实验原理 电子和原子碰撞时会交换某一定值的能量，且可以使原子从低能级激发到高能级。证明了原子发生跃变时吸收和发射的能量是分立的、不连续的，证明了原子能级的存在，从而验证了波尔理论。   仪器概述 含有氩原子的真空电子管在灯丝的加热下产生大量的电子，电子在加速电压的加速下，与氩原子发生碰撞，进行了能量交换，剩余有较大能量的电子还能冲过反向拒斥电压而达到板极形成板极电流，该电流被微电流放大器测量得到，从而获得电流与电压的变化曲线。   实验内容 记录氩原子的弗兰克- 赫兹曲线 计算普朗克常数   使用氩气管而无需加热 相比与其他的气体（如汞蒸气），无需专用加热装置，且.其化学特性更稳定，实验过程中处于高激发态原子较少，实验结果更准确更稳定误差较小。

1 基本概念 陀螺仪（ gyroscope）的原理就是，一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是 不会改变的。人们根据这个道理，用它来保持方向，制造出来的东西就叫陀螺仪。我们骑自行车 其实也是利用了这个原理。轮子转得越快越不容易倒，因为车轴有一股保持水平的力量。陀螺仪 在工作时要给它一个力，使它快速旋转起来，一般能达到每分钟几十万转，可以工作很长时间。 然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。在现实生活中，陀螺仪 发生的进动是在重力力矩的作用下发生的。 陀螺仪多用于导航、定位等系统，常用实例如手机GPS定位导航、卫星三轴陀螺仪定位。陀 螺仪基本上就是运用物体高速旋转时，角动量很大，旋转轴会一直稳定指向一个方向的性质，所 制造出来的定向仪器。不过它必需转得够快，或者惯量够大（也可以说是角动量要够大）。不然， 只要一个很小的力矩，就会严重影响到它的稳定性。 2 陀螺发展历史 1850年法国的物理学家莱昂傅科（ J.Foucault）为了研究地球自转，首先发现高速转动中的转 子（ rotor），由于惯性作用它的旋转轴永远指向一固定方向，他用希腊字 gyro（旋转）和skopein （看）两字合为gyro scopei 一字来命名这种仪表。 18世纪欧拉建立的动力学方程和欧拉运动学方程，为陀螺运动的理论奠定了基础。但是制造 出一个实用的陀螺却经历了长时间的探索。19世纪中期，随着钢制外壳船舶的出现，原来所用的 磁罗盘不再适用，因而用陀螺导航的要求日益迫切。在第一次世界大战中，美国海军制成了陀螺 导航仪，并很快被其他国家所采用。随着航海和航空事业的发展，陀螺仪已成为不可缺少的精密 导航仪器。20世纪初出现了飞机的陀螺稳定器和自动驾驶仪。但直到1940年后，陀螺罗盘才完全 代替了磁罗盘，1950年出现了惯性导航系统。 不论制造得多么精密的陀螺，要完全消除轴承的摩擦力并使质心和支点重合是不可能的，因 而就会产生外加干扰力矩的作用，引起陀螺转子自转轴的缓慢进动，称为陀螺漂移。这时的进动 角速度称为漂移角速度。陀螺漂移角速度的大小是衡量陀螺精度高低的标志。为最大限度地减少 漂移，近代陀螺的研究课题主要是如何实现无干扰力矩的支承。主要途径是用电场力来代替支架， 实现无支承悬浮。如果转子是个标准的球形，则电场力通过其中心，从而实现无摩擦的悬浮。另刚体陀螺实验系统 GT300-3DT-ED 上海紫航电子科技有限公司 Tel：54170805 Fax：54170905 共 7 页 / 第 2 页 一个途径是用磁场力来实现转子的悬浮，但要求转子必须是用超导体制造的，才能使磁力线垂直 于球形转子的表面且不穿透它的表面。这就是近代电陀螺和磁陀螺的基本设想。 3 刚体陀螺仪结构 从力学的观点近似的分析陀螺的运动时，可以把它看成是一个刚体，刚体上有一个万向支点， 而陀螺可以绕着这个支点作三个自由度的转动，所以陀螺的运动是属于刚体绕一个定点的转动运 动。更确切地说，一个绕对称轴高速旋转的飞轮转子叫陀螺。将陀螺安装在框架装置上，使陀螺 的自转轴有角转动的自由度，这种装置的总体叫做陀螺仪。 图1 陀螺仪结构 陀螺仪的基本部件有： 1) 陀螺转子(常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴 高速旋转，并见其转速近似为常值)； 2) 内、外框架(或称内、外环，它是使陀螺自转轴获得所需角转动自由度的结构)； 3) 附件(是指力矩马达、信号传感器、控制器等)。 4 陀螺仪工作原理 陀螺仪，是一个圆形的中轴的结合体。而事实上，静止与运动的陀螺仪本身并无区别，如果 静止的陀螺仪本身绝对平衡的话，抛除外在因素陀螺仪是可以不依靠旋转便能立定的。而如果陀 螺仪本身尺寸不平衡的话，在静止下就会造成陀螺仪模型倾斜跌倒，因此不均衡的陀螺仪必然依 靠旋转来维持平衡。刚体陀螺实验系统 GT300-3DT-ED 上海紫航电子科技有限公司 Tel：54170805 Fax：54170905 共 7 页 / 第 3 页 陀螺仪本身与引力有关，因为引力的影响，不均衡的陀螺仪，重的一端将向下运行，而轻的 一端向上。在引力场中，重物下降的速度是需要时间的，物体坠落的速度远远慢于陀螺仪本身旋 转的速度时，将导致陀螺仪偏重点，在旋转中不断的改变陀螺仪自身的平衡，并形成一个向上旋 转的速度方向。当然，如果陀螺仪偏重点太大，陀螺仪自身的左右互作用力也将失效！。 而在旋转中，陀螺仪如果遇到外力导致，陀螺仪转轮某点受力。陀螺仪会立刻倾斜，而陀螺 仪受力点的势能如果低于陀螺仪旋转时速，这时受力点，会因为陀螺仪倾斜，在旋转的推动下， 陀螺仪受力点将从斜下角，滑向斜上角。而在向斜上角运行时，陀螺仪受力点的势能还在向下运 行。这就导致陀螺仪到达斜上角时，受力点的剩余势能将会将在位于斜上角时，势能向下推动。 而与受力点相反的直径另一端，同样具备了相应的势能，这个势能与受力点运动方向相反， 受力点向下，而它向上，且管这个点叫“联动受力点”。当联动受力点旋转180度，从斜上角到达 斜下角，这时联动受力点，将陀螺仪向上拉动。在受力点与联动受力互作用力下，陀螺仪回归平 衡。 5 实验原理 陀螺仪被用在飞机飞行仪表的心脏地位，是由于它的两个基本特性：一为定轴性（ inertia or rigidity），另一是进动性（ precession），这两种特性都是建立在角动量守恒的原则下。 5.1 定轴性 当三自由度陀螺转子高速旋转后，若不受外力矩的作用，不管基座如何转动，支撑在万向支 架上的 陀螺仪自转轴指向惯性空间的方位不变，这种特性叫“定轴性”。如果我们以地球为基准， 则可以认为三自由度陀螺相对于地球运动，这种运动称为陀螺的假视运动或视在运动。视在运动 是陀螺稳定性的表现。 其惯性随以下的物理量而改变： 1）转子质量愈大，转动惯量I愈大； 2）转子旋转半径愈大，转动惯量I愈大； 3）转子旋转速度愈高，转动惯量I愈大； 5.2 进动性刚体陀螺实验系统 GT300-3DT-ED 上海紫航电子科技有限公司 Tel：54170805 Fax：54170905 共 7 页 / 第 4 页 在运转中的陀螺仪，如果外界施一作用或力矩在转子旋转轴上，则旋转轴并不沿施力方向运 动，而是顺着转子旋转向前90度垂直施力方向运动，此现象即是进动性。 进动性的大小也有三个影响的因素： 1）外界作用力愈大，其进动性也愈大； 2）转子的质量惯性矩（moment of inertia）愈大，进动性愈小； 3）转子的角速度愈大，进动性愈小； 而进动方向可根据进动性原理取决于施力方向及转子旋转方向。 6 实验系统性能 1）刚体陀螺仪  尺寸：200*200*200mm  重量: 1.6Kg 2）转子电机：直流无刷电机（双电机结构）； 3）电机转速：0~6000r/min（可调）； 4）电源  电压：DC +12V  电流：3A 7 实验系统特点 1）采用三自由度刚体陀螺结构，可进行完善的陀螺实验及演示；刚体陀螺实验系统 GT300-3DT-ED 上海紫航电子科技有限公司 Tel：54170805 Fax：54170905 共 7 页 / 第 5 页 2）转子电机采用高速无刷电机，转速平稳，寿命长； 3）转子采用双电机结构，保障了转子的对称性，并加大了转子驱动力矩，启动速度快； 4）配置有专用控制器，可以完成转子转速控制，方便实验； 8 实验操作 将刚体陀螺仪器平放在桌面上，仪器周转保留一定空间。 1）接通电源，打开开关； 2）设置转子转速：大、中、小； 3）启动陀螺，观察陀螺转子转速是否已经稳定； 4）定轴性实验 当三自由度陀螺转子高速旋转后，若不受外力矩的作用，不管基座如何转动，支撑在万向支 架上的陀螺仪自转轴指向惯性空间的方位不变，这种特性叫“定轴性”。 当陀螺转子高速旋转稳定后，手持基座分别绕刚体陀螺三个轴转动，观测刚体陀螺仪转子轴 的指向的变化。 分别改变转子转速大中小，观测陀螺转子轴的变化。 5）进动性实验 进动性是三自由度陀螺仪的一个基本特性。陀螺仪绕着与外力矩矢量相垂直的方向的转动， 叫做进动，其转动角速度叫做进动角速度。 进动角速度的方向取决于转子动量矩H和外力矩M的方向。外加力矩沿陀螺自转方向转动 90°即为进动角速度( )矢量方向。或者用右手定则记忆：从动量矩H沿最短路径握向外力矩M的 右手旋进方向，即为进动角速度方向。 通过控制器可改变转子飞轮正反转、转速，从而控制动量矩H的方向和大小，通过内框两侧 不同一侧加挂已知重量砝码，改变外力矩M的大小和方向，动量矩H为转子转动惯量和转速的乘 积，方向符合右手定则 进动角速度计算公式：ω=M/H sinθ 当θ=90°时，sinθ=1，所以 ω=M/H =M/Iωr 6）关闭电源，断开开关；刚体陀螺实验系统 GT300-3DT-ED 上海紫航电子科技有限公司 Tel：54170805 Fax：54170905 共 7 页 / 第 6 页 7）撤收仪器设备。 9 适用课程 惯性传感器原理、惯性导航原理、导航制导与控制、飞行控制原理、无人机实训实验、基础 力学、刚体力学、陀螺力学、理论力学、新型传感器原理及应用等。 10 注意事项 1）陀螺飞轮高速旋转时，不可用手触摸或试图阻止其转转； 2）实验系统工作时，尤其是陀螺转子处于高速旋状态下，必须有人在场； 3）刚体陀螺仪属于精密机械结构，操作中应当轻拿轻放，以免损坏设备。

世界上70%以上电能通过电力电子技术进行变换与控制，提高电力电子运行可靠性具有重要意义。本项目拟从故障预诊断与健康管理的新角度，研发一系列电力电子高可靠性关键技术。主要研究内容包括：基于“端部特性”的变流器IGBT模块故障预诊断技术、IGBT功率模块结温监测技术、变流器自检测试技术以及基于开关降频的变流器延寿运行技术等。在此基础上，进一步研发具有实用价值的变流器IGBT模块故障预诊断仪以及结温测量仪(包括离线检测式与在线监测式），并积极与企业合作进行工程应用于推广。 作为近年来发展起来的高新技术，世界上目前尚无具备电力电子故障预诊断与健康管理功能的商业技术与产品。随着电力电子的迅速发展与广泛应用，市场迫切需要一系列能安全、有效、经济提高电力电子可靠性的技术与产品，因此本项目的研发工作具有广阔的市场前景。 项目组在前期工作基础上正积极需求企业合作，开展相关技术的工程应用与推广工作。目前正与英飞凌公司以及中石化茂名分公司洽谈技术合作，具体拟定的项目为："变流器IGBT功率模块结温在线测量技术研究", 英飞凌公司, 项目计划实施时间2016.1-2016.12；"高压变频器健康状态检测与评估", 中国石化茂名分公司, 项目计划实施时间2016.3-2017.2。 英飞凌公司是目前世界上电力电子器件最大的制造商，它们的产品广泛应用于航空航天、驱动牵引、冶金机械传动、输配电系统、新能源发电等领域。为提高英飞凌电力电子产品的运行可靠性，英飞凌公司将资助我们研发变流器IGBT功率模块结温测量技术。目前双方已确定技术合同附件，正进入立项流程中。 中石化茂名分公司是我国最大炼油和石化产品生产基地之一，拥有大量高压变频器等电力电子设备。为进一步确保生产安全，他们希望同济大学项目组能在变频器设备停运期间开展健康状态检测与评估工作，为设备后期运行与维护提供科学依据。目前该项目已基本确定检测方案。

本技术针对冗余容错技术体积、重量、成本高的缺点，提出了一系列低成本容错技术，当功率器件发生故障时，通过熔断器将故障桥臂隔离，同时切换到匹配的容错模式，实现电力电子变换器的有效容错。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 变频调速系统作为主要的电能动力设备，是工业生产、交通运输、新能源、国防装备等领域的关键设备之一。其中，电力电子变换器是电池、电网等能量源与驱动电机之间必不可少的能量传输纽带，是变频调速系统最核心的组成部件。 痛点问题：电力电子变换器中使用了大量的功率器件，承担了稳定电压、控制电流开通和关断等影响系统性能和功能的关键作用，这些功率器件由于电压、电流、机械安装等应力和高温、潮湿等外部环境作用下，本身易损坏易老化，其安全隐患极易引起整个系统崩溃，造成严重后果。 本技术针对冗余容错技术体积、重量、成本高的缺点，提出了一系列低成本容错技术，当功率器件发生故障时，通过熔断器将故障桥臂隔离，同时切换到匹配的容错模式，实现电力电子变换器的有效容错。

10kV贯通线、自闭线长达数十公里，沿线塌方、树枝伸长、线路绝缘老化等原因，造成短路故障，影响行车。为了快速处理故障，恢复非故障线路供电，研究开发的新型故障自动处理成套装置具有以下主要功能： 当线路发生故障，自动重合闸失败后，启动本装置，能准确诊断和自动切除故障，快速地恢复非故障线路的供电。对于双端送电方式，可实现全线的车站贯通供电。对于单端送电方式，可立即恢复故障点前非故障线段的供电；对故障点后非故障线段可采用简单倒闸操作，迅速恢复供电。 配电所的绝缘故障指示仪按照线路运行方式准确显示故障所在，为及时处理故障提供依据。 能够实现分区设备操作无人值守。 能够防止两端送电时发生不同相位的并相事故。 技术指标：   （1）装置本身进行故障诊断、切除和恢复非故障线路供电的时间：45秒；   （2）不需要电源，不需要信号通道；   （3）不需要校正，免维护。 应用范围： 该装置主要应用于铁路贯通线、自闭线；该装置获2004年贵州省科技二等奖。

本发明涉及电力检测技术领域，公开了一种电力工程用的安全检测装置，包括电力安全检测装置、支撑腿、气体泄露检测机构、电力数据检测机构和冷却除尘机构，支撑腿的上端连接有伸缩柱，伸缩柱安装于电力安全检测装置的底部，支撑腿的底部固定设有底座，气体泄露检测机构转动连接于电力安全检测装置的右侧上端，电力数据检测机构固定分布于电力安全检测装置的左侧上端，冷却除尘机构设于电力安全检测装置的左侧下端。本发明适应不同工作环境的需求，实现了三维空间内的灵活调节准确检测气体泄露，实现了检测线路自动收放，确保了检测线路与电力工程设备之间的稳定连接检测，既能预防过热故障进行吹风冷却，又能吸风除尘。

该产品采用组件技术构建电学实验平台，基于自主研发的电路算法，用户在系统提供的虚拟实验环境中，根据实验内容自行设计实验方案系统支持稳态电路实验和瞬态电路实验，可广泛应用于各类电学实验课程。 采用组件技术构建电学实验，将实验仪器根据物理、电学基本原理进行建模，并设计成独立于具体实验的组件，存放在仪器库中。用户在系统提供的虚拟实验环境中，根据实验内容自行设计实验方案，从仪器库中选择合适的仪器自主设计、完成实验。 系统实验方案灵活、仪器选择性多，提供实验报告在线提交、评阅功能，支持多种实际教学模式，为开展大面积的开放性、设计性实验教学提供有力的工具，可在课堂实验、设计性实验、开放式实验的教学中得到广泛应用。 系统支持稳态电路实验和瞬态电路实验，可广泛应用于各类电学实验课程，包括大中专院校《电路基础》、《模拟电路》、《数字电子技术》、《数字电路与逻辑设计》等课程实验。 系统功能如下： 1、可根据实物连线，自动生成电路原理图，提高线路检查效率； 2、仪器库内容丰富，仪器种类多、通用性强 、真实感强; 3、仪器外观采用三维建模实现，与实际仪器保持一致，真实感强； 4、自主设计实验内容，创新教学模式； 5、实验状态实时记录。 6、提供实验报告在线评阅。 7、实验场景支持自由缩放，各个功能模块可根据需要收起或展开。 8、强大的数据处理工具。 9、软件可以完成的实验， 包括三个模块： 电路基础虚拟实验： 1.数字万用表的使用 2.信号发生器与示波器的使用 3.电路元件伏安特性的测量 4.基尔霍夫定律的验证 5.叠加原理的验证 6线性网络几个定理的验证 7.戴维南定理与诺顿定理的验证和应用 8.串联谐振与并联谐振电路的研究 9.正弦交流电路中元件参数的测量 10.RC一阶电路的响应测试 模拟电子技术虚拟实验： 1.二极管伏安特性的测量 2.二极管的基本应用电路：限幅与整流电路 3.晶体管共发射极单管放大电路 4.射极跟随器电路 5.差分放大电路 6.互补对称放大电路 7.场效应管放大电路 8.放大电路的频率特性的测试 9.负反馈放大器 10.集成运算放大器的基本应用—反相放大电路与同相放大电路 11.集成运算放大器的基本应用—积分电路与微分电路 12.有源滤波器的设计 13.RC正弦波发生器 14.方波三角波振荡电路 数字逻辑电路虚拟实验： 1.集成门电路逻辑功能测试 2. 8位数值比较器设计 3. 译码器及其应用 4. 数据选择器及其应用 5. 加法器及其应用 6. 触发器的基本逻辑功能 7. 用D触发器设计三位二进制加法计数器 8. 用JK触发器设计异步计数器 9. 移位寄存器的应用 10. 555电路及应用

国投电力控股股份有限公司，是国家开发投资集团有限公司旗下的沪市A股上市公司(股票简称“国投电力”，股票代码“600886”)。自2002年成功上市以来，十几年间实现了令人瞩目的跨越式发展，总资产增长46倍，经营利润增长970倍，成为中国效率最高、效益最好的综合能源公司之一。 作为国投集团的电力业务主体，公司积极践行“为出资人、为社会、为员工”的“三为”理念，把握经济发展机遇，坚持稳中求进，力促转型升级，为公司发展补短板，努力做强做优做大国有资本，加快推进公司高质量发展。公司经营范围主要包括投资建设、经营管理以电力生产为主的能源项目；开发及经营新能源项目、高新技术、环保产业；开发和经营电力配套产品及信息、咨询服务。公司业务遍布中国十多个省、自治区、直辖市，以及英国、印尼等多个国家，涉及水电、火电、新能源、固废发电和境外投资五大领域。发电业务作为国投电力的核心业务，占营业总收入95%以上。 为适应新时代发展要求，国投电力充分发挥在电力领域优势的同时，积极开展配售电业务、储能产业、能源互联网等领域工作，大力推进国际水电、火电、新能源、电网等电力工程项目，形成以电力建设为核心，逐步开拓市政、环保等多领域综合发展的业务格局。截至2018年底，公司资产总额2208亿元，已投产控股装机容量3403万千瓦，其中水电装机1672万千瓦，火电装机1575万千瓦，新能源156万千瓦。 从装机结构来看，公司是一家以水电为主、水火并济、风光为补的综合电力上市公司，为国内第三大水电装机规模的上市公司，处于行业领先地位。从业务分布来看，公司是一家国内为主、海外开拓的电力上市公司，项目主要分布在四川、云南、天津、福建、广西、安徽、甘肃等十多个省区，以及投资印尼万丹火电项目和英国海上风电。从盈利能力来看，在市场竞争加剧和面临较大节能环保压力的背景下，公司以水电为主的电源结构优势明显，经济效益和社会效益突出，抗风险能力强。自上市以来，公司已累计现金分红14次，平均分红比率为35.60%，打造了值得信赖的上市公司品牌。 面向未来，公司将始终坚持“为出资人、为社会、为员工”的企业理念，主动适应新形势，关注能源改革与市场变化，创新发展模式，有序建设雅砻江中游水电，优化存量火电，积极发展风险可控、有盈利能力的海外项目，确保公司持续健康稳定发展，争创一流上市公司。