材料测试分析实验报告

材料测试分析实验报告（通用8篇）

1.材料测试分析实验报告 篇一

实验一 X射线衍射仪的结构与测试方法

一、实验目的

1、掌握X射线衍射的基本原理；

2、了解X射线衍射仪的基本结构和操作步骤；

3、掌握X射线衍射分析的样品制备方法；

4、了解X射线的辐射及其防护方法

二、实验原理

根据晶体对X射线的衍射特征－衍射线的位置、强度及数量来鉴定结晶物质之物相的方法，就是X射线物相分析法。

每一种结晶物质都有各自独特的化学组成和晶体结构。没有任何两种物质，它们的晶胞大小、质点种类及其在晶胞中的排列方式是完全一致的。当X射线波长与晶体面间距值大致相当时就可以产生衍射。

因此，当X射线被晶体衍射时，每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样，它们的特征可以用各个衍射晶面间距d和衍射线的相对强度I／I1来表征。其中晶面间距d与晶胞的形状和大小有关，相对强度则与质点的种类及其在晶胞中的位置有关。所以任何一种结晶物质的衍射数据d和I／I1是其晶体结构的必然反映，因而可以根据它们来鉴别结晶物质的物相。

三、实验设备

丹东方圆仪器有限公司的D2700型X射线粉末衍射仪一台；玛瑙研体一个；化学药品或实际样品若干（Li4Ti5O12）。

四、实验内容

1、采用玛瑙研体研磨样品，在玻璃样品架上制备一个合格试验样品；

2、选择合适的试验参数，获得XRD图谱一张；

3、理解样品、测试参数与XRD图谱特征的关系。

五、实验步骤

1、开机 1）打开总电源 2）启动计算机

3）将冷却水循环装置的机箱上的开关拨至运行位置，确认冷却水系统运行，水温正常（19-22℃）；

4）按下衍射仪ON绿色按键打开衍射仪主机开关 5）启动高压部分

（a）必须逐渐提升高压，稳定后再提高电流。电压不超过40kV，管电流上限是40mA，一般为30mA。

（b）当超过4天未使用X光管时，必须进行光管的预热。在25kV高压，预热10分钟；30kV，预热5分钟；35kV，预热5分钟。（c）预热结束关机后，至少间隔30分钟以上方可再次开机实验。6）将制备好的样品放入衍射仪样品台上； 7）关好衍射仪门。

2、样品测试

1）在电脑上启动操作程序

2）进入程序界面后，鼠标左键点击“测量”菜单，再点击“样品测量”命令，进入样品测量命令

3）等待仪器自检完成后，设定好右边的控制参数； 4）鼠标左键点击“开始测量”，保存输出文件； 5）此时仪器立即开始采集数据，并在控制界面显示；（a）工作电压与电流：一般设为40kV，40mA；（b）扫描范围：起始角度>5°，终止角度<80°；（c）步进角度：推荐0.02°，一般在0.02—0.06°之间；（d）采样时间：推荐1s，一般0.2—1.0s；（e）测量方式：步进测量；

6）采集数据结束后，开始测量键弹起，数据自动保存在制定的文件里；

7）如需测量下一个样品，则开启衍射仪门，换好样品后，再关闭衍射仪门。从样品测试步骤1开始重复。

3、关机

1）当所有样品测试完成后，点击控制界面退出键； 2）退出高压；

3）待仪器顶部的高压指示灯熄灭后，按下off红色按钮关闭衍射仪 4）5分钟后关闭水循环制冷装置，关闭总电源； 5）关闭电脑

六、实验结果

1、控制参数：步进测量，管电压40kV，管电流30mA，起始角度10°，终止角度80°，步进角度0.03°，采样时间0.2s；符合规范要求。

2、得到的Li4Ti5O12样品的衍射图谱为：

3、上述测量数据可供后续分析得到样品的成分。

七、注意事项

1、样品的粗细对衍射峰的强度有很大的影响，对粉末进行长时间的研磨，使样品的平均粒径在10微米左右，以保证有足够的晶粒参与衍射。

2、在制作样品过程中避免择优取向，制样时尽量轻压。

3、根据研究工作的需要选用不同的测量方式与测量参数，记录的衍射图谱不同，因衍射图谱上必须注明主要的实验参数条件。

4、一定要等待X射线关闸关闭后再打开X射线衍射仪的门，防止受到辐射损伤。实验二 多晶粉末材料的X射线衍射物相定性分析

一、实验目的

1、掌握X射线衍射进行物相定性分析的原理

2、熟悉JCPDS卡片及其检索方法；

3、掌握多相物质进行相分析的方法和步骤。

二、实验原理

1、X射线衍射物相定性分析的原理

每一种结晶物质都有其特定的结构参数，包括点阵类型、晶胞大小、晶胞中原子的种类、数目及其位置等等，而这些参数在X射线的衍射图谱上均有所反映；

尽管物质的种类有千千万万，但却没有两种衍射花样完全相同的物质，图谱中衍射线的位置所反映的晶面间距及它们的强度(d-I系列)犹如人的指纹一样，是鉴别物相的依据。多相物质的衍射图谱, 是单相物质衍射图的简单叠加，任何物相都不会因其它物相的存在而改变其衍射特征。

2、JCPDS卡片

将已发现物质的衍射数据制成标准卡片，物相定性分析就成为简单的卡片检索与对照工作，一旦试样的衍射数据与标准衍射卡片相符，则其晶体结构和物理性能等便由卡片得知。1969年改由The Joint Committee on Powder Diffraction Standards(JCPDS)出版；称为PDF卡片。

三、实验设备 丹东方圆仪器有限公司的D2700型X射线粉末衍射仪一台；衍射图谱；JCPDS卡片及索引；计算机，装有XRD定性分析软件。

四、实验内容

1、衍射花样测试，已在实验一测试完毕；

2、单物相鉴定实验

首先求出di和Ii/I1；根据待测相的衍射参数，得出三条强线的晶面间距值d1，d2，d3(包括误差）；根据d1值(或d2，d3)，在数值索引中检索适当d组，找出与d1，d2，d3值符合较好的一些卡片；把待测相的三条强线的d值和I/I1值与这些卡片上各物质的三强线d值和I/I1 值相比较，淘汰一些不相符的卡片，最后获得与实验数据一一吻合的卡片，卡片上所示物质即为待测物，鉴定工作完成。

五、结果分析

1、根据实验一的到的实验数据—衍射图谱：

2、通过MDI Jade5软件的PDF检索功能，PDF卡片索引建立后，处理上述数据，进行物相检索，得到以下结果：

可知：物相检索的结果是PDF#49-0207，物相为Li4Ti5O12，晶格常数a=b=c=8.3588A，符合实验，且得到以下详细数据：

六、实验结论

通过MDI Jade5物相检索，与标准PDF卡片对比，确认XRD所测物质为Li4Ti5O12，且晶格常数为8.3588埃，符合实验。

2.材料测试分析实验报告 篇二

关键词：材料分析测试方法,教学改革,科研,教学实践

材料是人类社会发展的基础。随着科技水平的不断提高,材料的发展日新月异。材料的结构和组成决定了材料的性质和用途,因而了解材料内部的结构和组成是发展新材料的前提和关键。材料分析测试方法就是这样一门以研究材料内部的物相组成和结构为主要内容的专业技术基础课程。该课程是针对材料专业本科生而开设的一门专业基础课。它不仅理论性强,涉及物理学、晶体学、电子光学、量子力学等理论,概念抽象,同时具有较强的实践性,需要实验的密切支持[1,2]。本课程旨在培养学生初步掌握各种分析方法的基本原理、特点与应用,了解较先进的材料分析方法和应用,培养学生综合分析研究的能力。然而,由于该课程自身的特点和传统教学方法的局限,使得这门课程的教学效果不太理想。几年来,我们在材料分析测试方法的教学过程中,总结以往教学经验[3,4,5],不断改革创新,探索新型的教学方法和模式,为该课程教学质量的提高提供一定的指导和借鉴。

1 材料分析测试方法课程的特点及存在的主要问题

1. 1 课程特点

材料分析测试方法课程是材料类本科生的专业必修课。该课程内容涉及的专业面较广,融合了多个学科的内容,理论性较强。课程内容主要包括材料的结构、微观形貌和成分分析的理论基础,具有较强的理论性和实践性。此外,各种仪器分析方法相互独立,自成体系,内容和知识点分散,不易把握重点。并且课程内容与多种大型测试仪器设备紧密结合,内容偏重于介绍仪器的工作原理,具体实例则相对较少,学生理解基本理论有一定的难度。同时学生对这些大型仪器缺乏感性的认识,在学习的过程中普遍感觉内容抽象,各种测试方法的理解和掌握存在较大的困难。

1. 2 存在的主要问题

( 1) 教材内容缺乏更新

新材料及科技水平的飞速发展促进了现代测试分析仪器技术的提高,新的分析和测试方法不断涌现和越来越多样化,其应用领域也在不断扩展。目前,材料分析测试方法课程的所采用的教材大多是十年前编写的教材,很多内容都已经过时。比如随着计算机及数据处理系统的发展,复杂的数据都采用专业的软件进行处理,但目前许多教材仍然保留有大量的篇幅来介绍手工处理数据的方法,如X射线衍射晶体结构的标定、热分析中谱图峰面积与失重率计算等。同时许多仪器发展迅速,新技术不断涌现,这些新的技术和方法在现有的教材上基本没有有关的介绍,有些教材还在介绍已落后淘汰的技术。比如多晶的分析方法普遍采用简单精度高的X射线衍射仪法,德拜照相法是早期的原始方法,设备简单,精度低,拍照时间长,但大多数教材仍有相当的篇幅介绍此方法。教材内容的滞后问题在实践教学中更为突出,新的仪器设备与陈旧的实验内容的矛盾十分严重。而且由于大型仪器设备的局限,大部分高校在分析测试课程教学中,实验教材多为空白,有教材的大多介绍的是旧的实验方法和数据处理,已无法适应新的仪器教学。

( 2) 实践教学难以开展

材料分析测试方法是一门实践性很强的课程。学生在学习过程中普遍反映课程内容所涉及的原理性知识过于理论和抽象,而实践课程内容偏少甚至没有,缺乏相应的实用性。造成这一现象的重要原因是该课程所涉及的一些分析测试需要在一些大型精密测试仪器上进行。由于这些大型测试仪器价格昂贵,比如一台透射电子显微镜价值数百万甚至上千万元,所以大部分高校在配置方面都比较有限。同时,这些大型仪器承担了繁重的科研测试任务,在时间上也无法满足数量较多的本科生进行上机实践。这些客观因素导致所涉及的实验教学内容只能以课堂演示的方式进行,这在一定程度上大大制约了学生对大型分析测试仪器的感性认识和测试技能的掌握。

2 课程改革探讨

教学改革的目的是为了全面提高教学质量和效果,培养学生分析解决问题的能力和创新精神。我们在材料分析测试方法课程的教学实践中,针对学生的知识结构、学习能力和认知水平,以培养学生学习兴趣为出发点,结合实际的教学经验,从教学与实践相结合以及教学与科研相结合这两个方面对课程进行改革和探索。

2. 1 开展教学与实践相结合的教学模式

材料分析测试方法课程注重培养学生实际进行各种分析检测的能力,为学生综合实验、专业实践和毕业论文等提供了必要的理论知识基础。经过本课程学习后,学生能够根据实验的需求选择相应的分析方法进行测试和表征。为保证课程的教学与实践有效的结合,课程教学分为理论课堂教学与实践课程设计两部分。理论课程部分重点介绍各种测试方法的基本原理,仪器的构造以及应用领域,为后面的实践教学打下理论基础。课程设计部分则以实践教学为主,学生自主设计实验方案,并上机对实验样品进行结构和性能的分析测试,促进理论课程的理解和吸收。通过理论和实践课程的有机结合,一方面使学生对专业分析测试方法与技术有比较全面的认识,并了解和熟悉仪器的实际操作流程; 另一方面提高学生分析问题和解决问题的能力,学生通过本课程的学习后能够针对所研究的材料灵活的选择适合的测试方法进行分析检测,并得到有用的信息。同时,在实践教学的模式下,充分贯彻以学生为主,教师为辅的方针。从实验课题的提出和方案路线的设计到具体的分析测试等流程均由学生自主完成,通过实践课程设计能够进一步提高材料专业学生的材料专业知识和实际分析和解决的能力,培养学生的团队合作意识和实践创新精神。学生在实践教学活动中需要自主利用现代分析仪器进行分析测试,这在一定程度上促进了基本测试原理的理解和掌握,在一定程度上有效提高材料分析测试方法课程的教学水平。

2. 2 开展教学与科研相结合的教学模式

中南民族大学化学与材料科学学院具有良好的科研水平和平台。目前拥有催化材料科学国家民委- 教育部重点实验室和分析化学国家民委重点实验室和武汉市能源催化材料工程技术研究中心。现有的大型仪器设备有透射电子显微镜、场发射扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪、气相色谱仪以及气相色谱与质谱联用仪等。学院在科研研究方面取得了非常丰硕的成果。这些科研工作经常涉及到各种先进的测试方法的运用和分析,若能将这些活生生的科研实例与我们的课堂内容相结合,开展教学与科研相结合的教学模式,将能大大促进学生的学习兴趣,提高课程的教学质量。

一方面,在讲解各种分析方法的原理与应用时,结合学校课题组的科研方向和成果,以多媒体的形式带入到课堂中。通过这种科研实例的介绍,学生能够系统理解测试方法在科研中的应用,把握本学科最前沿的发展动态。另一方面,材料分析测试技术是一门实践性很强的课程,需要课后实践操作来促进测试技术的真正掌握。我校每年都有数量较多的大学生创新创业项目,鼓励学生进入实验室,参与感兴趣的研究课题。学生可以利用业余时间在专业教师的指导下参与科研项目,在实践中不断锻炼自己,有助于提高学生的专业知识水平和实验动手能力。

3 结语

通过开展教学与实践相结合以及教学与科研相结合的教学模式,提高学生们的学习兴趣和强烈的求知欲,培养的学生创新思维和综合解决问题的能力以及将理论知识灵活运用于实际的能力。在以后的教学实践中将进一步加强改革创新,为学生的全面发展和综合素质的提高不懈努力。

参考文献

[1]周玉.材料分析方法.3版[M].北京:机械工业出版社,2011:1-2.

[2]王富耻.材料现代分析测试方法[M].北京:北京理工大学出版社,2006:1-2.

[3]杨新亚.《材料研究与测试方法》的教学改革实践[J].理工高教研究,2006,25(2):113-114.

[4]张捷,韩冰.《现代分析测试技术》教学体会与心得[J].河南化工,2012,29(9):63-64.

3.无机金属材料腐蚀测试体系分析 篇三

1.1镁合金

溶于水环境中的镁与水发生电化学反应，产生氢氧化镁和氢气。虽然整体腐蚀镁合金的反应还没有被系统研究。但是，这对整体镁合金的腐蚀反应进行了合理的预期，并揭示了腐蚀过程。这个模型也可以使用描述其他镁合金的腐蚀过程。

反应方程如下：

Mg→Mg2++2e （1）

2H2O+2e→H2↑+2OH-? （2）

Mg2++2OH2→Mg（OH）2↓ （3）

1.2铁合金

不同于镁合金发生的析氢反应，铁合金的腐蚀是发生在水环境中的腐蚀氧化。基于的沉浸在溶液中铁的测试结果，降解机理是在碱性条件和氧环境下一些二价铁转化为三价铁。由于溶液是在存在氯离子的暴露的空气中，并会形成一部分磁铁矿。

反应方程如下：

1/2O2+H2O+2e-→2OH-? （5）

Fe2++2OH-→Fe（OH）2 （6）

Fe2+→Fe3++e- （7）

Fe3++3OH-→Fe（OH）3 （8）

二、腐蚀试验系统

2.1电解质溶液的选择

通过实验获得腐蚀数据显示，影响腐蚀最重要的因素是电解质溶液体系。在过去的十年来，用电解质溶液解决各种方案系统。解决方案的主要类型包括：0.9%氯化钠水溶液解，SBF（模拟体液），PBS（磷酸盐缓冲液），DMEM等。以镁合金为例，腐蚀电流密度在0.9%氯化钠水溶液中的解决方案在不同的数量级测试下，结果可能有很大的差距。所以电解质溶液的某些化学成分是必不可少的度量因素。无机盐、氨基酸对降解纯镁测试系统产生影响。用于浸渍试验的溶液的类型：等离子体，氯化钠，氯化钠，碳酸氢钠。结果表明，蛋白质吸附在镁盘表面对镁溶出度的延迟具有显著的效果。这是由于对蛋白质的吸附，使得不溶性盐层更加密集或更有效的作为一个屏障腐蚀。但是氨基酸和某些有机金属化合物可以形成一个金属阳离子复合物加速金属溶解。开路电位朝着更积极的价位显著变化，不能提供足够的保护，SBF趋于延缓局部腐蚀。此外，氯化物表面上的离子可以将形成的氧化镁转化为可溶性氯化镁，可以提高局部腐蚀，稳定腐蚀产品。研究PH值对腐蚀的影响发现，高PH溶液中，镁腐蚀速率是正常速率的两倍。高PH值加速了磷酸盐的沉淀碳酸酯，也稳定氧化镁。纯镁在硼酸缓冲溶液中的性质也说明PH值会影响稳定性。总之，通过研究影响镁合金的腐蚀机理，得出结论：无机离子和有机物组件有一个显着的影响金属合金的降解过程必须谨慎选择解决方案。

2.2表面粗糙度的影响

喷砂、涂层或氧化，都是有意向性改变对金属材料的处理，适用于各种表面处理，以提高生物材料的腐蚀性能。但表面粗糙度对腐蚀的影响属性通常被忽略。磨削工艺不同与表面粗糙度会影响材料腐蚀速率。机械抛光表面处理，电解抛光和采摘将提高他们的耐腐蚀性，表面粗糙提高腐蚀速率。并且，腐蚀速率通常随时间增加。因此，需要随时间的变化而改变浸泡时间。不同时间的数据不能比较。腐蚀速率是质量变化的原表面接触到的腐蚀性媒体。这种评价方法很简单，但具体操作是不同的。考虑浸泡后腐蚀产物的去除也是很重要的，一些研究人员只是删除样本溶液，用蒸馏水漂洗，然后称量样品。而科学家清洁样品的化学物质是用180 g/L铬酸去除腐蚀产物。

2.3电化学测试

电化学测试是一种对腐蚀性能进行评估的既方便又容易的方法。通过三电极系统测量OCP（开路电位），极化曲线和交流阻抗（电化学阻抗谱）。以下是一些影响腐蚀结果的方面。研究人员为其所采用的动电位极化测量是最流行的方法，该方法比较方便，但参数的选择可以带来巨大差异。其中，最重要的参数之一是扫描率。当扫描速度低时，电极系统处在稳态近似状态，随着扫描速度的增加引起零电流电位转移到更负值。在这种状态下，电子转移的速度与电子消费量相等。因此，可以得到一个准确的零电流电位。随着扫描速度的增加，稳定状态系统被干扰，电子转移的反应速度比电子在阴极上的消耗要大，从而导致电子的积累。此外，较慢的扫描速度，会使电流密度越清晰，成像越快。因此，扫描速率动电位极化测量应足够慢，测试时间应足够短。频率范围有对光谱也具有重要影响。如果电极系统足够稳定，频率应足够低会使测量时间更长。如果电极系统是主动的，表面特性在长时间测试中会改变。频率应该足够高，以确保短时间测试。因此，为了减少时间和潜在的噪音干扰，在100千赫位置设置上限频率。

2.4浸泡试验

浸泡试验也是一种可生物降解的腐蚀性能评价金属材料的常用的方法。根据医学仪器的生物评价和实验室浸泡腐蚀的标准实施规程进行金属测试，通过一系列的方法分析被测材料降解腐蚀产物的化学溶液。国际标准组织指示测试单元应紧密关闭以防止蒸发，并且在37°C的温度下保存7天，再进行分析。影响结果的因素包括溶液体积比与试样表面积（体积/体积）流量，浸泡时间和评价腐蚀速率的方法。根据浸渍溶液的状态，试验分为静态浸泡和动态浸泡。在静态浸泡试验中，样品浸泡在溶液中，而在动态浸泡试验中，该溶液流动。大多数报告采用静态浸泡试验评价腐蚀性能金属材料，但有一些结果研究发现：溶液的流动通过减少沉积腐蚀产物加速腐蚀过程，剪切应力的振幅对腐蚀过程有强烈的影响。当这个压力很低，它保护表面不受局限腐蚀。然而，当它高时，除了高均匀腐蚀，也会存在局部腐蚀的发生。

2.5腐蚀速率的评价方法

通常运用以下方法来评价腐蚀速率金属材料的质量损失，分别为氢的氧化，离子释放浓度和电化学腐蚀电流。质量损耗/增益质量是评价试样腐蚀速率浸泡试验前后的质量变化的方法。样品浸入在腐蚀介质中一段时间，之后试样被拆除，质量变化测量。

三、结束语

随着无机金属材料日益受到关注，大量的无机金属材料腐蚀测试体系被应用。通过腐蚀数据显示，影响腐蚀的因素为电解质溶液选择；表面粗糙度影响；电化学测试和浸泡试验。这些测试体系具有不同独特的优点和缺点。据上文分析，为建立一个合理的并且更科学的测试体系，应采用动态腐蚀测试评价腐蚀速率法，样品表面粗糙度和溶液体积与样品表面积之比应该精确。并且，多种腐蚀速度评价方法应当相互参照。

4.黑盒测试技术实验报告 篇四

要求:(1)输入三个整数 a、b、c，必须满足以下条件：1≤a≤200；1≤b≤200；1≤c≤200。

(2)容错处理：输入空值的提示；输入的值满足类型的提示；(3)不限制开发环境，不限制开发语言；(4)尽可能不对自己的程序进行测试设计。

(5)请分别采用边界值分析法、等价类分析法、决策表分析法、基于场景分析法设计测试用例；(6)正文格式（除源代码用小五号单倍行距），其他行距固定值 20，字号小四。

二、程序主要源代码 (标注：测试的源代码是哪位同学（学号姓名）编写的。)

三、程序界面（截图）

四、设计测试用例

1.用边界值测试方法设计测试用例

用边界值分析法设计测试用例，按照下列步骤进行：

（（1）

分析各变量取值 三角形三条边的取值范围都是 1-200，所以边长 A 的边界点为 1 和 200，边长 B的边界点为 1 和 200，边长 C 的边界点为 1 和 200。

（（2）

测试用例数 输入条件 边界值 测试数据 A 1,200 0,1,2,199,200,201 B 1,200 0,1,2,199,200,201 C 1,200 0,1,2,199,200,201

设计测试用例（给出所有测试用例）

三角形问题的测试用例 测试用例 编号 输入数据 预期输出 测试结果 a b c 1 0 100 100 边长 A 不合法

边长 A 不合法1 100 100 等腰三角形 等腰三角形 3 2 100 100 等腰三角形 等腰三角形 4 199 100 100 等腰三角形 等腰三角形 5 200 100 100 不是三角形 不是三角形 6 201 100 100 边长 A 不合法

边长 A 不合法100 0 100 边长 B 不合法

边长 B 不合法100 1 100 等腰三角形 等腰三角形 9 100 2 100 等腰三角形 等腰三角形 10 100 199 100 等腰三角形 等腰三角形 11 100 200 100 不是三角形 不是三角形 12 100 201 100 边长 B 不合法

边长 B 不合法100 100 0 边长 C 不合法

边长 C 不合法100 100 1 等腰三角形 等腰三角形 15 100 100 2 等腰三角形 等腰三角形 16 100 100 199 等腰三角形 等腰三角形 17 100 100 200 不是三角形 不是三角形 18 100 100 201 边长 C 不合法

边长 C 不合法

2.用等价类测试方法设计测试用例

（（1）首先分析题目中给出的条件和隐含的输入要求，输入条件如下：

条件：1<=边长 A<=200,1<=边长 B<=200,1<=边长 C<=200

隐含条件:A输入条件 有效等价类 无效等价类 是否是三角形 1.1<=A<=200 2.1<=B<=200 3.1<=C<=200 4.A200 9.C<1 || C>200 10.A>=B+C 11.B>=A+C 12.C>=A+B 等腰三角形 13.A=B&&B!=C 14.A=C&&C!=B 15.B=C&&C!=A 16.A!=B&&A!=C&&B!=C 等边三角形 17.A=B=C 18.A!=B 19.A!=C 20.B!=C

(3)设计测试用例，覆盖上表中的等价类，如表 1-3 表所示。（至少 20 条）

表 表 1-3 三角形问题的测试用例 测试用例 编号 输入数据 预期输出 覆盖等价类 测试结果 a b c 1 100 100 100 等边三角形 1,2,3,4,5,6,17 等边三角形 2 50 50 50 等边三角形 1,2,3,4,5,6,17 等边三角形 3 150 150 150 等边三角形 1,2,3,4,5,6,17 等边三角形 4 50 100 100 等腰三角形 1,2,3,4,5,6,15 等腰三角形 5 100 50 100 等腰三角形 1,2,3,4,5,6,14 等腰三角形 6 100 100 50 等腰三角形 1,2,3,4,5,6,13 等腰三角形 0 2 3 边长 A 不合法 7 边长 A 不合法 8 2 1 3 不是三角形 12 不是三角形 9 3 0 1 边长 B 不合法 8 边长 B 不合法 10 3 1 2 不是三角形 10 不是三角形 11 1 3 0 边长 C 不合法 9 边长 C 不合法 12 2 3 1 不是三角形 11 不是三角形 13 50 51 52 不是等腰三角形

1,2,3,4,5,6,16 一般三角形 14 51 52 50 不是等腰三角形

1,2,3,4,5,6,16 一般三角形 15 52 50 51 不是等腰三角形

1,2,3,4,5,6,16 一般三角形 16 100 100 101 不是等边三角形

1,2,3,4,5,6,19,20 等腰三角形 17 100 101 100 不是等边三角形

1,2,3,4,5,6,18,20 等腰三角形 18 101 100 100 不是等边三角形

1,2,3,4,5,6,18,19 等腰三角形 19 50 50 51 不是等边三角形

1,2,3,4,5,6,19,20 等腰三角形 20 50 51 50 不是等边三角形

1,2,3,4,5,6,18,20 等腰三角形 21 51 50 50 不是等边三角形

1,2,3,4,5,6,18,19 等腰三角形

3.用决策表测试方法设计测试用例

（（1）构建决策表

（（2）化简 测试用例 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 输入条件 是三角形 Y Y Y Y Y Y Y Y N N N N N N N N A=B Y Y N Y N Y N N N Y Y Y N N Y N A=C Y N Y Y Y N N N N Y Y N Y N N Y B=C Y Y Y N N N Y N N Y N Y Y Y N N 预期输出 不是三角形

等腰三角形

等边三角形

一般三角形

出错提示

测试用例 1 2,3,4 5,6,7 8 9-16 输入条件 是三角形

A=B

A=C

B=C

预期输出 不是三角形

Y 等腰三角形

Y

等边三角形

Y

一般三角形

Y

出错提示

Y

（（3）化简后的测试用例设计 测试用例 编号 输入数据 预期输出 覆盖等价类 测试结果 a b c 1 50 50 50 等边三角形 1,2,3,4,5,6,17 等边三角形 2 50 50 51 等腰三角形 1,2,3,4,5,6,13 等腰三角形 3 51 50 50 等腰三角形 1,2,3,4,5,6,15 等腰三角形 4 50 51 50 等腰三角形 1,2,3,4,5,6,14 等腰三角形 5 1 2 3 不是三角形 12 不是三角形 6 1 3 2 不是三角形 11 不是三角形 7 3 2 1 不是三角形 10 不是三角形 8 2 3 4 一般三角形 1,2,3,4,5,6 一般三角形 9 3 2 4 一般三角形 1,2,3,4,5,6 一般三角形 10 4 3 2 一般三角形 1,2,3,4,5,6 一般三角形

4.基于场景的测试

（1 1）基本流和备选流图

（2 2）场景设计

场景 1 1 ：基本流

场景 2 2 ：基本流+ + 备选流 1 1

场景 3 3 ：基本流+ + 备选流 2 2

场景 4 4 ：基本流+ + 备选流 3 3

场景 5 5 ：基本流+ + 备选流 4 4

（3 3））

测试用例设计

开始输入 输入 A,B,C 判断各边边长是否是在 1-200 A+B>C && A+C>B && B+C>A 备选流 1:边长不符合条件 备选流 2:不是三角形 是三角形 备选流 3:是等腰三角形 备选流 4:是等边三角形 一般三角形 结束

场景

A A

B B

C C

预期输出

测试结果1234

一般三角形

一般三角形2

0 0

0 0

0 0

边长错误

边长错误3247

不是三角形

不是三角形4

等腰三角形

等腰三角形5

等边三角形

等边三角形

5.测试结果分析与总结（至少 0 150 字，对测试过程中失败用例的原因进行分析，对学习了黑盒测试技术的学习总结）

5.单晶铝纳米级硬度测试实验报告 篇五

[实验目的及意义] 硬度作为材料多种力学特性的“显微探针”,与材料的强度、耐磨性、弹塑性、韧性等物理量之间有着密不可分的联系, 因此在纳米尺度下对材料的硬度特性进行测量与分析,有着重要而现实的意义。

本实验目的: 1.学习纳米压痕法,掌握其原理和计算方法；

2.研究单晶铝纳米硬度,对纳米硬度的压痕尺寸效应现象进行分析。

[实验原理] 目前,纳米级硬度的测量一般采用纳米压痕法。该方法通过高分辨力的致动器和传感器,可以精确、连续地纪录加载与卸载期间载荷与位移的数据,非常适合于材料表层微/纳米级力学特性的测量。使用纳米硬度计对单晶铝进行了纳米压痕实验，并计算硬度值，重点观察和分析了纳米级条件下单晶铝的硬度性质。

纳米压痕法：图1为纳米压痕实验加、卸载过程中压痕剖面的变化示意图, 图2为典型的载荷一位移曲线。

由图可以看出，在加载过程中试样表面首先发生的是弹性变形，随着载荷进一步提高，塑性变形开始出现并逐步增大；卸载过程主要是弹性变形恢复的过程，塑性变形最终使得样品表面形成了压痕。图2中Pmax为最大载荷,Hmax为最大位移,hf了为卸载后的位移,S为卸载曲线初期的斜率。

纳米硬度的计算仍采用传统的硬度公式

H = P / A（1）

式中:H 为硬度,GPa；P为最大载荷,即上文中的Pmax，uN；A为压痕面积投影,nm2。但与传统硬度计算方法不同的是,A 值不是由压痕照片得到,而是根据“接触深度”hc(单位为nm)计算得到的,这是由于纳米硬度实验中载荷和压深很小, 如果沿用传统硬度实验中的方法确A值,则计算出的硬度值往往出现较大误差。

具体关系式需通过实验来确定,根据压头形状的不同,一般采用多项式拟合的方法,针对三角锥形压头, 其拟合公式为：

式中“接触深度”hc由下式计算得出

式中： ε是与压头形状有关常数，对于球形或三角锥形压头可以取ε=0.75。而S的值可以通过对载荷—位移曲线的卸载部分进行拟合，再对拟合函数求导得出，即

式中：Q为拟合函数。

这样, 通过实验得到载荷—位移曲线，测量和计算实验过程中的载荷p、压痕深度h和卸载曲线初期的斜率S，就可以得到样品的硬度值。

[实验仪器和步骤] 实验材料采用单晶铝, 取(111)面作为测量表面,经去应力处理后进行纳米压痕实验。实验仪器为美国CETR公司生产的Nanoindenter XP型纳米硬度计。NanoindenterXP 型纳米硬度计的最大载荷为50mN , 载荷分辨力为50N，位移分辨力小于0.01nm。压头选用Berkovich型金刚石压头, 形状为三角锥(锥面与轴线夹角为65.30°), 压头在加载、卸载过程中保持匀速, 并在加载、卸载过程之间保压一段时间。接触深度和纳米硬度由纳米硬度计自动计算。每个载荷对应的压痕实验在不同位置重复五次, 最终结果取有效点结果的均值。

本实验没有采用习惯上的通过对材料表面某一点连续加载得到硬度曲线的方法, 而是采用一个加载点只对应一个最终硬度值和压痕深度的方法, 通过对一系列不同载荷的加载点进行比较来研究纳米硬度测量中的现象和规律,这样做可以避免因加载点本身的因素对实验造成影响。

[实验结果] 表1 为不同载荷下单晶铝纳米硬度的实验数据。

表1 单晶铝硬度测量值数据及计算值 GPa 压痕深度/nm 100 200 500 1000 1500 2000

图3 绘出了单晶铝纳米级硬度与压痕深度的关系曲线。1 1.009 0.629 0.529 0.473 0.440 0.429 0.985 0.616 0.550 0.499 0.434 0.441

实验次序 0.937 0.611 0.514 0.503 0.444 0.423 1.020 0.621 0.540 0.494 0.451 0.437 0.958 0.608 0.530 0.472 0.463 0.452

五组数据平均值

普通方法计算值

0.982 0.617 0.533 0.480 0.446 0.428 1.275 0.836 0.718 0.612 0.568 0.532

图3 单晶铝纳米级硬度测量值

[结果分析] 本实验使用纳米硬度计对单晶铝进行了纳米压痕实验，并计算硬度值。结果表明，当压痕深度小于2000nm时,单晶铝纳米硬度存在尺寸效应现象。

纳米硬度与传统方法测得的硬度值有着重要区别，纳米硬度的实质是指在压入过程中某一压痕表面积投影上单位面积所承受的瞬时力, 它是试样对接触载荷承受能力的度量。而传统的硬度定义是残余压痕表面积上单位面积所承受的平均力, 它反映试样抵抗残余变形的能力。由此可见两种硬度定义的侧重点是不一样的, 其原因在于不同尺度下人们对材料性质的关注点不同。

6.材料测试分析实验报告 篇六

实验名称：自构建光纤链路的otdr测试实验 实验日期：指导老师： 林远芳学生姓名：同组学生姓名： 成绩：

一、实验目的和要求二、实验内容和原理三、主要仪器设备四、实验结果记录与分析

五、数据记录和处理 六、结果与分析 七、讨论、心得

一、实验目的和要求

1. 了解瑞利散射及菲涅尔反射的概念及特点；

2. 熟练掌握裸纤端面切割、清洁、连接对准方法及熔接技术；

3. 熟悉光时域反射仪（optical time domain reflectometer，以下简称 otdr）的工作原理、操作方法和使用要点，能利用 otdr 测试、判断和分析光纤链路中的事件点位置及其产生原因，提高工程应用能力。

二、实验内容和原理

1．otdr 测试基本理论

散射：光遇到微小粒子或不均匀结构时发生的一种光学现象，此时光传输不再具有良好的方向性。

瑞利散射：当光在光纤中传播时，由于光纤的基本结构不完美（光纤本身的缺陷、制作工艺和材料组分存在着分子级大小的结构上的不均匀性），一部分光纤会改变其原有传播方向而向四周散射（图 1-3-1），引起光能量损失，其强度与波长的 4 次方成反比，随着波长的增加，损耗迅速下降。

后向或背向散射：瑞利散射的方向是分布于整个立体角的，其中一部分散射光纤和原来的传播方向相反，返回到光纤的注入端，形成连续的后向散射回波。光纤中某一点的后向回波可以反映出光纤中光功率的分布情况，椐此可以测试出光纤的损耗。

菲涅尔反射：当光纤由一种媒质进入另一种媒质时会产生的一种反射，其强度与两种媒质的相对折射率的平方成正比。如图1-3-2 所示，一束能量为p0 的光，由媒质 1（折射率为nl）进入媒质 2（折射率为 n2）产生的反射信号为p1，则

n1n2p1nn21 2

衰减：指信号沿链路传输过程中损失的量度，以 db 表示。衰减是光纤中光功率减少量的一种度量， 光纤内径中的瑞利散射是引起光纤衰减的主要原因。 通常， 对于均匀光纤来说，可用单位长度的衰减，即衰减系数来反映光纤的衰减性能的好坏。

当光脉冲通过光纤传输时，沿光纤长度上的每一点均会引起瑞利散射。这种散射向着四面八方，其中总有一部分会沿着纤轴反向传输到输入端。由于主要的散射是瑞利散射，并且瑞利散射光的波长与入射光的波长相同，其光功率与该散射点的入射光功率成正比，光纤中散射光的强弱反映了光纤长度上各点衰减大小，光纤长度上的某一点散射信号的变化，可以通过后向散射方法独立地探测出来，而不受其它点散射信号改变的影响，所以测量沿纤轴返回的后向瑞利散射光功率就可以获得光沿着光纤传输时的衰减及其它信息。

基于后向散射法设计的测量仪器称为 otdr，其突出优点在于它是一种非破坏性的单端测量方法，测量只需在光纤的一端进行。它利用激光二极管产生光脉冲，经定向耦合器注入被测光纤，然后在同一端测量沿光纤轴向向后返回的散射光功率返回信号与时间的关系，将时间值乘以光在光纤中的传播速度以计算出距离， 在屏幕上显示返回信号的相对功率与距离之间的关系曲线和测试结果。国内厂家主要是中国电子科技集团公司第四十一研究所，国外的品牌主要有安捷伦（agilent） 、安立（aitsu） 、exfo、wavetek 等。2．光纤的连接

光纤连接时的耦合损耗因素基本上可分为两大类：一类是固有的，是被连接光纤本身特性参数的差异，比如纤芯直径、模场直径、数值孔径差异、纤芯或模场的同心度偏差、纤芯椭圆度等。这些因素所引起的光纤连接损耗一般无法通过连接技术来改善；另一类是光纤连接时

光纤的端面质量、对中质量和连接质量等因素，比如光纤的端面切割质量、端面间隙、纤轴的横向错位、纤轴的角度倾斜、纤芯形变等因素。这些因素所引起的连接损耗可通过连接技术的改进而得到改善。

3. 典型事件

用 otdr 测量光纤链路可识别出由于拼接、接头、光纤破损或弯曲及链路中其他故障所造成的光衰减的位置及大小。otdr 接收和显示的不仅仅是来自各事件的信号，而且包括来自光纤本身的信号。这种来自光纤本身的信号就是后向散射。当光沿着光纤传送时会由于瑞利散射效应而衰减，这是由于光纤折射率微小变化等引起的，并且它沿着整根光纤持续发生。后向散射强度的变化决定了光纤链路沿线各事件的损耗值。

非反射事件：

光纤熔接头和微弯会导致光纤中有一些光功率损耗，但不会引起反射。在otdr 测试曲线上，这种事件会以“在后向散射电平上附加一个下降台阶”的形式表现出来，竖轴上后向散射电平值的改变量即为损耗的大小，如图 1‐3‐6所示。

反射事件：

在光纤链路中，光纤的几何缺陷、断裂面、故障点、活动连接和固定连接等都会造成折射率突变，使光在光纤中产生菲涅尔反射，称之为反射事件。反射和散射的强弱都和通过的光功率成正比，菲涅尔反射光功率远大于后向瑞利散射光功率，则在 otdr 显示的测试曲线上，对应于光纤菲涅尔反射点处有突变的峰值区（有一个急剧的上升和下降） 。如图 1‐3‐7 所示，光纤链路中的活动连接和固定连接的接头以及光纤上的裂缝都会同时引起光的反射和损耗。反射值(通常以回波损耗的形式表示）是由后向散射曲线上反射峰的幅度所决定的，竖轴上后向散射电平值的改变量即为损耗的大小。

光纤末端：如果光纤末端（尾端）是平整的端面或者在尾端接有平整、抛光了的活动连接器，则尾端会存在反射率为 4％的菲涅尔反射，意味着 otdr 测试曲线具有反射终端，如图 1‐3‐8（a）所示。如果尾端是破裂的端面或者被磨花了，则由于端面的不规则会使光纤漫射而不会引起反射，在这种情况下，光纤末端的 otdr 测试曲线会从后向反射电平简单下降到 otdr 噪声电平下，如图 1‐3‐8（b）所示。虽然破裂的尾端也可能引起反射，但其反射峰不会像平整的光纤末端或活动连接器所带来的反射峰值那么大。

4．otdr 主要性能参数

（1）动态范围

otdr 的信号是通过对数放大器处理的，测试曲线的相对后向散射功率是对数标度，读

得的是电平值， 而且是经过往返两次衰减的值。 后向散射电平初始值与噪声电平的差值 （db） 定义为动态范围。如图 1‐3‐9 所示，根据噪声电平的取法，有两种不同的动态范围表 示方式：

‐‐峰值：取噪声电平的峰值，这是一种传统的比较有意义的指标表示方式。在后向散射 电平与噪声电平相等时，后向散射信号就成了不可见信号。

‐‐信噪比 s=1：取噪声电平的均方根值。

动态范围和被测光纤的衰减决定了 otdr 实际可以测量的光纤最长距离：

d lmax

其中：d 为 otdr 的动态范围，a 为被测光纤的衰减常数。由此可以分析得知：对衰减 一定的光纤而言，otdr 的动态范围越大，则可测量的光纤长度越长，反之越短；对同一动态范围的 otdr 而言，光纤衰减越小，则可测量的光纤长度越长，反之越短。

（2）盲区

用 otdr 测试光纤时，反映不出某段范围内光纤损耗等的测量情况，称之为盲区。反射 会使 otdr 的接收器进入饱和状态，接收器从饱和状态逐渐恢复会产生一个“拖尾”。“托尾”

过后，otdr就可以对光纤的后向散射进行测量。

事件盲区：从反射峰的起始点到接收器从饱和峰值恢复到 1.5db 之间的距离。在这点上 紧接的第二个反射为可识别反射，但这时损耗和衰减仍为不可测事件。

衰减盲区：从反射峰的起始点到接收器从饱和状态恢复到线性后向散射上 0.5db 点之间 的距离。（贝尔实验室文件建议的指标是 0.1db，但 0.5db 是一个更常用的指标值）。三、主要仪器设备

跳纤；尾纤；裸纤；剥纤钳；笔式光纤切割刀；av33012光纤切割器；吹气球、擦镜纸、无水乙醇、脱脂棉棒、光纤接头清洁器等光纤端面处理与清洁工具；常规法兰、5db和 10db 法兰式光衰减器；使用精密 v槽实现光纤临时耦合对接的av87501 光纤对接器；av6471 光纤熔接机；具有 32db 动态范围和 0.1m测距分辨率的av6413高性能微型otdr， 具有28db动态范围和0.25m测距分辨率、 并且内置波长为650nm的肉眼可视红光出射功能的 av6416 掌上型 otdr。

四、实验结果记录与分析（以下为示例，摘自08级学生实验报告，请同学们根据实验结果自行分析）无损/2db/5db/10db -3:

185m

1.28km

图1、自构建的链路情况：法兰盘+机械连接+熔接图2、测试波形及事件表

结果分析：

此次实验得到了非常好的结果，把所有的事件都测试出来了，数值和长度都很合理。

1） 第一个35.1m的非反射损耗是意外出现的，在此后的实验结果中也都存在，因此我们判定此

卷光纤在这个地方存在损伤

2） 第一个反射事件：发生在1.31km处，即为法兰盘的连接位置，因此我们新接入的光纤长度

为1.3km，且法兰盘的连接损耗为1.122db，反射高度为38.326db。虽然标称是无损的法兰盘，其实还是存在“注意”中所说的机械压力和空气间隙的损耗

3） 第二个反射事件：发生在1.46km处，事件间隔一段150m左右的光纤，明显是机械连接的

4） 非反射事件：在1.646km处，为明显的“台阶式下降”损耗，是熔接损耗，大小为0.021db， 且与机械连接相隔的光纤长度为1.646-1.461=0.185km，也就是185m左右

5） 光纤末端：光纤总长度为2.93km，尾纤长度约为2.93-1.65=1.28km左右

五、思考题

1、动态范围和盲区的大小都与光脉冲宽度的设定值有关。当分别需要对光纤远端、靠近otdr 附近的光纤以及两个紧邻事件进行观测时，应该分别选择宽脉冲还是窄脉冲？

2、测量损耗时选择的算法（分为tpa和lsa两种，前者表示用“两点”法测量两个标记点之间的平均损耗，只有这两个标记点参与计算，后

者表示用最小二乘法计算两个标记点之间的平均损耗，是利用两个标记点间的拟合曲线来进行计算）不同，则测试值也不同。对于中间没有任何事件点的一段连续光纤来说，选择上面哪种算法所得的测试值更准确些？

3、手动测试时什么参数的设定会影响测试轨迹信噪比？如何合理设置量程、衰减和折射率？

4、实际测量时，为了避开近端盲区， 通常在 otdr 输出端引入一段 “过渡光纤”， 将 otdr光输出连接器产生的盲区控制在过渡光纤上，以此减小盲区对测量结果的影响。那么，对过渡光纤的长度是如何要求的？它与被测光纤应以何种形式连接才能消除盲区？

5、采样间隔如何影响 otdr 测试曲线？如何才能减小因采样间隔带来的距离测量误差？

6、用 otdr 从两个方向分别测试光纤上的同一接续点，结果有时会不同甚至相差很多，为什

么？如何才能得到比较真实准确的接头损耗值？

7. 提出你对实验装置及实验内容的意见及建议。篇二：8李唐军实验报告单模光纤损耗测试实验

实验八 单模光纤损耗测试实验

光时域反射仪（otdr） 是一种相当复杂的仪表，它广泛地应用于实验室和现场。它所采用的测试技术也常称为后向散射测试技术。它能测试整个光纤网络链路的衰减并能提供和光纤长度有关的衰减细节；otdr还可测试光纤线路中接头损耗并可定位故障点位置；otdr这种后向散射测试具有非破坏性且只需在一端测试的优点。

一、 实验目的

（1）掌握otdr工作原理；

（2）熟悉otdr测试方法。

二、 实验内容

（1）利用otdr测量一盘光纤的衰减系数和光纤总长度；

（2）测量两盘光纤连接处的接头损耗。

三、 基本原理

otdr由激光发射一束脉冲到被测光纤中。脉冲宽度可以选择，由于被测光纤链路特性及光纤本身特性反射回的信号返回otdr。信号通过一耦合器到接收机，在那里光信号被转换为电信号。最后经分析并显示在屏幕上。

由于时间乘以光在光纤中的速度即得到距离，这样，otdr可以显示返回的相对光功率对距离的关系。有了这个信息，就可得出有关链路的非常重要的特性。可以从otdr得出的光路信息有：

（1）距离：链路上特征点（如接头、弯曲）的位置，链路的长度等。

（2）损耗：单个光纤接头的损耗。

（3）衰减：链路中光信号的衰减。

（4）反射：一事件的反射大小，如活动连接器。

图1为otdr测试的一般原理。它显示了otdr测试链路上可能出现的各类事件。 衰减及其测试方法：

光纤衰减和波长密切相关。衰减系数随波长变化的函数被称之为损耗谱。人们最感兴趣的是工作波长下的衰减系数，如在=1310nm、1550nm等波长下的衰减系数。在光纤长度z1和z2之间，波长为的损耗r 可由下式定义：

r10logp1(db)p2

p1和p2分别表示传过光纤截面点z1和z2的光功率。如果p1和p2之间的距离为l，可用下式计算出每单位距离的损耗，即衰减系数。

p10log1(db/km)z1z2p2p10log1(db/km)lp2 图1 用otdr测试的一般原理

入射到光纤的光脉冲随着在光纤中传播时被吸收和散射而被衰减。一部分散射光返回入射端。通过分析后向散射光的强度及其返回入射端的时间，可以算得光纤损耗。假设入射光脉冲宽度为t、功率为p(0)，这束光脉冲以群速度vg在光纤中传播，假设耦合进光纤中的光功率为 p0 ,考虑沿光纤轴线上任一点 z,设该点距入射端的距离为 z ,那么

该点的光功率为：

p(z)p(0)exp[f(x)dx](1 ) 0z

式中，f(x)是光纤前向衰减系数。若光在 z点被散射 ,那么该点的背向散射光返回到达入射端时的光功率为：

ps(z)s(z)p(z)exp[b(x)dx] (2 ) 0z

式中，s(z)是光纤在 z点的背向散射系数 , s(z)具有方向性 ; b(x)是光纤背向 衰减系数。

将 (1 )式代入 (2 )可得：

ps(z)p(0)s(z)exp[(f(x)b(x))dx](3) 0z

考虑光纤中有 2点 z1 和 z2 ,其距入射端的距离分别为 z1 和 z2 (z2 >z1 ),这 2点的背向散射光到达输入端时为 ps(z1)和 ps(z2),则由 (3)式得

z2ps(z1)s(z1)exp[(f(x)b(x))dx] （4） z1ps(z2)s(z2)

对上式两边去对数得：

z2

z1(f(x)b(x))dxlnps(z1)s(z)ln1（5） ps(z2)s(z2)

一般认为光纤的损耗和光纤的结构参数沿轴向近似均匀 ,即认为前向衰减系数和背向衰减系数不随长度 z而变 ,有f(z),b(z),并认为背向散射系数也不随长度而变 [即s(z1)s(z2)],则 z1 和 z2 两点间损耗系数为：

f(x)b(x)p(z)1lns1 (6) z2z1ps(z2)

由于损耗为正向和反向之和 ,因此可用=1/2[f(z)+b(z)]表示 z1 点到 z2 点这段光纤的平均损耗系数 ,由 (6)式有：

1[lnps(z1)lnps(z2)] （7） 2(z2z1)

由上式原理可通过otdr的测试测定一段光纤的平均损耗系数，式中的ps(z1)、ps(z2)的值可以从otdr显示屏上的连续背向散射轨迹的幅度得到 ,进而可求出平均损耗系数。

与距离有关的信息是通过时间信息而得到的（此即光时域反射计中时域的由来），otdr测量发出脉冲与接收后向散射光的时间差 ,利用折射率n值将这一时域信息转换成距离： zct （8） 2ng其中c为光在真空中的速度 (3×1 0 8m/s)

方向耦合器：

方向耦合器就是光分路耦合器。它把一束光分裂为两路光作不同方向的耦合。光时域反射仪能在光纤的一端进行测量，就是利用了方向耦合器来实现的。这种方向耦合器要能把光分路耦合，同时还要能消除或减少前端的菲涅耳反射。最简单的方向耦合器如图2所示。它是由一块半反射镜（或者叫半反射片）和匹配液盒组成。入射光（实线）一路透过半反射片注入光纤，一路经过半反射片反射，用作入射光功率监测。背向瑞利散射光（虚线），一路透过半反射片到光源，另外一路经过半反射片反射耦合到检测器。这样就把入射光和背向散射光分离开来，光源和检测器都在光纤的同一端，测量能在同一端进行。为了减弱从光纤前端面来的反射光和杂散光的影响，可把光纤的前端面和半反片放置在盛满匹配液的盒里。

这种由半反片和匹配液盒组成的方向耦合器，光路调整困难，而且要用匹配液，不适于现场应用。目前较广泛使用的是整体的方向耦合器——y分路器，其三端通过尾纤分别与光源a、待测光纤b和检测器c直接耦合。

这种y型整体的耦合器比上述组合式插入损耗小，稳定可靠，调节对准方便，还有体积小、重量轻、价格低廉等特点，所以得到广泛使用。

7.材料测试分析实验报告 篇七

夏天使用的空气降温设备主要是空调、电风扇。当室温超过30℃时, 人们普遍使用空调;当室温低于30℃时, 小场所或者户外都是使用风扇进行降温。特别在农村, 由于经济条件限制, 人们普遍使用电风扇降温。小电风扇价格低廉, 技术较成熟, 所以得到普遍使用, 但在炎热的夏季, 风扇的降热效果较差。在基本不改变电风扇内部结构的前提下, 设计出了一种新型智能温控蒸发式冷风扇, 产品实物如图1所示。

1 新型风扇的工作原理

在风扇后面增加一根围绕的管道连接到超声波雾化器, 利用雾化器所喷出来的雾, 通过管道上的小孔被风扇转动吸出, 从而降低空气的温度, 提高电风扇的降温效果, 同时能根据室内温度自动调节风扇转速。

1.1 温度控制原理

温度控制电风扇转速的控制装置包括马达驱动电路、温度检测元件及控制电路、电源控制电路、稳压电路。马达驱动电路与温度检测电路相连接, 受温度检测元件的阻值变化而进行动作;电源控制电路连接到控制电路的输出端, 该电源控制电路的输出端连接到马达驱动电路, 该电源控制电路是在控制电路被导通时而进行动作;稳压电路连接在电源控制电路, 提供电风扇马达在低速运转时的电源[1]。该控制装置具有可以获得良好线性的特性, 减小装置体积等优点, 17℃以下关机, 17~21℃转至一档, 22~26℃转至二档, 26℃以上转至三档。温度控制电路图如图2所示。

1.2 超声波雾化加湿器原理

超声波技术是世界上一种比较成熟的技术, 已被广泛应用在各领域。超声波加湿器采用200万次/s的超声波高频震荡, 将水雾化为1~5μm的超微粒子和负氧离子, 通过风动装置, 将水雾扩散到空气中, 使空气湿润并伴生丰富的负氧离子, 能够均匀加湿, 清新空气, 增进健康, 一改冬季暖气的燥热, 营造舒适的生活环境。该装置的结构主要部分为:加湿雾化片、水箱、安全保护浮子、加湿器底座、超大出雾口和调节旋钮。超声波雾化装置如图3所示。

2 设计计算

所制产品风扇功率为60W, 超声波雾化器功率为25W, 超声波雾化器水的蒸发量为350m L/h, 测试房间尺寸为4.6m×3.6m×3.2m, 测试房间有功率为40W的照明日光灯1盏, 水在25℃时的汽化潜热为2441k J/kg, 设理论上新型风扇运行1h能吸收的热量Q[2,3,4], 则有:

式中:Q—热量, J;

m1—蒸发水量, m L/h;

γ—水的汽化潜热, 取γ=2441k J/kg;

P1—产品风扇功率, W;

P2—雾化器功率, W;

P3—日光灯功率, J。

则有:

测试房间温度降低Δt, 则:

式中:c—水的比热容, J/ (kg·℃) ;

ρ—空气密度, kg/m3;

V—被测房间体积, m3。

即使用本产品1h理论上能将空间为4.6m×3.6m×3.2m的绝热保温房间的温度降低1.73℃。

3 性能测试与分析

为验证产品的节能效果, 对产品进行了3种情况测试, 即无喷雾器时的温度及湿度和有喷雾器时的温度及湿度的对比测试、温度控制器工作状况测试、降温的整体效果测试。测试是在一个密闭保温房间内进行, 房间尺寸为4.6m×3.6m×3.2m。

3.1 喷雾器开启对比性能测试

分喷雾器开启和不开启两种状况, 用手持式温湿检测仪测试温湿度, 每隔1min记录1次数据, 测试结果如表1、表2所示。

从表1和表2中的测试结果可以看出, 当不使用喷雾加湿器时, 风扇进出口温度平均值分别为24.96℃和24.93℃, 进出口湿度平均值分别为71.07%和69.73%, 基本上没有变化。当使用喷雾器喷雾后, 风扇进出口温度平均值分别为24.98℃和23.97℃, 进出口湿度平均值分别为70.95%和81.23%, 温度降低了1.01℃, 湿度增加了10.28%, 降温效果十分理想, 且人吹着湿度增加的冷风感到十分舒适。

3.2 温度控制器效果测试

此外, 用空调器调节室内温度以验证温度控制器的工作效果, 当室内温度升高至26℃时, 风扇转速在最高档运行, 当室内温度在21~26℃时, 风扇转速在二档运行, 当室内温度在17~21℃, 风扇转速在三档运行, 当室内温度降低到17℃以下时, 风扇自动关机。

3.3 降温整体效果测试

在密闭保温测试的测试室内, 将产品运行1h, 测试运行前后测试室内的温度和温度。测试在下午2∶30进行, 由于测试室处于楼房的底层且在房间里, 同时测试室保温效果也较好, 所以外界影响基本上可忽略。测试时开启2盏日光灯, 每隔10min记录1次温度和温度, 设置5个测点, 取平均值, 测试结果如表3所示。

从测试结果可知, 1h后室内空气温度降低了1.3℃, 湿度增加了10.2%, 而理论计算中温度降低1.73℃, 中间有一定的误差, 产生误差的主要原因为:

1) 测试时人员的散热量未考虑进去;

2) 测试正值中午, 虽然测试室处于底层房间中且保温效果较好, 但靠近外墙和外窗的面仍有热量进入, 因此造成温降减小。

4 结论

该设计对家用小风扇、温控电路、雾化加湿器的组合式创新而产生的新型智能温控蒸发式冷风扇正好弥补了空调器成本高、耗能大的缺陷。

该设计产品实际功率与普通风扇功率基本相同, 但是却具有更加理想的降温效果, 根据测试可知, 新型智能温控蒸发式冷风扇进出口温度降低了1.01℃, 湿度增加了10.28%;在使用密闭房间使用1h后室内空气温度降低了1.3℃, 湿度增加了10.2%, 降温加湿效果明显, 能达到小型空调的效果。

参考文献

[1]佟云峰.单片机原理及应用[M].北京:机械工业出版社, 2010.

[2]吴业正.制冷原理及设备[M].北京:机械工业出版社, 2010.

[3]赵荣义.空气调节[M].北京:机械工业出版社, 2008.

8.材料测试分析实验报告 篇八

【关键词】耐电痕化；电阻率

1.引言

随着家电产品的日益普及，产品安全性成为消费者最为关注的重要问题，耐电痕化是电器产品一项重要的安全检测项目。所谓电痕是指由足够能量的电弧，在电器产品绝缘（或护层）材料的表面所形成的细微、金属丝般的炭化痕迹，并引起泄漏电流的增大进而形成的破坏性通道。

电器产品在使用过程中，由于环境的枵染导致绝缘材料表面有污物、潮气而产生漏电，由此诱发的腐蚀而损坏绝缘性能。本标准所规定的试验是一种模拟极恶劣条件的加速试验以检验绝缘材料是否会形成漏电痕迹，从而能在短时间内区别固体绝缘材料抗漏电起痕的能力，保证产品在特定环境条件下的使用安全。

为避免产品出现电痕，保证使用者的人身安全，需要对电器产品，特别是与消费者人身及财产安全息息相关的家电产品在潮湿环境条件下使用可能出现漏电起痕路径的绝缘材料进行耐漏电起痕指数的测定，通常根据GB/T 4207-2003《固体绝缘材料在潮湿条件下相比电痕化指数和耐电痕化指数的测定方法》来进行测量。

2.耐电痕化原理

耐电痕化即PTI（proof tracking ind-ex）试验，是材料经受50滴电解液而不出现电痕化的以伏特化单位的耐电压值。指在固体绝缘表面存在电位差的部位之间形成碳化导电通路，使之失去绝缘性能的现象。

耐电痕化试验评定方法有两种，一种是测定PTI值，另一种是测定CTI值，本次能力验证采用的评定方法是测定PTI值。根据GB/T 4207-2003标准，使用测量装置时将两铂电极保持距离为（0.4±0.1）mm，水平置于绝缘材料样品上，电解液NH4C1溶液的电阻率在23℃±1℃时为（395±5）Ω·cm，以（35±5）s的时间间隔从30～40mm的高处滴到两电极之间，两电极间施加的电压为0～60V，样品上任意5点都能承受50滴溶液的电压值，本次试验中设定为250V，5片板材而不发生破坏，则其耐漏电起痕指数为PTI250通过。

3.耐电痕化测试方法

2011年CNAS组织能力验证的样品采用5片白色塑料板，各片完全相同，表明平整，板材均为圆形，直径40mm，厚度4mm。试验在250V电压下分别对5片板材进行耐电痕化试验，电解液使用GB/T 4207-2003规定的溶液A。耐电痕化测试是电器通用检验项目中的重要安全参数，耐电痕化测试主要是模拟电器产品在实际使用中不同极性带电部件在绝缘材料表面沉积的导电物质是否引起绝缘材料表面爬电、击穿短路和起火危险而进行的检验，是评价固体绝缘材料在上述电场和污染电解液联合作用下耐受能力的重要试验方法。

4.结果影响因素归纳

最终本次能力验证样品在250V电压下是不通过的，测试结果获得满意。经过本次能力验证的试验，笔者认为影响结果的因素应从设备、人员、环境、及被测样品等多方面全面考虑，不可遗漏，包括人员操作及环境温度的影响、试样的预处理情况、试样表面平整状况及试样尺寸与厚度、由于时间持续2秒人员读数误差的影响、试验液滴的大小、液滴滴落的间隔时间、电解液的电阻率和纯度、试验电压表准确度、试验电流表准确度等等。其中影响本次试验的因素最重要的环节归纳起来主要有：

a）NH4C1溶液电阻率

氯化铵溶液的电阻率应达到试验标准规定的要求，电解液浓度的偏高或偏低.都会影响测试结果的准确性。浓度偏高，会使得PTI值有减小趋势；相反，浓度偏低，会使得PTI值有增大趋势。NH4C1溶液是一种比较容易挥发的液体，因此，配置好的溶液要保存在密封的容器中，若有必要，应该在试验前对其进行复测，确定它是否符合标准规定的要求。溶液电阻率和纯度是漏电起痕试验的两个重要因素，由于铂电极通常使用的电阻率仪，其铂电极易惰化，而导致电阻率测试不准确。

b）样品清洁

试样表面应清洁，没有灰尘、脏物、指印、油脂、脱膜剂或其他可能影响试验结果的杂质。清洁试样时应防止引起材料溶胀、软化、腐蚀或其他损伤。因此，试验前，要对样品进行清洁处理，测试样品的表面要用无水乙醇清理干净。无水乙醇是一种易挥发的液体，能很好的清洁指印、油脂等脏物，它是一种较理想的清洁。试验中，试验人员应带手套，避免在试样上留下指印、油脂等杂质。

c）鉑电极

应该将试样放在无通风地方并在23℃士5℃的环境温度下进行试验。电极的污染会影响试验结果，在每次试验前应清洗电极。两个电极的表面要经常进行清洁，保持干净，样品测试完后，特别是发生导通击穿或起火时，电极上会附着较多的黑色碳化物，在进行下一次样品测试时，一定要注意加强清理，以免影响测试结果。标准要求电极与试样表面良好接触且两电极在同一水平面。否则电极与试样表面只是部分或点接触，将导致两电极间的场强强度不均匀，局部电场偏强，而使测试结果不准确。

d）滴液

液滴的体积一定要准确，过大的液滴会使得PTI值有减小的趋势。根据GB/T4207-2003《固体绝缘材料在潮湿条件下相比电痕化指数和耐电痕化指数的测定方法》规定，液滴大小为20+3-0mm3且液滴滴落的时间间隔为（30±5）S。测试过程中，如果液滴过大，会影响热源对溶剂挥发的速度，使得离子浓度增加。加快电极之间形成导电通路，产生漏电起痕。每次试验前要清洗电极，擦净滴针并流掉10--20滴溶液，以保证溶液的浓度，并在测试过程中要时刻注意滴嘴。

e）测试电压

试验电压的显示仪表多采用指针表，而指针表的精度是由其引用误差决定的。因而不注意正确使用量程易导致试验电压偏差过大。试验前先进行电压验证，电极间的短路电流到l.0A±0.1A，且在此电流下，在电压表上指示的电压下降值应不超过10%。

5.结束语

此次CNAS组织的能力验证主要是评价电器安全实验室在电工材料检测领域所具备的能力和水平，考察实验室的电器安全参数测试系统是否满足相关标准的要求。能力验证不仅可以促进相关实验室了解自身的能力，同时也提供了一个技术交流的平台。可以帮助我们熟悉试验方法，分析解决实际中出现的问题和现象，提高检测水平。试验中要充分考虑各种影响因素，并找出符合标准要求的实施方案，使试验结果更准确。

这次能力验证也是判断和监控实验室能力的有效手段，是实验室通过外部措施补充其内部质量控制方法的技术，是确保实验室质量管理体系持续改进的有效措施之一。我国检测机构应正确认识实验室能力验证，转变观念，关注能力验证对提高参加实验室的技术水平的作用，积极参加实验室能力验证活动。