發布時間:2023-06-07 15:35:52
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【關鍵詞】DVD激光頭;光柵;莫爾條紋;納米測量
0.引言
以DVD光學讀取頭作為非接觸式的光學測量探頭,其內部的光學激光讀取技術不斷的更新與發展,已相當成熟。從激光光源、光路設計以及傳感器等,系統整合的完整度還有聚焦的特性,只需進行適當的改裝以及控制手段的改進,將可以成為實用的非接觸探頭。一般高精度的探頭價格相當昂貴。為適應現今各種產業的低成本高精度的需求,本設計以建立光柵測量的探頭系統為目的,對DVD讀取頭加以改進,發展出符合測量要求的精密探頭系統。測量范圍約為5um,測量重復性誤差的單標準差約為1.1nm。且可以實現納米分辨率小于30nm的測量精度。
1.DVD激光頭的工作原理
DVD激光頭組件中包括激光二極管,提供穩定的測量用光源的激光光源;以及分光鏡、穿透式光柵、光電傳感器、聚焦物鏡、四分之一波片等光學組件。光信號由光電傳感器轉換為電信號,光電傳感器輸出的電壓信號的強弱可得出入射光的光強度。本設計中所使用的DVD激光頭的內部傳感器由四片面積相同且光電形式也相同的光電傳感器所組成,被稱為四象限傳感器(Quadrant detector)。當光點打在檢測器上時,光點落在各檢測器上的能量是不相等的,因此信號輸出也不同,然后比較各檢測器的輸出,就可得知光點位置差。激光讀數頭就是利用四象限傳感器來檢測四個象限分別的感光強度,并且由后續的運算電路計算出來聚焦誤差信號(Focus Error Signal,即FES)。
DVD激光讀取頭的聚焦原理為像散法(Astigmatic Method)。像散是指光線經過像散透鏡,造成成像時橫向與縱向的放大率不同,由此會造成像點的失真。利用此像散特性作為測量依據,并結合感測組件四象限傳感器,共同工作,達到測量距離的目的。透鏡的垂直焦距與水平焦距不同,因此物體會偏離透鏡前焦平面的位置。當物體處于透鏡的正焦平面位置時,物理在四象限光傳感器上的成像光點呈現圓形(FES=0),當物理偏離透鏡的焦平面位置時,成像光點呈現橢圓變化,經信號處理,即對四象限傳感器的(A+C)-(B+D),失焦信號對失焦位移量的關系成一曲線,即所謂的S曲線。
DVD激光讀取頭的聚焦誤差信號(FES)的線形范圍為7μm左右,但實際應用時一般只用到其中焦點位置附近±1μm左右的線形范圍,在此范圍內,具有優異的線形度、高測量分辨率和高測量精度的特點。
2.基于干涉原理的光柵位移測量讀數系統原理
當光柵的柵距較小,相當于光波波長數量級時,光的衍射效果是十分明顯的,會由各級衍射光束之間相互干涉形成衍射型莫爾條紋。衍射型莫爾條紋同樣需要兩個光柵組成光柵副。一個作為主光柵,另一個作為指示光柵。相位光柵可以分為透射型光柵和反射型光柵兩種,相位光柵的測量系統根據使用不同類型的光柵有著不同的系統結構,總的來說可以分為多光柵測量系統和單光測量系統。
設計用的衍射光柵測量系統是采用兩個或者兩個以上的光柵對入射光進行多次衍射產生與被測運動成正比的條紋測量信號,這些測量方法都可以使用普通光源,例如本設計中的DVD激光作為測量用光源。在應用中,可以利用激光源的單色性和單光柵組成位移測量系統,這類測量系統結構相比較為簡單。同時這種光柵讀數測量方法一般精度較高,在精度要求較高的相位光柵測量系統中一般采用這種測量方法。
3.信號的處理方法
DVD激光頭輸出的信號為四象限傳感器的電壓信號。因此需要設計運算電路來進行后續的(A+C)-(B+D)的計算。以下為主要運算電路。
本設計主要的關鍵技術為光柵讀數頭信號處理技術。光柵讀數頭信號處理包括兩個部分:激光頭輸出信號的處理和正交信號的處理。激光頭四象限探測器輸出信號的高質量放大和濾波是設計成功關鍵。因此我們使用了如下圖的濾波設計,其使輸出的正余弦信號能夠準確對應被測光柵物理表面周期位置的變化。
而且其轉化精度的高低關系到后繼電路對信號的計數細分。讀數頭信號的質量受到光柵安裝、光路、電路以及使用環境的變化等多種因素的影響,信號的幅值、零點、相位差會發生波動,并伴有波形失真,從而給后繼的電子細分引入較大的誤差。因此要根據測量條件對電路進行精確調整,在保證不丟失有效測量信息的同時對信號進行實時處理,增強正交信號質量。
4.實驗結果和總結
將DVD觸頭放置在光柵尺對面,利用微調機構調整觸頭和光柵尺的相對位置,利用示波器來記錄輸出信號。在觸頭離光柵尺很遠或者很近的時候,都沒有信號的輸出。只有在一個固定的距離范圍內,信號才會有很敏感的信號的反應。這個距離就是觸頭的焦點距離,而范圍則是其的線性范圍。在敏感區域內,將觸頭沿著光柵尺的方向移動,可以明顯的看到周期性的波形信號。這是因為光柵尺的明暗條紋,在反射光線時所產生的效果,對于激光頭來說就是在不停的失焦和變焦。因此會根據光柵線距離產生周期性的信號。又因為光柵的線距是根據光柵決定的,是已知的。因此只要對周期進行計算,就可以精確得知光柵尺移動的距離。從而證明了,利用廉價的DVD觸頭的改裝,來得到可以進行高精度光柵讀數傳感器的想法是可行的。而且這種測量方法不僅精度高,同時節省成本,符合目前工業趨勢的需要。 [科]
【參考文獻】
[1]唐文彥.傳感器[M].北京:機械工業出版社.2006.
[2]孫長庫,葉聲華.激光測量技術[M].天津:天津大學出版社.2001.
例1李明把游碼撥到標尺左邊的0刻線處,調節平衡螺母,使橫梁平衡.他用該天平稱量一鐵塊的質量.把鐵塊放在左盤,右盤放35克砝碼,又把游碼向右撥到0.5克刻線處,天平平衡.鐵塊的質量是多少?
解用天平稱量物體質量時,多數與該題情況相同.在標尺上向右移動游碼,相當于往右盤加砝碼.本題中游碼向右移動的刻度為0.5克-0=0.5克,相當于往右盤中加了0.5克的砝碼,因此,右盤中砝碼的質量可視為35克+0.5克=35.5克.所以,鐵塊的質量為35.5克.若未將游碼撥到0刻線處就調節天平,使橫梁平衡,用該天平稱量時,物體的質量該如何確定呢?
例2張華調節天平,使橫梁平衡后,發現游碼在標尺的0.2克刻線處.他用該天平要測量一石塊的質量,把石塊放在左盤,右盤放入52克砝碼后,又把游碼向右移到0.6克刻線處,天平平衡.則被稱石塊的質量是多少?若把游碼向左撥到0.1克刻線處天平平衡,則被稱石塊的質量又是多少?
解若游碼仍在0.2克刻線處,右盤放52克砝碼,天平能夠平衡,則被稱石塊的質量為52克.
當游碼只有向右移動0.6克-0.2克=0.4克的刻度數時,天平才恢復平衡,就相當于往右盤又加了0.4克砝碼,因此,石塊的質量為52克+0.4克=52.4克.
若把游碼向左移到0.1克刻線處,游碼向左移動刻度數為0.2克-0.1克=0.1克,這相當于往左盤加0.1克砝碼后天平恢復平衡.因此,m石+0.1克=52克,則石塊的質量應為51.9克.
根據多數人習慣使用右手和0刻線在標尺左端的特點,物體放在左盤,右盤放砝碼較方便.如果把物體放在右盤,砝碼放在左盤,同時使用游碼并且0刻線在標尺左端時,被稱物體的質量又如何確定呢?
例3王芳調節天平,把游碼移到標尺左端0刻線處,使橫梁平衡.她用該天平測量一木塊質量,但她把木塊放在右盤中,在左盤中放入38克砝碼,又把游碼向右移到標尺0.4克刻線處,天平平衡.該木塊的質量是多少?
解若不用游碼天平平衡,則右盤里木塊的質量等于左盤里砝碼的質量,即為38克.該題中游碼向右移動了0.4克的刻度,相當于再往右盤加0.4克砝碼天平可恢復平衡.因此,右盤物體的總質量可視為m木+0.4克.所以,m木+0.4克=38克,木塊的質量m木=37.6克.
例4劉磊調節天平,使橫梁平衡后,游碼在標尺0.7克刻線處.他用該天平稱量一物體的質量,把物體放在右盤,左盤放30克砝碼,又把游碼向右移到0.9克刻線處,天平恢復平衡,被稱物體的質量是多少?若把游碼向左移到0.1克刻線處,天平恢復平衡,被稱物體的質量是多少?
分析若游碼位置不動時,左盤放入30克砝碼,天平平衡,物體的質量應為30克.
當游碼向右移動0.9克-0.7克=0.2克刻度時,右盤中物體的質量可視為m物+0.2克=30
克,則物體的質量m物=29.8克.
方法一:累積法
①例如:測量物理課本的每一張紙的厚度,可首先測出物理課本100張紙的總厚度為L,每一張紙的厚度L1=L/100。這種方法也適用于用天平測量一枚大頭針的質量。例如:用天平測出100枚大頭針的總質量m,一枚大頭針的質量m1= m /100。
②又如:測量細金屬絲的直徑如圖1
先把細金屬絲緊密排繞鉛筆桿上n圈,用刻度尺測出n圈的 總長度為L,細金屬絲的直徑D=L/n。
方法二:化曲為直。
a.例如,測量地圖上兩城市的鐵路線長,可用一根柔軟的彈性不大的棉線,讓棉線與鐵路線重合,記下起點和終點的位置,把棉線拉直用刻度尺測出棉線長即為兩城市的鐵路線長,這種方法還可用于測量一元硬幣的周長,圓柱體底面周長球體的周長等。
b.用刻度尺和三角板測量乒乓球的直徑或圓錐體的高及硬幣的直徑。
①用刻度尺和三角板測量乒乓球的直徑。如圖2,
②用刻度尺和三角板測量圓錐體的高如圖3,
③用刻度尺和兩塊三角板測量一元硬幣的直徑如圖4。
方法三:滾圓法。
①測量跑道的長,用已知周長(方法二測)為a的輪子,沿著跑道滾動,數出滾動圈數為n,跑道長L=na。
②測量一元硬幣的周長。在硬幣上做記號,讓硬幣在刻度尺上滾動一周,可直接讀出硬幣的周長。
學生們按照以上不同的特殊方法,測定不便直接測量的物體長度。既鞏固了刻度尺的使用方法,又掌握了長度測量的特殊方法。這樣大大激發了學生們的學習興趣,培養了他們解決實際問題的能力。
一、輪子法
例、用刻度尺測量運動場跑道的長度。
分析:等量代替法適合于長度較短的曲線,而測跑道的長度就要用輪子法來測量。
測量:準備一個輪子,先測出輪子的周長,再用輪子沿跑道滾一周,數出輪子轉過的圈數,則跑道的長度=輪子的周長×圈數。汽車就是利用這個道理來記錄行程。
二、取樣法
例、用刻度尺測量一大卷金屬絲的長度(均勻粗細)。
分析:用刻度尺直接測量這一大卷金屬絲的長度即費時又費力,而測質量比較簡捷,因此我們要尋找長度和質量之間的關系,利用這個關系來實現難測量的測量。為了找出這兩個量之間的關系,就需要對被測對象進行“取樣”。
測量:先測出這一大卷金屬絲的總質量M,再取出一小段金屬絲,測出長度l和它的質量m,便可利用取樣所得的關系,計算出這一大卷金屬絲的長度L=Ml/m。
三、使用刻度尺測量長度應做到“五要”
一要根據被測物體的實際情況和所要達到的測量準確程度,選擇適當的測量工具,例如,要測量桌面的長度,只需估讀到毫米,可選用最小刻度是厘米的刻度尺;要安裝窗玻璃,需準確讀到毫米,就應選用最小刻度是毫米的鋼板尺或者鋼卷尺等。此外,工廠中或實驗室中還有用“游標卡尺”和“千分尺”即螺旋測微器來精確測量的。
二要根據被測物體的特點,選擇適當的測量方法。用刻度尺測量物體的長度,有“基本測量法”和“特殊測量法”。例如,欲測物理課本的長或寬,就可用刻度尺對它進行直接測量,這種方法是基本測量法,還有一些情況,不能直接用刻度尺測量,而需用刻度尺對物體的長度進行間接測量,或利用特殊工具進行測量,這種方法,是特殊測量法,例如,欲測圓錐體的高或墨水瓶的高,則要用三角板和刻度尺配合測量;欲測曲線的長度,則先用棉線量出曲線的長度,然后再用刻度尺測量棉線的長,就是曲線的長度(化曲為直測量法);將圓紙板在曲線上滾動,記下始點、終點和圈數,測出圓紙板的周長,就可算出這條曲線的長度(滾輪測量法);欲測出教科書每頁紙的厚度,可將教科書壓緊,測出書的厚度就可算出每頁紙的厚度(積累測量法),等等,這些都屬于特殊測量法。
三要能正確地讀數,測量時,刻度尺刻度的一面要緊靠被測物體,并且不要歪斜;讀數時,視線與尺面刻度的一邊要垂直,不要偏左、偏右,也不要偏高、偏低,要能根據刻度尺的最小刻度,正確讀出測量結果的準確值和估計值。
魯迅先生從小認真學習。少年時,在江南水師學堂讀書,第一學期成績優異,學校獎給他一枚金質獎章。他立即拿到南京鼓樓街頭賣掉,然后買了幾本書,又買了一串紅辣椒。每當晚上寒冷時,夜讀難耐,他便摘下一顆辣椒,放在嘴里嚼著,直辣得額頭冒汗。他就用這種辦法驅寒堅持讀書。由于苦讀書,后來終于成為我國著名的文學家。
2、楊振寧的“滲透”讀書法
楊振寧教授認為:既然知識是互相滲透和擴展的,掌握知識的方法也應該與此相適應。
當我們專心學習一門課程或潛心鉆研一個課題時,如果有意識地把智慧的觸角伸向鄰近的知識領域,必然別有一番意境。在那些熟悉的知識鏈條中的一環,則很有可能得到意想不到的新發現。
對于那些相關專業的書籍,如果時間和精力允許,不妨拿來讀一讀,暫弄不懂也沒關系,一些有價值的啟示,也許正產生于半通之中。采用滲透性學習方法,會使我們的視野開闊,思路活躍,大力提高學習的效率。
3、讀書名言:
(1)三更燈火五更雞,正是男兒讀書時。黑發不知勤學早,白首方悔讀書遲。
——顏真卿
(2)性癡,則其志凝:故書癡者文必工,藝癡者技必良。——世之落拓而無成者,皆自謂不癡者也。
——蒲松齡《阿寶》
(3)書富如入海,百貨皆有。人之精力,不能兼收盡取,但得春所欲求者爾。故愿學者每次作一意求之。
——蘇軾《東坡文集事略》
(4)看文字須大段精彩看,聳起精神,豎起筋骨,不要困,如有刀劍在后一般。就一段中須要透,擊其首則尾應,擊其尾則首應,方始是。不可按冊子便在,掩了冊子便忘。
——朱熹《朱子語類大全》
【關鍵詞】接地網;特性參數;測試方法
1.引言
阿里過渡電源是華能集團公司繼建成拉薩過渡電源后的又一項目。該工程由中國葛洲壩集團西南分公司中標承建總承包施工,4臺2500千瓦柴油發電空冷機組傲然矗立在阿里獅泉河鎮廣袤荒蕪的黃土地上,雪域高原的這一創舉,展現了葛洲壩水電鐵軍風采。
過渡電源接地網由主廠房接地網、綜合水池接地網、綜合水泵房接地網、燃油泵房接地網、含油污水處理車間接地網和兩口深水井接地等部分組成。整個接地網共敷設接地扁鐵3500m,埋設接地模塊150個,打下鋼樁50根,接地網總面積約為6190㎡,最大對角線長度為112m。過渡電源對接地網的接地電阻、接觸電勢、跨步電勢、接觸電壓、跨步電壓等接地特性參數進行了的測試。
2.三維地網與測試原理
2.1 接地電阻的測量
現在很多發、變電工程占地面積小,電阻率高,使接地電阻達不到規程要求的標準,最簡單的解決辦法就是把地網面積擴大,或增設垂直接地極,這是個十分有效的辦法。但對接地網的特性參數、尤其是接地電阻的測量仍然具有一定的困惑,實事上,城市中建筑物的密度很大,地下管網很多,鋼筋混凝土建筑物的接地網接地電阻的測量實際上很難測準,因為接地電阻測量的拉線距離必須大于接地網直徑的4~5倍,這一點很難做到。使得接地電阻的測量是在接地網的網眼中進行的,這與接地電阻的定義是不一致的,其測量的結果與實際值偏差較大,所測結果一般偏小。盡管現在廣泛采用了高頻接地電阻測量儀和脈沖接地電阻測量儀,所測接地電阻與工頻接地電阻是不同的,因為它沒有標準定義下的接地電阻意義。
測量接地電阻的方法很多,過渡電源對接地網的接地電阻測試采用的方法是三極法,直線三極法接地電阻測量方法簡單,數據可靠性較直線三角法和四極法等測試方法要好,而且穩定性高,目前在現場廣泛使用。其測試接線原理圖如圖1所示。
為了便于分析簡化計算,把整個接地網視為半球形,設Rg為球半徑(m),流入大地的電流為I(A),則:
圖1 三極法測接地電阻的接線原理
在距球心為x(m)處球面上電流密度為: (A/m2)
根據電場強度
(v/m)
ρ:土壤電阻率(Ω·m)
則距球心x(x≥Rg)處所具有的電位為:
(V)
因此電極1使1、2之間所呈現的電位差為:
(V)
電極3使1、2之間所呈現的電位差為:
U1、U2之間的總電位差為:
則U1、U2之間呈現的電阻Rg為:
而接地網的接地電阻實際等于:
一般說來,在低土壤電阻率地區修建發、變電工程時的接地裝置僅在周邊敷設水平接地網,其接地電阻值很容易滿足規范要求。但在高土壤電阻率地區修建發、變電工程時的接地裝置,僅采用水平接地網就很難滿足接地規范的要求。特別是在擴大地網面積或外引接地有困難的情況下,如果地中深層有低土壤電阻率區域,尤其在有地下含水層或含低土壤電阻率的地方,入地電流可以經深井接地極,通過水層或低電阻率物質散流,能有效降低整個接地系統的接地電阻,往往在水平地網四周增設垂直接地極。同時土壤越深土壤電阻率不受季節和氣候條件的影響使接地系統的性能更加穩定。因此三維地網除了降阻以外還可以克服場地窄小而不便用常規的水平敷設接地極的缺點,這在山區高土壤電阻率的地方更是一種行之有效的接地方法。過渡電源地處海拔約4300米左右,屬高電阻率土壤,接地網中的接地模塊、鋼樁、深水井等是三維地網的典型應用。
決定垂直接地體最佳深度,應考慮到三維地網的因素,所謂三維地網是指接地體的埋設深度與接地網的等值半徑處于同一數量級的接地網。在可能的范圍內埋設深度應盡可能取最大值,但并不是埋設深度越深越好,如果把垂直接地體近似為半球接地體,其電阻為:
R=ρ/2πr=ρ/2πL
式中:ρ為土壤電阻率;L為垂直接地體的埋設深度。從式中可見,R與L成反比,為使R減小,L越大越好,但對上式偏微分:R/L=-ρ/2πL2可以得出,隨著L的增大,降阻率R/L與L2成反比下降,就是當增大L到一定程度后,基本上呈飽和狀態,降阻率已趨近于零。有關權威機構從深層接地極是否能夠改善電流分布出發,研究深層垂直接地極的電位分布和溢流密度的計算方法,計算和比較了深層接地極在不同埋深時引起的地表電位大小,得出的結論是,接地極的埋深至多對接地極附近的土地表面電位有較大的影響,而對遠方的電位影響不大。通過一個實際的500kV電網的仿真,說明直流電流在交流電網中的分布受埋深的影響很小,通過深埋接地極無法有效地解決直流偏磁問題。因此垂直接地極的埋設深度并不越深越好,通常按地質情況來確定,一般為2.5~5.0米之間,雖然理論上應盡可能使垂直接地極的埋設深度接近于水平接地網的等值半徑,但這樣會造成很大的施工成本。
欲使測量的接地電阻Rg與接地網的實際電阻R兩者是相等的,則必須有:
設 ,
則有
即
得 (負根舍去)
上述分析過程表明,如果電流極置于非無窮遠處,則電壓極將對電流極與被測接地網兩者之間進行黃金分割,即放在距接地網0.618處,就可測得接地網的真實接地電阻。
事實上,一般將電流極與電壓極布置成一直線,電流極與接地網邊緣之間的距離d13為接地網最大對角線D的4~5倍,電壓極到接地網的距離d12約為d13的50%~60%即可。
2.2 接觸電壓及跨步電壓的測量
在電氣安全技術中是以站立在離漏電設備水平方向0.8m的人,手觸及漏電設備外殼距地面1.8m處時,其手與腳兩點間的電位差為接觸電壓計算值。接觸電勢是當接地短路電流流過接地裝置時,大地表面形成分布電位,在地面上離電力設備的水平距離為0.8m處(模擬人腳的金屬板),沿設備外殼、構架或墻壁離地的垂直距離為1.8m處的兩點之間的電位差;接觸電壓是指人接觸上述兩點時所承受的電壓。
電氣設備發生接地故障時,在散流區(電位分布區)行走的人,其兩腳處于不同的電位,兩腳之間(一般人的跨步約為0.8m)的電位差稱為跨步電壓。跨步電勢是指當接地短路電流流過接地裝置時,在地面上水平距離為0.8m的兩點指點的電位差;跨步電壓是指人體兩腳接觸上述兩點時所承受的電壓。
如需測量接觸電壓和跨步電壓,可根據下圖進行測量
圖2 接觸電壓和跨步電壓測量原理
圖2中,S為電力設備架構,在測量中為測量點A、B、C、D、E點;V1和V2為高
輸入阻抗電壓表;P為模擬人腳的金屬板;Rm為模擬人體的電阻;G為接地裝置;C為測量用電流極。
由圖2,根據,,及,可以分別推導出如下公式:
接觸電勢Ej
接觸電壓Uj
跨步電勢Ek
跨步電壓Uk
式中:Ej,Ek為接觸電勢和跨步電勢;Uj,Uk為接觸電壓和跨步電壓;RP為人一個腳的接地電阻;Rm為模擬人體的電阻(1500Ω)。
3.測試方法
3.1 接地網接地電阻的測量
采用工頻電流電壓法(三線法)進行測量。測量接線如圖所示,每個電壓極測量三次,再取平均值,即:R=(R1+R2+R3)/3。通過比較最小的平均值即為本次接地電阻實測值。
在進行測量時,采用50㎜2橡皮絕緣多股銅芯軟電纜作為電流測試線,10㎜2橡皮絕緣多股銅芯軟電纜作為電壓測試線,用L80×8㎜角鋼作為電壓探針樁。為了安全起見,測試加壓電源的電壓選擇70~75V,估計被測接地網的接地電阻值在1~2Ω之間,那么測試最大電源容量在4kW左右,故選擇BX1-500型交流弧焊機作為加壓電源是完全可以滿足要求的。同時準備6kVA試驗調壓器及3臺2kVA行燈變壓器作為后備加壓電源。如圖3所示。
圖3 工頻電流電壓法接線
3.2 接觸電勢、跨步電勢、接觸電壓和跨步電壓的測量
接觸電勢、跨步電勢、接觸電壓和跨步電壓的測量與接地網接地電阻同時進行,共分5個測量點進行。步驟如下:
(1)按照接觸電壓和跨步電壓測量原理圖配線,測量用電流極采用接地網接地電阻測量用電流極;模擬人腳的金屬板采用0.125m×0.25m的長方形鋼板,在放置金屬塊是為使金屬塊良好接地,應先將地面平整好后使用調和好的降阻劑敷設在地面上后再敷設金屬塊,并在金屬板上放置15kg的配重塊,試驗過程中應注意保持地面的濕度;模擬人體的電阻采用0~5000Ω的滑線變阻器,在接線時調整為1500Ω即可。
(2)接觸電勢、跨步電勢的測量:確認接線正確后,取下并聯在電壓表V1和V2上的電阻Rm后,開始施加電流。電流值應盡可能的升高,電流值應>20A。在電流穩定后讀取電壓表V1和V2的值,V1的讀數值即為接觸電勢,V2的讀數值即為跨步電勢。
(3)接觸電壓、跨步電壓的測量:完成接觸電勢和跨步電勢的測量后,降電流。將電阻Rm恢復接線,檢查接線正確后,開始施加電流。電流值應盡可能的升高,電流值應>20A。在電流穩定后讀取電壓表V1和V2的值,V1的讀數值即為接觸電壓,V2的讀數值即為跨步電壓。
(4)通過測得的接觸電壓和跨步電壓,可根據如下公式推斷出,當通過接地裝置入地的最大短路電流值為Imax時,對應的接觸電壓和跨步電壓的最大值。
式中:Ujmax為接觸電壓最大值;Ukmax為跨步電壓最大值;Imax為短路電流最大值,設計提供的過渡電源工程三相短路沖擊電流峰值為34.41kA;Uj為實測接觸電壓;Uk為實測跨步電壓;I為測量時的實際輸入電流。
4.現場布置
(1)接地網的測試點位置選擇。因為過渡電源接地網處于阿里35kV變電站及多處建筑物中,為避免建筑物中的金屬接地體對測量結果的影響,測量點選擇在廠區接地網中的接地井及接地網4個邊角處,共計5個測量點,同時為測量避雷針的接地電阻分別在1#和2#避雷針旁加設兩個測量點。如圖4所示。
圖4 測量點布置
在測量點處用2m角鋼與測試點接地扁鐵連接,并垂直于地面豎立,作為接觸電勢和接觸電壓的測量點。
(2)電流極位置的選擇及布置。電流極的選擇應沿上述5個測試點向各自不同方向延伸,距測試點560m處;并列打入4跟3m深L80×8㎜角鋼作為試驗電流極。
(3)電壓極位置的選擇及布置。電壓極沿每個測試點向電流極延伸至252m、280m、308m、336m、364m處分別打入3m深L80×8㎜角鋼作為試驗電壓極。同時應注意電流極、電壓極的打入深度應在凍土層以下打入,即應在1.5m土層以下打入。在電流極、電壓極打入過程中應灌入降阻劑,從而使電流極、電壓極與土壤良好接觸,端頭露出地面150—200mm以便連接引線。
(4)電流線、電壓線的布置。電流線由測試點向電流極直線布置,電壓線由測試點向電壓極直線布置,在布置電壓線時為避免與電流線之間發生互感干擾,應與電流線相隔至少5m平行布置。
5.結束語
為了確保接地電阻測試工作的順利進行,過渡電源成立了專門的接地電阻測試小組,在測試過程中,現場實行統一指揮、統一調度。為使得整個測試工作有序開展,現場應做到:
(1)電纜連接應可靠,絕緣必須滿足質量要求;(2)試驗前應認真檢查,保證接線準確無誤;(3)試驗過程中嚴禁電流互感器二次側開路;(4)試驗過程中嚴禁周邊進行電焊施工,盡量排除一切干擾因素,以免對測試結果造成影響;(5)電流表和電壓表在測試時應同時讀數,并作好相對應的記錄;(6)試驗周圍設置安全標志,無關人員不得入內。
在工頻條件下,盡管接地網可以近似地看成是一個等位體,但在大型接地網中,接地體本身阻抗會引起地網電位分布不均勻,因此,分析所得的測試結果時應對接地網中的電流分布規律有較全面的了解。
參考文獻
[1]劉晉,陳鵬云.接地裝置特性參數測量導則[J].華中電力,2006(5):33-34.
梁超
讀書既是一種愛好也是一種習慣,愛好很大程度上是出于天性,而習慣多成于后天,很多人天性喜歡書,也有很多人出于各種需要而培養自己喜歡書。來到勁剛后發現很多人經常在公司報紙上交流讀書心得,我讀書亦多年,不妨也表達一些我自己長期閱讀的一些心得與方法與各位同仁交流共勉。
先說讀書心得吧。我認為做任何一件事的動機都是出于自己的價值觀,做事之前顯意識或者潛意識都在衡量著此事可為不可為,讀書也一樣,有人覺得讀書是一種學習有人覺得是一種享受,基于目的不同那么對書的質量也就有了不同的要求。古代文學家劉向說,書猶藥也,可以治愚。人的腦袋和身體一樣,肯定偶有不適,那么就要對癥下藥,腦袋里面哪個地方出問題了就要用哪些書來醫治。東方朔曾經很自豪地形容自己“學習三冬,文史足用”,就是說,我堅持鍛煉了三年身體基本上夠我日常消耗了,可見,即使是圣人,五體不勤的情況下也要開卷有益,先把腦袋給充實了。很多人對書有過不同的比喻,無論是階梯也好還是糧食也好,書在推動人類智慧進步的進程中起著不可或缺的作用,書已經作為一種重要的思想工具在不同的朝代不同的階級不同的人群中發揮著它最大的作用,這種作用不單單是對人的精神上的陶冶,也是對人在實踐活動中的一種指導。李敖在談自己的讀書心得時說到,書不是用來看的,而是用來參考的,這樣才能實現書的最大價值。讀書不是在完成某項工作指標,而是提高自己的工作指導水平,要不腦袋里面即使藏著一個圖書館恐怕也起不了多大作用。
讀完書一定要派上用場才能顯示出讀書的價值,如果所讀的書不能成為引導自己言行的路標那么即使是讀再多的書也收效甚微。也許有人問怎么才能將書本知識轉化為自己的日常用品呢,如果能在腦袋裝個轉換變頻器就好了。我認為文字和思想的協調是一個很重要的中轉站,思想做底子,讀書做形式,將讀書作為一種積累思想的行為,然后將這種行為在言行中表達出來,通過日積月累的修煉,個人在自己的價值觀、人生觀、世界觀方面自然會有很大程度的提高。讀一本書,必須先要辨明它是不是一本好書,盡信書不如無書,可是如果不信書那不如不讀書。很多人都有自己的一套人生觀,但是很可能由于個人的知識深度、見識廣度、總結寬度不夠而顯得自己的人生觀比較凌亂而不夠系統,要將自己的思想系統建立起來就要博取眾長,通過思想磨合以及實踐試用取精華去糟粕,然后才能做到集大成,形成自己的一套系統的可使用的理論基礎,最終達到思想與實踐的高度統一。
自古大成者必不離書,而大氣之人也必出口成章,字字珠璣,這些都是通過長期的讀書積累起來的,郭沫若說“讀書不在三更鼓,功只怕一曝十寒”。讀書貴在堅持,貴在有恒心,這個是很重要的讀書態度,但是讀書也要得法才能在有限的時間里面攝取得更多。下面也就讀書方法來說說自己的心得。
第一,讀書不挑書。正如要使身體營養均衡就不要挑食,挑食之人必定臉如菜色——即使他從來不吃青菜。古人開卷有益,證明每本書必定有它的營養價值所在的,如果我們拿到一本書連書本目錄都沒看就貿貿然認為此書沒什么價值而扔到一邊了,那么很可能就浪費了一本好書。但是去到圖書館看到四周都是書總也不能全部都讀完吧,所以首先讀書一定要注重速度。讀書一個重要的竅門就是一目十行或者雙目二十行,書一打開就要迅速找到重要的部分,要抓住關鍵字。除了很少一部分的作家能做到字字珠璣行行經典外,大部分作家其實都是在總結或者傳達一個大家都深諳熟悉的詞語,然后為了烘托那個關鍵詞語而進行大段大段的映襯式描述,繞了一大圈又兜路回來,繞得好就是意識流,繞得不好就是流水賬碼字數騙稿費。其次,選擇書需要有判斷力需要智慧。一本書給人的第一印象就是書的裝訂好不好,作者是誰,是否認識,作者一向的價值立場是什么等等,這些選擇性的判斷也很能左右一本書到底能不能給自己帶來某種程度的益處,如果花太多時間去鉆研那些同自己價值觀沖突很大的,作者也是一個超級庸才的人,那么再繼續深入閱讀大可不必。以前我很喜歡周末去泡圖書館,每次去圖書館首先拿十本書在桌面,然后每本書迅速閱讀三十頁,三十頁后如果還不能看出感覺的話才會將該書槍斃掉放回原處,如果三十頁后覺得書還不錯就會借閱回去花一兩周左右去認真研讀。我覺得這樣讀書才能涉獵得更廣,接觸的學識范圍也更寬。蘇軾說自己識遍天下字,讀盡人間書,其實不然,他也沒有那么多時間去看完天下的所有書,但是他眼睛看到的書肯定比一般人都多,只是很多庸書被他淘汰掉了,剩下的好書他都刻苦研讀。我比較喜歡東方朔說的“學習三冬,文史足用”,利用三年的時間找出好書認真研讀,足夠自己用很長時間了。
第二就是關于書的價值判斷。我從小有個比較不好的壞習慣,就是一拿到書后第一遍就先認認真真看,一遍過后會產生很多問題,但是在第二遍的時候我不會去從書本找出答案來解答自己的疑問,而是自己想方設法去找自己的答案來懷疑原作的觀點,所以一直看書都是抱著“順應但不順從”的態度去看,順應就是順應作者的宏觀寫作架構和寫作思路,不順從就是對于作者微觀的觀點不會一一茍同。每個人都有自己的立場、知識層面和自己的生活圈子,不是所有的作者都能行萬里路去深切體會他自己筆下的每一句話的,他能寫出華章,但是很可能每天都是呆在屋子里宅著從不深入群眾,即使是屬于自己的寫作觀點也沒有實際操作過,而他們的作品又被很多人傳讀,既然每個人的生活經歷都不同,那么對于同一句話也沒必要以某種固有的解析去理解了。所以我說讀書要注重“順應但不順從”,在閱讀中思考,找出屬于自己的思想,不可盡信書。這樣既能認清楚該書的價值所在,也能培養起屬于自己的價值判斷標準。
數學老師的示范閱讀的應該是學生的表率。因為小學生具有很強的模仿力,老師的示范閱讀直接影響著學生數學語言的表述能力。這就要求老師不斷提高自身的閱讀水平,通過老師閱讀的示范作用,對學生的初步邏輯思維能力的形成施以良好的影響。而老師如今的課堂,多數老師習慣把題目一出示,然后指名讀題或者自己直接泛讀一遍,緊接著就開始讓學生“開工”。古語云:“書讀百遍,其義自見”,身為老師給學生的示范只停留在讀一遍題目,又怎么能期待老師的學生認真讀題呢?老師不能因為自己已充分理解了就認為學生也熟悉了。如果老師在每次讀題時能讀兩遍、三遍,指導學生來閱讀,那么學生對閱讀也會更加關注。如在《圓柱的認識》一課中,對“圓柱的兩個底面是完全相同的兩個圓”這句話的理解,通過閱讀先抓住“完全相同”這個關鍵詞,又通過與“面積相同”、“形狀相同”等知識的比較后就真正地理解圓柱的概念。
二、課內課外,雙劍合璧
老師要努力創造機會讓學生閱讀。在課堂上要讓學生充分地讀,在課外也要讓學生盡情地讀。課內閱讀以讀圖、讀符號為主,課外閱讀應以游戲為主,不帶任何任務,自由的閱讀、自在的游戲。
1.課上讀什么
(1)提供各種形式的閱讀材料,培養學生的閱讀能力。
在教學中,凡是學生通過閱讀能夠讀得出的問題一定讓學生自己讀;在教學中,可以提供充分的觀察材料,如板書、演示、圖形、實物等,引導學生按一定的順序,有目的、有計劃地觀察、比較、思考,在觀察感知中積極思維,并讓學生用清晰的數學語言有條理地敘述觀察過程,不僅能反映學生思維的正確性,掌握知識的程度,而且有利于培養學生的閱讀表達能力,并能促進感知有效地轉變為內部的智力活動,達到深化理解知識的目的。
(2)提供綜合信息的材料,培養學生的閱讀能力。
例如:蘇教版四年級上冊除法的教學中,主題圖的呈現一般是圖文并茂的,有時候只是一個相關的條件,而其他的條件則在圖中,需要學生的閱讀才能獲得。學生要從主題圖中“讀”出數據信息,那么在此過程中,學生閱讀的不僅僅是數字信息、文字信息,更重要的是以圖文形式呈現的綜合信息,是為解決問題服務的。
又如:學習“兩點之間線段最短”聯系生活中的走近路、認識比時聯系黃金分割點;數學史上有著名的祖沖之、華羅庚…… 學生運用相關知識在閱讀、交流、討論中明白了“閱讀材料”里的故事,在故事中找出解決問題的策略,培養學生思維的嚴密性。
2.課外讀什么
心理學家皮亞杰指出:“兒童是在周圍環境的影響下,通過主客體的交互作用,獲得心理發展的。”適宜的物質和心理環境,能激發兒童學習的欲望,增強其主動探究的意識,并促進自身發展。因此,老師要留給學生自由閱讀數學的時間和空間,提供一些有效的數學閱讀材料,讓學生在多種形式的數學閱讀中,抽象與形象自然地融合,數學與生活的自然融合,促進學科與學科之間的整合、融通。
例如,學習“年、月、日”之后,讓學生多方搜集資料,動手制作了當年的年歷卡;學習了“千米和噸”之后,結合書后的“你知道嗎?”,讓學生上網查找我國測量工具不斷變革的材料,制作成豐富多彩的數學小報。
總之,創設良好的閱讀環境,開拓學生的數學視野。拓寬閱讀內容,培養學生良好的閱讀習慣,可以有效地提高學生的閱讀能力。
三、細化要求,教給方法
1.激發興趣,以“疑”導讀。
美國心理學家布魯納講:“學習的最好刺激乃是對所學材料的興趣。”興趣是最好的老師。激發學生數學閱讀的興趣。就是帶著問題讀,在閱讀中發現問題、提出問題。數學課本上的概念、規律等語言簡練、敘述嚴謹,對學生來講比較枯燥,不易理解。老師在提出讀的要求之前,要先讓學生明白什么原因讀,要解決什么問題。學生只有明白了讀的原因后,才會帶著問題去讀,有意識地在讀的過程中尋找問題的答案,而不是盲目地莫名其妙地讀書。只有老師經常這樣訓練,學生才能慢慢地形成“在讀的過程中思考”的良好習慣,而不致于常常機械地朗讀。
2.手腦并用, 以“動”帶讀。
數學閱讀理解有著自己的特殊性,重在理解領會,而實現領會目的的行為之一就是“內部語言轉化”,即把閱讀的內容轉化為易于接受的語言形式。數學中的語言常常非常簡潔,一些數學概念、數量關系通常是隱藏的、含蓄的。老師可以邊讀邊做一做、畫一畫、寫一寫。例如把一個圓分成若干相等的扇形,拼成近似的長方形,周長增加了6厘米,求長方形的面積。解決這個問題時先讓學生邊讀邊畫圖,在操作的過程中,語言文字轉化成直觀形象的示意圖,學生很快就能發現增加了兩條半徑,問題很快迎刃而解。
3.多樣表述,以“思”促讀。
語言的靈活性就是從不同的角度來表述問題的能力,也是智力活動靈活程度的體現。在教學中,老師要經常有意識地訓練學生從不同角度分析同一問題,這樣便于學生掌握解題方法,提高解決問題的能力。利用各種變化,使概念的本質特征更為突出。從不同的角度和不同方面突出事物的本質特性,做到“形變質不變”,使學生的思維一次又一次地在變化中被激活,同時數學概念也一次比一次清晰。
4.咬文嚼字,以“辨”明讀。
在解決問題的教學中,關鍵字詞的講解必須準確、透徹,要注重對“各”、“分別”、“占”、“相當于”等詞義的處理。在低年級教學解決問題的教學中,要引導學生去咬文嚼字,像“一共”、“剩下”、“飛走了”、“又來了”等詞,讓孩子們圈起來,并讓他們想象題中相應的情景,描述情景后,又列式計算。如: “小紅家一個人每月大約產生37千克垃圾,三口人每月大約產生多少千克垃圾?一個人每天大約產生多少垃圾?三個人每年大約產生多少垃圾?”題中的“每月”、“每天”、“每年”要讓學生認真分析、比較,要求學生嚼透關鍵詞后去找對應量,又進行合理地解答。在教學過程中,老師要善于引導學生推敲語言文字的關鍵詞句,明確關鍵詞句之間的依存和制約關系,讓孩子學會咬文嚼字,斟酌語言文字的含義。
(一)巧誦兒歌
兒歌傳承了中華民族文化的精髓,是燦爛的中華文化的體現,能純凈人的心靈,豐富人的生命。賦予孩子一個詩意的童年,有利于提升兒童的人文素養,有益于他們汲取中華文化的智慧,培植熱愛漢語言文字的情感。一年級語文課文內容,基本上以兒歌為主,形象生動、語言優美、節奏感強。教師不必過度地剖析講解,深挖微言大義,不要把簡單的課文復雜化。對這樣的課文,最好的方式就是直接用清脆的朗誦去體驗,直接用心靈感受其趣味與韻律。如《四季》是一首充滿趣味的兒歌,通過對草芽、荷葉、谷穗和雪人這四種典型事物的描述,表現四季的特征。全文采用了擬人的手法、排比的形式,語言親切、生動,讀起來瑯瑯上口,能喚起學生對生活的熱愛。學生剛剛學完拼音不久,有了一定的拼讀能力,因此在教學時,我先讓學生試著在拼音老師的幫助下自己讀通課文,不會的地方用橫線畫下來,找旁邊的小伙伴幫忙,再請一些學生當小老師帶讀句子。在學生基本能夠讀通課文的基礎上,我充分利用四幅色彩明麗、形象生動的插圖,引導學生邊觀察圖邊想象情境,接著分角色表演讀課文。先指名學生扮演草芽、小鳥、荷葉、青蛙、谷穗、雪人,每句話的一、二行大家讀,第三行分別由扮演草芽、荷葉、谷穗、雪人的學生讀。這樣,以個人為單位分角色朗讀后,再以小組為單位分角色朗讀及師生分角色朗讀。每個演員都盡情地發揮、表演起來。每次讀到“我是春天”“我是夏天”“我是秋天”“我就是冬天”這樣的精彩句子,學生們都會情不自禁地提高嗓音,滿臉欣喜,這就是智慧的靈光碰撞的結果。通過這樣反復朗讀,學生不僅理解了課文,培養了語感,還充分感受到大自然的美。
(二)巧讀童話故事
一年級的語文教材中有很多童話故事,故事性強、生動形象、富有趣味,往往巧妙地蘊含著教育意義。在教學中,老師要避免單調枯燥的講解,要重視朗讀的指導,要在學生正確、流利的朗讀基礎上,指導學生讀出感情,自悟、自得故事的主旨。讓學生在讀中感悟文章內容,在讀中受教育。如教學《兩只小獅子》這篇童話故事,對于文中兩只小獅子不同的表現,先讓學生觀察第一幅圖,再從文中找出相應的句子,利用男女生分讀、小組分讀等方式讓學生加強理解。學生就很容易理解了一只獅子勤勞刻苦,另一只獅子懶洋洋。在懶獅子和小樹的對話中,小樹疑問的語氣,懶獅子慢吞吞的語氣、自得的語氣,獅子媽媽耐心教導的語氣,通過老師范讀、指名學生讀、賽讀、分角色讀等讀評的方式,學生基本能感悟到懶獅子不學本領的原因,也明白獅子媽媽話中的道理———應該從小學習生活的本領,不能依賴父母。這樣,潛移默化地對學生進行思想品德教育,促進了學生良好個性的形成。
二、巧置閱讀,提高成效
優秀的中外兒童文學作品描述了豐富多彩的世界,承載了人類最為豐富的精神文化,對兒童的成長具有重大意義。大量閱讀優秀的中外兒童文學作品,能讓求知欲旺盛的孩子了解世界,獲得精神上的愉悅和滿足。一年級語文閱讀教學不應局限于課內的閱讀教學,“學無邊際”,語文閱讀教學應該走出課堂,邁向更廣闊的天地。從入學那天開始,語文教師就要有意識地培養孩子愛書、愛看書、愛看好書的好習慣。
(一)開辟圖書角
學校給每個教室配備了小書架,教師可充分利用這一資源,成立班級圖書角,根據一年級孩子的特點,為孩子營造出一個溫馨的閱讀環境。師生每隔一段時間就向學校的小圖書室借書充實圖書角,因為我校規模小,圖書室的適齡圖書資源極為有限,所以鼓勵學生每人每隔一個月帶一本書,這樣班上就有幾十本不同的書可供閱讀。圖書角的管理采用圖書館的管理模式,每個孩子在午休或者課余時間可以向班級圖書管理員借閱。
(二)開展閱讀課
教師還可以經常組織學生開展閱讀課,讓學生分小組,每組四人,坐定后,教師布置閱讀任務:每個小組的同學認真閱讀自己手上的書,閱讀過程中出現問題可以向小組的同學請教,小組內進行交流討論,然后向師生匯報閱讀成果。匯報閱讀成果可以是交流閱讀心得,也可以是將自己喜歡的地方分享給大家。在活動中,教師對學生閱讀時的疑問進行指導。這種閱讀活動充分調動學生的主體性,教師只是活動的組織者和參與者,學生作為一個主體直接進入文本,與文本和作者進行對話,從而產生最真實的閱讀感悟。在交流中,把感悟變成語言,鍛煉了學生的語言能力。小組合作探究的方式也強化了每個學生的合作意識,這樣不僅有利于營造班級整體的讀書氛圍和人文環境,也能夠極大地激發學生的閱讀熱情,提高閱讀教學的成效。
(三)發動家長參與