制流與分壓電路實驗的一種數(shù)據(jù)分析方法

摘 要：本文采用Matlab軟件對“制流與分壓電路實驗”的實驗數(shù)據(jù)進行處理和繪圖，所得結(jié)果準(zhǔn)確度高，避免了傳統(tǒng)方法數(shù)據(jù)處理帶來的人為因素誤差。

關(guān)鍵詞：Matlab軟件；制流與分壓電路實驗；特性研究

一、分壓電路特性研究及參數(shù)的變化

首先，用1000Ω滑線變阻作分壓器，負載電阻用1000Ω（K=1），測出滑線電阻滑動端的位置參數(shù)X和U/Umax分壓比，并作出U/Umax的關(guān)系曲線。其次，同上，用1000Ω滑線電阻和500Ω的負載電阻（K=0.1），測出X和U/Umax，記錄不同的K值。在Matlab軟件中編寫下列程序?qū)崿F(xiàn)分壓電路實驗數(shù)據(jù)的處理和圖像的擬合：

x0=0：0.1：1.0；

y1=[00.24 0.48 0.58 0.72 0.92 1.12 1.58 2.18 3.42 4.46]；

z1=max（y1）；

y2=[0 0.38 0.72 0.98 1.32 1.72 2.02 2.48 3.26 4.18 4.64]；

z2=max（y2）；

y3=[00.40 0.82 1.18 1.58 2.02 2.40 2.98 3.62 4.32 4.52]；

z3=max（y3）；

y4=[0 0.18 0.28 0.34 0.48 0.58 0.78 1.02 1.66 2.98 4.48]；

z4=max（y4）；

n=3；

p1=polyfit（x0，y1，n）

p2=polyfit（x0，y2，n）

p3=polyfit（x0，y3，n）

p4=polyfit（x0，y4，n）

xx=0：0.01：1.0；

yy1=polyval（p1，xx）；

yy2=polyval（p2，xx）；

yy3=polyval（p3，xx）；

yy4=polyval（p4，xx）；

plot（xx，yy1/z1，'r'，x0，y1/z1，'.r'）

hold on；

plot（xx，yy2/z2，'k'，x0，y2/z2，'.k'）

hold on；

plot（xx，yy3/z3，'b'，x0，y2/z2，'.b'）

hold on；

plot（xx，yy4/z4，'g'，x0，y4/z4，'.g'）

hold off；

由實驗可得不同K值的分壓特性曲線，如圖1所示。從曲線可以清楚看出分壓電路有如下幾個特點：第一，不論R0的大小，負載RZ的電壓調(diào)節(jié)范圍均可從0■E；第二，K越小電壓調(diào)節(jié)越不均勻，曲線線性程度越差，細調(diào)程度較差；第三，K越大電壓調(diào)節(jié)越均勻，因此要電壓U在0到Umax整個范圍內(nèi)均勻變化，則取K>1比較合適。

■

圖1 不同K值的分壓特性曲線

二、制流電路特性研究及參數(shù)的變化

首先，用1000Ω滑線變阻作制流器，負載電阻用100Ω（K=0.1），測出滑線電阻滑動端的位置參數(shù)X和分壓比I/Imax，并作出I/Imax-x的關(guān)系曲線。其次，同上，用10000Ω滑線電阻和20Ω的負載電阻（K=0.02），測出X和I/Imax，記錄不同的K值，并作出關(guān)系曲線，在Matlab軟件中編寫下列程序?qū)崿F(xiàn)制流電路實驗數(shù)據(jù)的處理和圖像的擬合：

x0=0：0.1：1.0；

y1=[0.04 0.040.08 0.12 0.18 0.22 0.30 0.52 1.02 3.58 4.18]；

z1=max（y1）；

y2=[0.04 0.04 0.08 0.12 0.18 0.24 0.30 0.52 0.92 2.384.98]；

z2=max（y2）；

y3=[0.02 0.020.02 0.04 0.12 0.18 0.28 0.40 0.70 2.98 3.52]；

z3=max（y3）；

y4=[0.01 0.010.01 0.01 0.02 0.08 0.20 0.30 0.60 1.20 2.0]；

z4=max（y4）；

n=3；

p1=polyfit（x0，y1，n）

p2=polyfit（x0，y2，n）

p3=polyfit（x0，y3，n）

p4=polyfit（x0，y4，n）

xx=0：0.01：1.0；

yy1=polyval（p1，xx）；

yy2=polyval（p2，xx）；

yy3=polyval（p3，xx）；

yy4=polyval（p4，xx）；

plot（xx，yy1/z1，'r'，x0，y1/z1，'.r'）

hold on；

plot（xx，yy2/z2，'k'，x0，y2/z2，'.k'）

hold on；

plot（xx，yy3/z3，'b'，x0，y2/z2，'.b'）

hold on；

plot（xx，yy4/z4，'g'，x0，y4/z4，'.g'）

hold off；

（上接第47頁）

■

圖2 不同值的制流特性曲線

圖2表示不同K值的制流特性曲線，從曲線可以清楚地看到制流電路有以下幾個特點：第一，K越大電流調(diào)節(jié)范圍越小；電流調(diào)節(jié)越均勻，曲線線性程度較好；第二，K（K≥1）時調(diào)節(jié)的線性較好；第三，K較小時（即R0>RZ），電流調(diào)節(jié)范圍大，電流調(diào)節(jié)越不均勻，曲線線性程度越差，細調(diào)程度較差；第四，不論R0大小如何，負載RZ上通過的電流都不可能為零。第五，制流電路適用于負載電阻較小，功耗較大，電壓調(diào)節(jié)范圍較小的場合。

綜上所述，當(dāng)負載電阻較大時，要求調(diào)節(jié)范圍較寬時宜采用分壓電路。相反，在負載電阻較小，功耗較大且調(diào)節(jié)范圍不太大時，選用制流電路較好。

參考文獻：

[1]陳玉林，李傳起.大學(xué)物理實驗[M].北京：科學(xué)出版社，2007：186-190.

[2]穆曉東.制流與分壓電路實驗參數(shù)的選擇與確定[J].大學(xué)物理實驗，2004，（01）.

[3]徐立海.用圖像分析限流和分壓接法中滑動變阻器的選取[J].物理實驗，2006，（02）.

[4]張杰.Matlab在計算物理課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].計算機應(yīng)用與軟件，2005，22（06）：131-132.