。
在实际应用中，我们可以根据具体需求选择不同类型和精度的陀螺仪。
同时，我们还需要注意陀螺仪的灵敏度和稳定性，以保证测量结果的准确性。
致谢：在此，感谢本次实验的指导老师和实验室的支持。
通过这次实验，我们不仅学到了关于陀螺仪的知识，也提高了实验操作和数据分析的能力。
感谢所有为本次实验付出努力的人们。
陀螺进动实验报告
陀螺进动实验报告本文主要介绍陀螺进动实验的工作原理、实验步骤和结果分析。
陀螺进动是一种非常特殊的自转运动，可以在物理学和工程学中得到广泛的应用，具有重要的研究价值。
一、实验目的本实验旨在通过实验手段深入理解陀螺进动的基本工作原理，通过观察实验现象对进动角速度等物理量进行测量。
二、实验装置实验装置主要包括：陀螺仪、杆、支架、尺子、快门、相机、计时器等实验器材。
陀螺仪是将高速旋转的陀螺静止摆放后，它的轴线会发生一个规则的圆锥进动的物理实验装置。
本次实验中采用的是普通的一体式铸钢陀螺仪。
三、实验步骤1.将陀螺在陀螺仪起始位置（竖直）灌装液压油，如蜡烛泪一样滔滔滴进。
此时液压油涂在轴承和轴肏表面，能够表面一些润滑作用，使陀螺击打出现的阻力减小。
轴承涂的太多，陀螺就阻力变大,进动现象就会比较明显，轴下涂的太多，摩擦将会导致摆动不可逆动摆摸动。
2.将陀螺安装在器材上，旋转速度要逐渐增加以避免陀螺因为力矩不均衡而抖动。
当陀螺仪外面的刻度盘转了一个圈，就将陀螺从垂直位置转到水平位置，会出现明显的进动和离心甩出现象。
3.拍摄陀螺进动照片，并用计时器测量每一次进动的周期和周期时间。
四、实验结果分析通过实验数据可得到陀螺进动的周期，进动角速度等物理量。
据此可以对陀螺进动的运动轨迹和动力学特征进行分析。
在进动过程中，陀螺的角动量守恒。
假设在竖直方向，角动量的方向为z方向，则初始状态下，角动量为-2mvlg。
当将陀螺从竖直方向转到水平方向后，由于离心力和阻力作用，陀螺会在圆锥面上运动，角速度维持原来的大小但旋转方向发生了偏转。
在进动过程中，所有的外力矩都与进动轴平行，因此进动轴角速度不断变化，在进动锥面上旋转。
总之，陀螺进动实验是一种非常重要的物理实验，在物理学和工程学研究中具有广泛的应用。
通过实验能够更深入全面地了解陀螺进动的运动特征和物理原理，同时也能够培养实验操作技能和数据分析能力。
光学陀螺仪的理论分析与实验研究
光学陀螺仪的理论分析与实验研究光学陀螺仪是一种非常先进的惯性导航技术，其主要采取光路循环干涉技术，用光信号来代替机械部件，在导航、定位、慢速运动控制、地震监测、航空、航天等领域都有着广泛的应用。
一、光学陀螺仪原理光学陀螺仪主要基于萨格诺夫效应、磁效应和加速度效应等自由旋转体的陀螺效应构建而成，它的精度比传统的陀螺高数个数量级，达到了10^-9～10^-10。
光学陀螺仪首先将一束光通过光纤引出，然后由两个旋转同向光学耦合体分别接收到，经过光路干涉后产生了一定的相位差，在旋转时该相位差随之改变，这种改变与旋转的速度和方向有关，因此通过测量相位差的变化可以得到陀螺的旋转量和方向，进而实现高精度的导航控制。
二、光学陀螺仪实验研究为了验证光学陀螺仪理论的正确性及其应用的可行性，科学家们进行了一系列实验研究。
（1）陀螺效应测量实验为了测量陀螺效应对干涉光路相位的影响，可以采用振动光门控技术，即在定频率、定相位、定幅度的振动光束作用下，测量干涉信号的变化，从而获得陀螺作用所导致的光路相位干涉信号。
（2）光功率补偿实验为了减弱光功率对陀螺仪精度的影响，可以采用光功率补偿技术，即通过在光纤附加一定的光衰减器，以达到光功率的平衡，从而减少相位变化数值的影响，提高陀螺仪的精度。
（3）光纤陀螺仪系统实验为了验证光纤陀螺仪系统的实用性，科学家们进行了一系列的现场实验，测试其在各种环境下的导航和定位效果，同时也对其系统结构、监测系统等关键技术进行了完善和优化。
三、光学陀螺仪的应用前景由于光学陀螺仪的精度非常高，特别是在高速旋转和强震动情况下仍能保持极高的精度，因此它在航空、航天、海洋、自由空间通讯、地震监测等领域都有着广泛的应用前景。
此外，由于光学陀螺仪采用光信号代替机械部件，因此它具有体积小、无惯性矩、无摩擦、寿命长、维护成本低等优点，可以在未来的科学研究和工业制造中得到广泛应用和推广。
综上所述，光学陀螺仪是一项高精度、高可靠性、高稳定性的惯性导航技术，具有非常广阔的应用前景，我们期待着更多国内外科学家的深入探索与研究，为其在实际应用中的提升与推广提供更为坚实的理论和实验基础。
陀螺实验报告
一、实验目的1. 了解陀螺仪的基本原理和构造；2. 掌握陀螺仪的实验方法及操作技巧；3. 通过实验验证陀螺仪的稳定性、灵敏度等性能指标；4. 分析陀螺仪在不同条件下的工作状态。
二、实验原理陀螺仪是一种利用陀螺效应进行测量的装置。
当陀螺旋转时，其旋转轴与旋转平面始终保持垂直。
陀螺仪的基本原理是利用陀螺的这种特性，通过测量陀螺的角速度和角加速度，来反映物体的运动状态。
三、实验器材1. 陀螺仪；2. 支架；3. 旋转器；4. 角度测量仪；5. 数字秒表；6. 计算器。
四、实验步骤1. 将陀螺仪安装在支架上，确保陀螺仪的旋转轴与支架垂直；2. 使用旋转器将陀螺仪旋转至水平状态；3. 用角度测量仪测量陀螺仪的初始角度；4. 记录陀螺仪旋转一周所需时间；5. 分别在水平、垂直和倾斜三个方向上测量陀螺仪的稳定性；6. 记录陀螺仪在不同方向上的旋转频率；7. 观察并记录陀螺仪在不同条件下的工作状态。
五、实验数据及分析1. 陀螺仪初始角度为0°，旋转一周所需时间为T1秒；2. 在水平方向上，陀螺仪旋转频率为f1 Hz；3. 在垂直方向上，陀螺仪旋转频率为f2 Hz；4. 在倾斜方向上，陀螺仪旋转频率为f3 Hz；5. 陀螺仪在不同方向上的稳定性表现良好。
六、实验结果与分析1. 陀螺仪在水平、垂直和倾斜三个方向上的旋转频率基本一致，说明陀螺仪具有良好的稳定性；2. 陀螺仪在不同方向上的旋转频率与旋转一周所需时间成正比，符合陀螺仪的原理；3. 陀螺仪在不同条件下的工作状态表现良好，验证了陀螺仪的灵敏度。
七、实验结论通过本次实验，我们掌握了陀螺仪的基本原理和实验方法，验证了陀螺仪的稳定性和灵敏度。
陀螺仪作为一种重要的测量装置，在军事、航空航天、航海等领域具有广泛的应用前景。
八、实验注意事项1. 实验过程中，确保陀螺仪的旋转轴与支架垂直，避免因支架倾斜而影响实验结果；2. 使用旋转器旋转陀螺仪时，力度要适中，避免过大的力矩影响陀螺仪的旋转；3. 观察陀螺仪的工作状态时，注意观察其旋转频率和稳定性，以便及时发现问题。
《传感器实验指导》陀螺仪及加速度计特性及应用实验
《传感器实验指导》陀螺仪及加速度计特性及应用实验1.了解陀螺仪及加速度计的工作原理；2.掌握陀螺仪及加速度计的测量方法；3.掌握陀螺仪及加速度计的电路组成及原理。
1.分析陀螺仪及加速度计测量电路的原理；2.连接陀螺仪及加速度计物理信号到电信号的转换电路；3.软件观测传感器姿态变化时输出信号的变化情况；4.记录实验波形数据并进行分析。
1.开放式传感器电路实验主板；2.陀螺仪及加速度计测量模块；3.导线若干。
陀螺仪及加速度计MPU-9250是一个QFN封装的多芯片模块，如图9-1所示。
其中包含了三轴的加速度计、三轴的陀螺仪、三轴的磁力计以及一个内置DMP数字运动处理模块。
图9-1 陀螺仪及加速度计mpu9250芯片内部使用的角速度传感器是微机械陀螺仪，它利用科里奥利力——旋转物体在有径向运动时所受到的切向力。
通常芯片里面有两个方向的可移动电容板。
径向的电容板加震荡电压迫使物体作径向运动（有点像加速度计中的自测试模式），横向的电容板测量由于横向科里奥利运动带来的电容变化（就像加速度计测量加速度）。
因为科里奥利力正比于角速度，所以由电容的变化可以计算出角速度。
陀螺仪（Gyroscope、GYRO-Sensor）也叫地感器，传统结构是内部有个陀螺，如下图所示（三轴陀螺），三轴陀螺仪的工作原理是通过测量三维坐标系内陀螺转子的垂直轴与设备之间的夹角，并计算角速度，通过夹角和角速度来判别物体在三维空间的运动状态。
三轴陀螺仪可以同时测定上、下、左、右、前、后等6个方向（合成方向同样可分解为三轴坐标），最终可判断出设备的移动轨迹和加速度。
也就是说陀螺仪通过测量自身的旋转状态，判断出设备当前运动状态，是向前、向后、向上、向下、向左还是向右呢，是加速（角速度）还是减速（角速度）呢，都可以实现，但是要判断出设备的方位（东西南北），陀螺仪就没有办法。
图9-2 传统结构陀螺仪加速度计（Accelerometer、G-Sensor）也叫重力感应器，实际上是可以感知任意方向上的加速度（重力加速度则只是地表垂直方向加速度），加速计通过测量组件在某个轴向的受力情况来得到结果，表现形式为轴向的加速度大小和方向（XYZ），这一点又有点类似于陀螺仪，但陀螺仪的更多关注自身旋转情况（原位运动），加速计则主要是测量设备的受力情况，也就是三轴运动情况，尽管加速计也可能在某个小范围换算出角速度的可能，但设计原理决定更适合于空间运动判断。
陀螺仪实习报告
一、实习目的本次实习旨在了解陀螺仪的基本原理、结构、工作方式以及在实际应用中的重要作用。
通过实习，使学生掌握陀螺仪的基本操作技能，提高学生对陀螺仪相关知识的理解和应用能力。
二、实习时间2021年X月X日至2021年X月X日三、实习地点XX大学实验室四、实习内容1. 陀螺仪基本原理陀螺仪是一种利用陀螺效应进行测量的装置，其主要原理是陀螺仪的转子在旋转过程中，具有保持角动量守恒的特性。
当陀螺仪受到外力矩的作用时，其角速度会发生变化，但角动量保持不变。
通过测量陀螺仪的角速度变化，可以确定陀螺仪的角加速度，从而实现角度、角度速度、角加速度的测量。
2. 陀螺仪结构及工作方式陀螺仪主要由转子、陀螺仪支架、传感器、信号处理电路等组成。
陀螺仪的工作方式如下：（1）转子：陀螺仪的核心部件，由高速旋转的轴和旋转体组成。
转子在高速旋转过程中，具有保持角动量守恒的特性。
（2）陀螺仪支架：用于支撑转子，使其能够自由旋转。
（3）传感器：用于测量陀螺仪的角速度、角加速度等参数。
（4）信号处理电路：将传感器采集到的信号进行处理，得到所需的测量结果。
3. 陀螺仪实际应用陀螺仪在军事、航空航天、航海、工业等领域具有广泛的应用，以下列举几个典型应用：（1）军事领域：陀螺仪可用于导航、制导、稳定平台等，提高武器装备的精度和可靠性。
（2）航空航天领域：陀螺仪可用于飞机、卫星的导航、姿态控制等，保证飞行器的稳定性和安全性。
（3）航海领域：陀螺仪可用于船舶导航、姿态控制等，提高船舶的航行精度和安全性。
（4）工业领域：陀螺仪可用于旋转机械的监测、控制等，提高生产效率和产品质量。
五、实习过程1. 实习前期准备（1）学习陀螺仪的基本原理、结构、工作方式等相关知识。
（2）了解陀螺仪在各个领域的应用。
（3）熟悉实验室设备，包括陀螺仪、传感器、信号处理电路等。
2. 实习过程（1）观察陀螺仪的结构，了解其各个组成部分的功能。
（2）操作陀螺仪，进行角度、角度速度、角加速度等参数的测量。
陀螺控制技术实验报告
一、实验目的1. 理解陀螺控制技术的基本原理；2. 掌握陀螺控制实验的操作方法；3. 分析陀螺控制过程中的影响因素；4. 评估陀螺控制技术的性能。
二、实验原理陀螺控制技术是一种基于陀螺仪的旋转物体，通过控制其旋转状态来实现目标物体运动的控制方法。
陀螺仪具有角动量守恒特性，即当不受外力矩作用时，陀螺的角速度保持不变。
利用这一特性，通过控制陀螺的旋转状态，可以实现对目标物体的稳定控制。
三、实验设备1. 陀螺仪；2. 控制系统；3. 数据采集与分析系统；4. 实验平台。
四、实验步骤1. 熟悉实验设备，了解陀螺仪的基本结构和工作原理；2. 连接实验设备，确保信号传输畅通；3. 开启控制系统，设置实验参数；4. 进行陀螺控制实验，观察陀螺的运动状态；5. 采集实验数据，分析陀螺控制过程中的影响因素；6. 评估陀螺控制技术的性能。
五、实验结果与分析1. 陀螺控制实验中，当控制系统输出一定的控制信号时，陀螺的旋转状态发生改变，实现目标物体的运动控制；2. 在实验过程中，发现以下影响因素：（1）陀螺仪的角速度：陀螺仪的角速度越大，控制效果越好；（2）控制系统参数：控制系统的参数设置对陀螺控制效果有较大影响，需要根据实际情况进行调整；（3）实验平台稳定性：实验平台的稳定性对陀螺控制效果有直接影响，实验平台应保持平稳；3. 通过实验数据分析，陀螺控制技术的性能如下：（1）控制精度：在实验条件下，陀螺控制技术的控制精度较高；（2）响应速度：陀螺控制技术的响应速度较快，能够满足实时控制需求；（3）抗干扰能力：陀螺控制技术具有一定的抗干扰能力，能够在一定范围内抵抗外界干扰。
六、实验结论1. 陀螺控制技术具有较好的控制效果，能够实现对目标物体的稳定控制；2. 通过实验验证，陀螺控制技术在实际应用中具有较高的实用价值；3. 陀螺控制技术在实际应用中，需要根据具体情况调整控制系统参数，提高控制效果。
七、实验心得通过本次陀螺控制技术实验，我对陀螺控制技术有了更深入的了解，掌握了陀螺控制实验的操作方法。
全站式陀螺仪GP1X测量精度实验及分析毕业设计解析
全站式陀螺仪GP1X测量精度实验及分析毕业设计解析首先，我们进行了实验器材和方法的介绍。
实验所使用的GP1X陀螺仪是一种基于MEMS技术的陀螺仪，它可以测量三个方向上的角速度。
为了保证实验的准确性，我们使用了高精度的角速度标定仪进行了标定。
在实验过程中，我们将陀螺仪固定在一个固定装置上，通过改变装置的方向来模拟物体在空间中的运动。
接下来，我们详细介绍了实验的步骤和结果。
首先，我们在不同角度下对陀螺仪进行了多次测量，然后计算了每次测量的角速度平均值和标准差。
实验结果显示，陀螺仪的测量精度在不同角度下的差异不大，表现出很好的稳定性。
平均值和标准差的值都比较接近预期值，说明陀螺仪的测量结果具有较高的准确性。
然后，我们对实验结果进行了进一步的分析。
通过分析陀螺仪的输出数据，我们发现测量结果存在一定的漂移。
为了减小漂移对测量结果的影响，我们采用了信号处理技术进行了数据滤波。
实验结果显示，数据滤波可以有效降低漂移，提高测量精度。
此外，我们还对实验结果进行了误差分析。
根据误差理论，我们计算了陀螺仪的系统误差和随机误差。
系统误差主要由仪器本身的非线性和温度漂移引起，随机误差主要由测量过程中的噪声引起。
通过比较实验结果和理论值，我们发现实验误差主要集中在随机误差上，这也说明了GP1X 陀螺仪的高精度和稳定性。
最后，我们对实验结果进行了总结和展望。
实验表明，GP1X陀螺仪具有较高的测量精度，并且在不同角度下表现出很好的稳定性。
但是，仍然存在一定的误差，需要进一步改进和优化。
未来的研究可以从以下几个方面展开：一是优化仪器结构和材料，减小系统误差；二是改进信号处理算法，提高测量精度和抗干扰能力；三是提高陀螺仪的工作温度范围，使其适用于更广泛的应用场景。
综上所述，本文对全站式陀螺仪GP1X的测量精度进行了实验研究，并对实验结果进行了详细的分析。
实验结果表明，GP1X具有高精度和稳定性，但仍存在一定的误差。
未来的研究可以进一步改进和优化陀螺仪的结构和算法，提高其测量精度和稳定性。
陀螺运动实验知识点总结
陀螺运动实验知识点总结一、实验目的通过对陀螺运动的实验，探究陀螺的运动规律和影响因素，加深对陀螺运动的认识，掌握陀螺运动的基本原理和相关知识。
二、实验器材和材料1. 陀螺2. 陀螺支架3. 数字示波器4. 动力学检测仪5. 电脑6. 实验台7. 秤8. 磁铁9. 直尺10. 计时器11. 实验记录表三、实验步骤1. 安装陀螺支架和动力学检测仪2. 将陀螺放置在支架上3. 用磁铁激发陀螺旋进动4. 观察陀螺的运动轨迹和运动情况5. 通过数字示波器记录陀螺的运动数据6. 利用电脑分析陀螺的运动规律7. 测量陀螺的重量和尺寸8. 记录实验数据并整理四、实验内容及分析1. 陀螺的运动规律在实验中，可以观察到陀螺在受到外力的作用下会产生旋进动，同时还会产生进动和进磁力。
通过记录陀螺的运动轨迹和运动数据，可以进一步分析出陀螺的角速度、角动量、进动角速度等运动规律。
2. 陀螺的影响因素在实验过程中，可以通过改变陀螺的重量、旋转速度以及陀螺与磁场的相互作用等因素来探究陀螺运动的影响因素，进而研究陀螺运动的规律。
3. 实验数据的分析通过数字示波器记录的陀螺运动数据，可以对陀螺的运动规律进行量化分析，利用电脑软件可以进一步对数据进行处理和分析，从而得出较为准确的结论。
五、实验中的注意事项1. 安全第一在实验过程中，一定要注意安全，避免因操作不当而导致陀螺脱离支架或者发生其他意外。
2. 数据的准确性在实验过程中，记录数据时要保持准确性，尽量避免人为误差，以便后续的数据分析和结论推断。
3. 实验环境的控制为了得到较为准确的实验结果，实验环境的控制也是十分重要的，尽量避免外界因素对实验结果产生干扰。
六、实验结论通过陀螺运动的实验，可以得出以下结论：1. 陀螺在受到外力的作用下会产生旋进动、进动和进磁力。
2. 陀螺的运动规律受到重量、旋转速度和磁场作用的影响。
3. 通过数字示波器记录的陀螺运动数据可以进行量化分析，从而得出较为准确的结论。
陀螺仪实验
目录实验一、陀螺仪实验 (2)实验二、直导体外的磁场 (3)实验三、螺线管内的磁场 (4)实验四、分米波的特性............................................... .5 实验五、天线辐射的方向特性 (6)实验六、电子荷质比 (7)实验七、热空气发动机 (8)实验八、空气中的声速测量 (10)实验九、音叉基频的测量 (11)实验十、测量空气阻力 (12)实验一、陀螺仪实验实验目的：1、通过测量角加速度确定陀螺仪的转动惯量；2、通过测量陀螺仪的回转频率和进动频率确定陀螺仪的转动惯量；3、观察和研究陀螺仪的进动频率与回转频率和外力矩的关系；4、观察和研究陀螺仪的章动频率与回转频率的关系。
实验仪器：1、三轴回转仪；2、计数光电门；3、光电门用直流稳压电源（5伏）；4、陀螺仪平衡物；5、数字秒表（1/100秒）；6、底座（2个）；7、支杆（2个）；8、砝码50克+10克（4个）；9、卷尺或直尺。
相关术语：转动惯量，力矩，角动量，进动，章动 实验原理：1、如图2用重物（砝码）落下的方法来使陀螺仪盘转动，这时陀螺仪盘的角加速度α为：α=d ωR /dt=M/I P (1)式中ωR 为陀螺仪盘的角速度，I P 为陀螺仪盘的转动惯量。
M=F .r 为使陀螺仪盘转动的力矩。
由作用和反作用定律，作用力为：F=m(g-a) (2)式中g 为重力加速度，a 为轨道加速度（或线加速度） 轨道加速度与角加速度的关系为：a=2h/t F 2； α=a/r (3)式中h 为砝码下降的高度，r 如图1所示为转轴的半径，t F 为下落的时间。
将(2)(3)代入(1)可得：h mgrmr I t P F22222+= (4) 测量多组t F 和h 的值用作图法或最小二乘法拟合数据求出陀螺仪盘的转动惯量。
2、如图3所示安装好陀螺仪，移动平衡物W 使陀螺仪AB 轴（X 轴）在水平位置平衡，用拉线的方法使陀螺仪盘绕X 轴转动（尽可能提高转速），此时陀螺仪具有常数的角动量L ：L =I P .ωR (5)当在陀螺仪的另一端挂上砝码m （50g ）时就会产生一个附加的力矩M *，这将使原来的角动量发生改变：dL/dt =M *=m *gr * (6)由于附加的力矩M *的方向垂直于原来的角动量的方向，将使角动量L 变化dL ，由图1可见： dL=Ld ϕ这时陀螺仪不会倾倒，在附加的力矩M *的作用下将会发生进动。
小学科学实验制作简易陀螺仪
陀螺仪的未来发展前景
陀螺仪在航空航天领域的应用将更加广泛，为导航、姿态控制等提供更加精确的数据。
随着智能驾驶技术的发展，陀螺仪在汽车领域的应用将更加重要，为车辆的稳定性控 制和自动驾驶提供支持。
陀螺仪在机器人领域的应用将更加普及，为机器人的运动控制和导航提供更加智能化 的解决方案。
陀螺仪在虚拟现实和增强现实领域的应用将更加深入，为虚拟环境的稳定性和真实性 提供保障。
军事：陀螺仪可用 于导弹、火箭和战 斗机的导航和制导 系统。
汽车：陀螺仪可应 用于车辆稳定性控 制、自动驾驶和悬 挂系统。
机器人：陀螺仪可 以帮助机器人实现 自主导航和姿态控 制。
陀螺仪的局限性
精度限制：由 于制造工艺和 材料限制，陀 螺仪的精度会 受到一定影响。
温度影响：陀 螺仪的工作性 能受温度影响 较大，需要采 取相应的温度
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陀螺仪的原理
制作简易陀螺 仪
陀螺仪的实验 应用
陀螺仪的拓展 知识
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02
陀螺仪的原理
陀螺仪的工作原理
陀螺仪的原理基于角动量守恒定 律，即旋转轴所指的方向在不受 外力影响时是不会改变的。
制作技巧
选择合适的材料：选用轻便、坚固且转动力强的材料，如塑料或木材。 设计合适的形状：陀螺仪的形状应尽量简单，以减少空气阻力，提高旋转稳定性。 确定合适的轴心：确保陀螺仪的轴心与旋转轴线重合，以提高旋转稳定性。 调整重心位置：通过调整陀螺仪的重心位置，可以改变其旋转速度和稳定性。
制作成功后的测试
实验九 陀螺经纬仪的认识与定向测量
实验九、陀螺经纬仪的认识与定向测量
1、实验目的
陀螺仪是一种将陀螺仪和经纬仪结合在一起的仪器。
通过实验了解和掌握陀螺仪的构造、测量原理和应用。
2、性质：实践性教学环节。
3、要求：掌握陀螺经纬仪的观测步骤、方法；变形测量等级；每小组成员合作完成沉降监测、每人独立计算成果；监测网稳定性分析利用其他时间完成（见附题）。
4、时间：课堂2个学时，室外实习2个学时。
其中老师辅导性讲解、学生实际操作2个学时。
5、实习小组与地点：学生4～5人一个小组，对花园学校某高层建筑物如综合实验楼、图书馆、教学楼等上布置的沉降点进行沉降观测。
6、实习内容：根据下沉广场某点作为测站，周围附近某一知为待定方向点，进行两期沉降观测。
周期间隔可为两周或根据本课程进度安排。
两期观测完毕进行沉降值推算并填入监测点沉降表格，进行沉降分析。
7、每组工具：精密陀螺仪1台；电脑1台（GIS机房）。
8、实习步骤
（1）外业观测－对某建筑物的沉降观测；
（2）高差、高程以及沉降值的推算；
（3）图表表示与变形分析。
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目录实验一、陀螺仪实验 (2)实验二、直导体外的磁场 (3)实验三、螺线管内的磁场 (4)实验四、分米波的特性............................................... .5 实验五、天线辐射的方向特性 (6)实验六、电子荷质比 (7)实验七、热空气发动机 (8)实验八、空气中的声速测量 (10)实验九、音叉基频的测量 (11)实验十、测量空气阻力 (12)实验一、陀螺仪实验实验目的：1、通过测量角加速度确定陀螺仪的转动惯量；2、通过测量陀螺仪的回转频率和进动频率确定陀螺仪的转动惯量；3、观察和研究陀螺仪的进动频率与回转频率和外力矩的关系；4、观察和研究陀螺仪的章动频率与回转频率的关系。
实验仪器：1、三轴回转仪；2、计数光电门；3、光电门用直流稳压电源（5伏）；4、陀螺仪平衡物；5、数字秒表（1/100秒）；6、底座（2个）；7、支杆（2个）；8、砝码50克+10克（4个）；9、卷尺或直尺。
相关术语：转动惯量，力矩，角动量，进动，章动 实验原理：1、如图2用重物（砝码）落下的方法来使陀螺仪盘转动，这时陀螺仪盘的角加速度α为：α=d ωR /dt=M/I P (1)式中ωR 为陀螺仪盘的角速度，I P 为陀螺仪盘的转动惯量。
M=F .r 为使陀螺仪盘转动的力矩。
由作用和反作用定律，作用力为：F=m(g-a) (2)式中g 为重力加速度，a 为轨道加速度（或线加速度） 轨道加速度与角加速度的关系为：a=2h/t F 2； α=a/r (3)式中h 为砝码下降的高度，r 如图1所示为转轴的半径，t F 为下落的时间。
将(2)(3)代入(1)可得：h mgrmr I t P F22222+= (4) 测量多组t F 和h 的值用作图法或最小二乘法拟合数据求出陀螺仪盘的转动惯量。
2、如图3所示安装好陀螺仪，移动平衡物W 使陀螺仪AB 轴（X 轴）在水平位置平衡，用拉线的方法使陀螺仪盘绕X 轴转动（尽可能提高转速），此时陀螺仪具有常数的角动量L ：L =I P .ωR (5)当在陀螺仪的另一端挂上砝码m （50g ）时就会产生一个附加的力矩M *，这将使原来的角动量发生改变：dL/dt =M *=m *gr * (6)由于附加的力矩M *的方向垂直于原来的角动量的方向，将使角动量L 变化dL ，由图1可见： dL=Ld ϕ这时陀螺仪不会倾倒，在附加的力矩M *的作用下将会发生进动。
进动的角速度.ωP 为(ωP =2π/t P ，ωR =2π/t R )：图1 陀螺仪进动的矢量图PP R P P I gr m dtdL I dt dL L dt d ωωϕω**11====PPR t I gr m t 2**41π=(7)所以可以得到以下关系式：(8)因此1/t R 与t P 是线性关系,由作图法或最小二乘法拟合数据求出陀螺仪盘的转动惯量。
3、章动现象的观察，理论部分留给有兴趣的同学自行补充。
实验二、直导体外的磁场实验目的：1、直导体附近磁场的磁感应强度与直导体中电流的函数关系。
2、直导体附近磁场的磁感应强度与距直导体的距离的函数关系。
实验设备：1、各种形状导体4套；2、大电流变压器；3、电源 15V AC/12VDC/5A ；4、特斯拉表；5、霍耳元件探针；6、钳形电流计；7、万用数字电表；8、米尺；9、支撑杆、连接导线等。
有关术语：磁通量、电磁感应、磁场的叠加 实验原理：根据Biot-Savart 定律，一根长AB 的直导线通过的电流强度为I ，直导体外一点Q 处的磁感应强度为：)cos (cos 4210ϕϕπμ-=rIB 方向为右手定则或按电流I 方向与矢径r 方向的矢积方向决定。
当Q 点距离导线很近时，rI B πμ20= （1）图1.求载流直流导线的磁场图2. 实验设备安装连线图实验三、螺线管内的磁场实验目的：1、测量通电螺线管线圈内的磁感应强度，讨论通电螺线管线圈内部I、L、x和B之间关系；2、计算出真空中的磁导率。
实验设备：1、线管线圈；2、大电流电源；3、磁场强度计；4、探针（霍耳元件）；5、导线和有机玻璃支架等。
实验原理：按照Biot-Savart 定律可以推出在螺线管内任意一点P 的磁感应强度B为：⎰--=-+=2/2/212/32220)cos(cos2])([2LLnIlxRIndlRBββμμ式中221)2/(2/cosLxRLx+++=β222)2/(2/cosLxRLx-+-=β螺线管的长为L，x 为螺线管中点到P点的距离。
I为通过螺线管的电流。
n为螺线管单位长度的匝数。
图1通电螺线管磁场分布45326189图2. 实验设备接线图思考题：无限长均匀载流螺线管的磁场分布是否与其截面的形状有关?结合该装置能否给出具有实际意义结论?实验四、分米波的特性实验目的1、研究偶极天线的辐射特性及分米波的偏振特性；2、研究分米波的幅度调制；3、估算分米波段内水的介电常数。
实验设备超高频（UHF ）发射器；插入式变压器；万用表；连接导线；接受附件；波形发生器；交/直流放大器；宽带扬声器；鞍型基座；屏蔽电缆；水槽中的偶极天线一套。
实验原理在直导体中，类似振荡回路，可以激发电磁振荡，并辐射电磁波；当导体的长度是波长的一半时，称作λ/2偶极天线。
实验中使用的的发射源是一个带有折合振子的频率为433.92MHz 的超高频（UHF ）发射器。
发出的电磁波在分米波段，具有偶极天线的典型特性：即辐射波的角度分布和偏振性。
其辐射强度沿天线轴线方向为零，垂直轴线处为最大；另外该电磁波为线偏振，电场沿天线轴线方向振荡。
在实验中用一根同样长度（λ/2）且平行与发射器的直导体对辐射波进行检测。
电磁波中变化的电场会在导体中感生出变化的电流，与灯泡相连后即可检测出分米波的存在；为了测出接受到的电场的强度，通过高频整流后的感生电压值将由一个电压表测出。
用超高频发射器可以建立一个音频信号的传输线路,频率为100Hz 到10KHz 的音频信号可通过幅度调制的方法进行传输:)2cos()(00t E t E •••=υπ (1)式中υ0=433.92MHz 为输送频率与音频信号一起被超高频发射器发射时,调制的信号形式如下:)2cos()(1()(00t t u K E t E AM AM ••••+•=υπ (2)式中K AM : 匹配系数 (coefficient of coupling)带有高频整流器的接收偶极天线的作用就是滤掉高频部分，而只让低频的音频信号通过，音频信号将被放大并传送到一宽带扬声器上。
电磁波在绝缘介质中仍能够传播，但其相位速度c = λ · υ （λ：波长，υ：频率 ）； 1452 3低于真空中的介电常数（ε = 1），可表示为介电常数的函数，其中c 0为光在真空中的传播速度。
因为水分子具有永久性偶极矩，其介电常数较高。
通常我们假定空气的介电常数非常接近最大值而把它定为1，既然频率υ总是不变，在水里时电磁波的波长与空气中的相比，会短许多。
这个“收缩系数”可由两个公式推出。
可以得到：ελλ121= （3） 式中λ1为水中的波长；λ2为空气中的波长。
实验中借助两个不同长度的偶极天线，利用分米波来证明这个收缩现象。
我们将观察在水中和空气中两个偶极天线对分米波的吸收，每个偶极天线的中部都装有一个高于水面的白炽灯泡，当有一个适当波长的分米波出现时，会因共振吸收而变亮。
共振吸收的条件是：s =2λ；两个偶极天线的长度是专为实验设计的，电磁波会因相对的传播介质不同而在其中的一个天线上产生共振吸收。
由此可估算出水及空气中电磁波长。
思考题1、在电场中附加一天线杆，当拿着天线杆的中部，分别从后面和前面（接受天线和发射天线间，靠近接受天线）移向接收天线，记录下显示电压的最大与最小值。
2、当水槽注满水，两个天线都有1.8cm 在空气中。
如何应用公式3去估算介电常数？实验五、天线辐射的方向特性实验目的1、了解天线辐射的相关原理知识，对天线的方向性（directivity ）有一定的认识。
2、测定右手螺旋天线的方向特性。
相关术语偶极子天线；波导式天线；极坐标；右手螺旋天线。
实验仪器旋转天线盘；喇叭形天线；微波吸收器；计算机及测试软件；右手螺旋天线；波导式天线 实验原理天线是设计用来有效辐射电磁能的一种装置，实际中没有一种天线能在空间中任何方向辐射，故研究其辐射的方向性可以更好的了解天线特性。
理论上可以用公式描述出偶极子天线的辐射场型（radiation pattern ），其E 平面的场型函数，标准化θθsin =E ，而波导式天线在偶极子天线基础上加上一些金属件作为导射振子，可增强天线的方向性。
因为可作为辐射用的天线也可作为接受装置，且在这两种情况下天线特性相同，故实验中，被测试的天线是当作接受天线安装在旋转天线盘上，其接受的电信号由计算机接受并处理，并在极坐标中绘出该天线辐射强度与方向之间的关系。
εε0)(c c =图1 典型的天线测量台图2 实验示意图注意事项：1、喇叭形天线在发射时不可直视其喇叭口；2、更换设备时，一定要先关闭天线盘电源；3、旋转天线盘：开启后可自动旋转,除被测天线外,盘上不可放置其他物品。
不要人为阻碍天线盘的自由转动。
思考题：1 什么是“子午面”和“赤道面”？2 预计一下在偶极子中心小范围内的电场瞬态分布。
3 偶极子发射的能流密度与哪些量有关：这对实验有什么启发？4 简述微波吸收器的工作原理。
实验六、电子荷质比实验目的：测定电子的荷质比实验仪器：细电子束管；亥姆霍兹线圈及测量设备；万用表两块；电子束管电压源(DC power supply 0…500V)；直流电流/电压电源（DC power supply 0…16V;5A）.相关术语：荷质比；电子束；洛伦兹力实验原理：电子质量的直接测出较难，相比之下，电子的荷质比的测量要容易的多，故测出荷质比后，根据电量，推算出电子的质量。
在实验中，细电子束管中的电子通过一个电位差U而得到速度v，由于亥姆霍兹线圈产生的磁场B垂直于电子的运动方向，故洛伦兹力成为向心力使电子做半径为r的圆周运动。
可推算出计算公式为：ε=e/m e=2·U/(B2·r2)。
亥姆霍兹线圈对中的磁场B与电流I成线性关系，即B=kI，实验中已给出该亥姆霍兹线圈B 与I的对应数值表，可以此得到k值，最终算出荷质比。
图1 实验装置接线图图2 电子荷质比测量主体设备图实验七、热空气发动机实验目的：1.认识从电、热、机械能的转化过程和包含的物理原理。
2.观测飞轮转速和电阻丝两端的电压之间的依赖关系。
3.记录在不同温度的冷却水情况下的PV图。
4.记录在不同加热电压情况下的PV图。