李宇飛++陳新++陳龍++王珊

摘 要：利用美國(guó)PASCO公司傳感器熱輻射實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)于物體進(jìn)行低溫?zé)彷椛錅y(cè)量時(shí)遇到的問(wèn)題，從軟件數(shù)據(jù)處理方面進(jìn)行了改進(jìn)，從而得到更精確更好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

關(guān)鍵詞：熱輻射 實(shí)驗(yàn)改進(jìn) PASCO熱輻射實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（b）-0035-02

PASCO系列實(shí)驗(yàn)利用計(jì)算機(jī)以Datast

udio軟件為媒介對(duì)接口和各種傳感器進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)采集。實(shí)驗(yàn)者無(wú)論是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)收集和顯示，還是實(shí)驗(yàn)后的數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，都要使用到Datastudio軟件，因此，Datastudio軟件使用在整個(gè)實(shí)驗(yàn)體系中也顯得尤為重要。[1～3]

Datastudio軟件是PASCO系統(tǒng)列實(shí)驗(yàn)中用于數(shù)據(jù)獲取，顯示和分析的一款軟件，它是除了能夠設(shè)置和校正傳感器，還能夠適時(shí)地對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并提供了一些簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)可視化功能，比如數(shù)字表、儀表、圖表、示波器等等，方便使用者直觀方便地實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)。該軟件內(nèi)置了部分?jǐn)?shù)據(jù)處理的功能，包括簡(jiǎn)單的科學(xué)函數(shù)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)計(jì)算、特殊的振幅周期、求導(dǎo)積分計(jì)算等，以及線(xiàn)性擬合和大部分非線(xiàn)性擬合。DataStudio所采集的數(shù)據(jù)可導(dǎo)出為T(mén)XT純文本文件，可視化數(shù)據(jù)可導(dǎo)出為BMP等格式的圖文件。

下面就低溫?zé)彷椛鋵?shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題和應(yīng)用Datastudio軟件處理方面的改進(jìn)進(jìn)行了總結(jié)。

1 PASCO熱輻射實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題和軟件處理方面的改進(jìn)

1.1 環(huán)境溫度的影響和軟件處理時(shí)的改進(jìn)

低溫?zé)彷椛鋵?shí)驗(yàn)的測(cè)量環(huán)境是室溫，測(cè)量的溫度范圍是室溫～100℃，可觀測(cè)不同溫度情況下的立方腔體的熱輻射情況，但是在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，尤其是測(cè)量溫度較低時(shí)，環(huán)境溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量有一定的影響，多次測(cè)量同一實(shí)驗(yàn)狀態(tài)時(shí)，結(jié)果會(huì)有一定的偏差（如圖1），四根曲線(xiàn)表示的數(shù)據(jù)值很接近但又各不相同。

此外，圖1中的四次測(cè)量，隨著時(shí)間的變化，紅外光傳感器測(cè)量的紅外光強(qiáng)數(shù)值基本保持一致，但還是存在一定的變化起伏，因此，測(cè)量過(guò)程中可以采用多次測(cè)量取平均值，也可以對(duì)采用對(duì)同一曲線(xiàn)上的數(shù)據(jù)取平均的方法，來(lái)減少環(huán)境溫度變化和隨機(jī)誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

1.2 不同物體相同測(cè)量條件時(shí)的比較以及軟件處理時(shí)的改進(jìn)

低溫?zé)彷椛鋵?shí)驗(yàn)可以對(duì)不同材料的熱輻射特性進(jìn)行測(cè)量，我們分別選取了橙色、綠色、紫色三種卡紙遮擋在鋁四方腔體和CI-6628紅外光傳感器之間，推動(dòng)紅外光感應(yīng)器使其沿著線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)附件方向掃描過(guò)立方體的黑色側(cè)面，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并與無(wú)卡紙時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)做對(duì)比分析。從圖2可以看出不同顏色的卡紙對(duì)低溫?zé)彷椛涞淖韪羟闆r。但是不同顏色的卡紙的紅外光透射曲線(xiàn)形狀有所區(qū)別，可能受到環(huán)境溫度及測(cè)試時(shí)間的影響，僅僅通過(guò)透射紅外光強(qiáng)的最大值來(lái)判斷顯然不夠合理。

因此，在有卡紙的情形下，對(duì)于在一定的區(qū)間內(nèi)，可以通過(guò)測(cè)量紅外光強(qiáng)和傳感器所處的位置來(lái)對(duì)比透射過(guò)卡紙的紅外光強(qiáng)總量，從而計(jì)算出不同顏色卡紙對(duì)熱輻射的阻隔效果。

由于線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)附件的人工滑動(dòng)軌道的緣故，使得相對(duì)位置的采樣并不均勻，為了盡可能地減少誤差，我們決定對(duì)橫軸0.04～0.10（m）的區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，并分別計(jì)算其平均值：

由表1此可見(jiàn)：被紙片遮擋后紅外輻射透射情況從大到小依次是：無(wú)卡紙>橙色>綠色>紫色。

1.3 軟件數(shù)據(jù)擬合時(shí)的問(wèn)題和改進(jìn)

Datastudio軟件能夠利用計(jì)算機(jī)快速準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集特性，采集了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但在數(shù)據(jù)擬合時(shí)，采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)太多，擬合曲線(xiàn)計(jì)算需要大量的時(shí)間，簡(jiǎn)單的線(xiàn)性擬合還好，相對(duì)復(fù)雜一點(diǎn)的多項(xiàng)式擬合，高次冪函數(shù)擬合，指數(shù)函數(shù)擬合的結(jié)果往往不盡人意，不是計(jì)算時(shí)電腦死機(jī)，就是根本算不出結(jié)果。為了解決這一問(wèn)題，可以將需要擬合的數(shù)據(jù)從Datastudio軟件中以TXT形式導(dǎo)出，在結(jié)合其他的數(shù)據(jù)處理擬合軟件進(jìn)行計(jì)算，就能等到更好的擬合結(jié)果。

如在低溫?zé)彷椛鋵?shí)驗(yàn)中，利用了PASCO傳感器自動(dòng)化測(cè)取了紅外光強(qiáng)度隨溫度變化的1048組數(shù)據(jù)，以開(kāi)氏溫度（單位K）作為橫軸X，紅外光強(qiáng)來(lái)代換熱輻射量（W/m2）作為縱軸Y。利用統(tǒng)計(jì)學(xué)語(yǔ)言R編程計(jì)算擬合結(jié)果，對(duì)X軸數(shù)據(jù)進(jìn)行n次方變換，之后對(duì)y～X向量進(jìn)行簡(jiǎn)單線(xiàn)性回歸和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，當(dāng)n=4時(shí)，取得最佳擬合結(jié)果。y～I(xiàn)（x4）的擬合相關(guān)系數(shù)R=0.997700419012333，

自變量x4與因變量y之間有極其顯著的線(xiàn)性關(guān)系。I=5.751292e-08 W·m2·K-4，由于鋁四方腔體熱源并非絕對(duì)黑體，所以ε<1， 測(cè)得系數(shù)I應(yīng)略大于斯特藩-波爾茲曼常量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)期符合得很好。

2 結(jié)論

在低溫?zé)彷椛鋵?shí)驗(yàn)中，可以采用多次測(cè)量取平均值或者對(duì)同一曲線(xiàn)上的數(shù)據(jù)取平均的方法，能夠在一定程度上來(lái)減少環(huán)境溫度變化和隨機(jī)誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響；不同物體相同測(cè)量條件下進(jìn)行比較時(shí)，不能簡(jiǎn)單的通過(guò)最大值來(lái)進(jìn)行比較，可能要在一定的測(cè)量區(qū)域范圍內(nèi)，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)計(jì)算的結(jié)果才能說(shuō)明問(wèn)題；測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)太多時(shí)，擬合復(fù)雜函數(shù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤和不成功的情況，可以通過(guò)導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)配合其他數(shù)據(jù)擬合軟件來(lái)解決這一問(wèn)題。總之，在具體的實(shí)驗(yàn)中，巧妙的利用Datastudio軟件的不同處理功能，能夠得到更精確更好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1] 王珊.Pasco系列實(shí)驗(yàn)的軟件使用中的問(wèn)題[J].科技資訊，2013（30）：19-20.

[2] 劉立英，龍明亮，劉國(guó)慶，等.PASCO實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)性應(yīng)用思路及其嘗試[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2011，24（3）：82-84.

[3] 高宏，郭文閣，賈振安，等.PASCO實(shí)驗(yàn)儀在物理探究性實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].應(yīng)用光學(xué)，2008（29）：240-242.endprint

摘 要：利用美國(guó)PASCO公司傳感器熱輻射實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)于物體進(jìn)行低溫?zé)彷椛錅y(cè)量時(shí)遇到的問(wèn)題，從軟件數(shù)據(jù)處理方面進(jìn)行了改進(jìn)，從而得到更精確更好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

關(guān)鍵詞：熱輻射 實(shí)驗(yàn)改進(jìn) PASCO熱輻射實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（b）-0035-02

PASCO系列實(shí)驗(yàn)利用計(jì)算機(jī)以Datast

udio軟件為媒介對(duì)接口和各種傳感器進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)采集。實(shí)驗(yàn)者無(wú)論是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)收集和顯示，還是實(shí)驗(yàn)后的數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，都要使用到Datastudio軟件，因此，Datastudio軟件使用在整個(gè)實(shí)驗(yàn)體系中也顯得尤為重要。[1～3]

Datastudio軟件是PASCO系統(tǒng)列實(shí)驗(yàn)中用于數(shù)據(jù)獲取，顯示和分析的一款軟件，它是除了能夠設(shè)置和校正傳感器，還能夠適時(shí)地對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并提供了一些簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)可視化功能，比如數(shù)字表、儀表、圖表、示波器等等，方便使用者直觀方便地實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)。該軟件內(nèi)置了部分?jǐn)?shù)據(jù)處理的功能，包括簡(jiǎn)單的科學(xué)函數(shù)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)計(jì)算、特殊的振幅周期、求導(dǎo)積分計(jì)算等，以及線(xiàn)性擬合和大部分非線(xiàn)性擬合。DataStudio所采集的數(shù)據(jù)可導(dǎo)出為T(mén)XT純文本文件，可視化數(shù)據(jù)可導(dǎo)出為BMP等格式的圖文件。

下面就低溫?zé)彷椛鋵?shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題和應(yīng)用Datastudio軟件處理方面的改進(jìn)進(jìn)行了總結(jié)。

1 PASCO熱輻射實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題和軟件處理方面的改進(jìn)

1.1 環(huán)境溫度的影響和軟件處理時(shí)的改進(jìn)

低溫?zé)彷椛鋵?shí)驗(yàn)的測(cè)量環(huán)境是室溫，測(cè)量的溫度范圍是室溫～100℃，可觀測(cè)不同溫度情況下的立方腔體的熱輻射情況，但是在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，尤其是測(cè)量溫度較低時(shí)，環(huán)境溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量有一定的影響，多次測(cè)量同一實(shí)驗(yàn)狀態(tài)時(shí)，結(jié)果會(huì)有一定的偏差（如圖1），四根曲線(xiàn)表示的數(shù)據(jù)值很接近但又各不相同。

此外，圖1中的四次測(cè)量，隨著時(shí)間的變化，紅外光傳感器測(cè)量的紅外光強(qiáng)數(shù)值基本保持一致，但還是存在一定的變化起伏，因此，測(cè)量過(guò)程中可以采用多次測(cè)量取平均值，也可以對(duì)采用對(duì)同一曲線(xiàn)上的數(shù)據(jù)取平均的方法，來(lái)減少環(huán)境溫度變化和隨機(jī)誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

1.2 不同物體相同測(cè)量條件時(shí)的比較以及軟件處理時(shí)的改進(jìn)

低溫?zé)彷椛鋵?shí)驗(yàn)可以對(duì)不同材料的熱輻射特性進(jìn)行測(cè)量，我們分別選取了橙色、綠色、紫色三種卡紙遮擋在鋁四方腔體和CI-6628紅外光傳感器之間，推動(dòng)紅外光感應(yīng)器使其沿著線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)附件方向掃描過(guò)立方體的黑色側(cè)面，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并與無(wú)卡紙時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)做對(duì)比分析。從圖2可以看出不同顏色的卡紙對(duì)低溫?zé)彷椛涞淖韪羟闆r。但是不同顏色的卡紙的紅外光透射曲線(xiàn)形狀有所區(qū)別，可能受到環(huán)境溫度及測(cè)試時(shí)間的影響，僅僅通過(guò)透射紅外光強(qiáng)的最大值來(lái)判斷顯然不夠合理。

因此，在有卡紙的情形下，對(duì)于在一定的區(qū)間內(nèi)，可以通過(guò)測(cè)量紅外光強(qiáng)和傳感器所處的位置來(lái)對(duì)比透射過(guò)卡紙的紅外光強(qiáng)總量，從而計(jì)算出不同顏色卡紙對(duì)熱輻射的阻隔效果。

由于線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)附件的人工滑動(dòng)軌道的緣故，使得相對(duì)位置的采樣并不均勻，為了盡可能地減少誤差，我們決定對(duì)橫軸0.04～0.10（m）的區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，并分別計(jì)算其平均值：

由表1此可見(jiàn)：被紙片遮擋后紅外輻射透射情況從大到小依次是：無(wú)卡紙>橙色>綠色>紫色。

1.3 軟件數(shù)據(jù)擬合時(shí)的問(wèn)題和改進(jìn)

Datastudio軟件能夠利用計(jì)算機(jī)快速準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集特性，采集了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但在數(shù)據(jù)擬合時(shí)，采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)太多，擬合曲線(xiàn)計(jì)算需要大量的時(shí)間，簡(jiǎn)單的線(xiàn)性擬合還好，相對(duì)復(fù)雜一點(diǎn)的多項(xiàng)式擬合，高次冪函數(shù)擬合，指數(shù)函數(shù)擬合的結(jié)果往往不盡人意，不是計(jì)算時(shí)電腦死機(jī)，就是根本算不出結(jié)果。為了解決這一問(wèn)題，可以將需要擬合的數(shù)據(jù)從Datastudio軟件中以TXT形式導(dǎo)出，在結(jié)合其他的數(shù)據(jù)處理擬合軟件進(jìn)行計(jì)算，就能等到更好的擬合結(jié)果。

如在低溫?zé)彷椛鋵?shí)驗(yàn)中，利用了PASCO傳感器自動(dòng)化測(cè)取了紅外光強(qiáng)度隨溫度變化的1048組數(shù)據(jù)，以開(kāi)氏溫度（單位K）作為橫軸X，紅外光強(qiáng)來(lái)代換熱輻射量（W/m2）作為縱軸Y。利用統(tǒng)計(jì)學(xué)語(yǔ)言R編程計(jì)算擬合結(jié)果，對(duì)X軸數(shù)據(jù)進(jìn)行n次方變換，之后對(duì)y～X向量進(jìn)行簡(jiǎn)單線(xiàn)性回歸和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，當(dāng)n=4時(shí)，取得最佳擬合結(jié)果。y～I(xiàn)（x4）的擬合相關(guān)系數(shù)R=0.997700419012333，

自變量x4與因變量y之間有極其顯著的線(xiàn)性關(guān)系。I=5.751292e-08 W·m2·K-4，由于鋁四方腔體熱源并非絕對(duì)黑體，所以ε<1， 測(cè)得系數(shù)I應(yīng)略大于斯特藩-波爾茲曼常量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)期符合得很好。

2 結(jié)論

在低溫?zé)彷椛鋵?shí)驗(yàn)中，可以采用多次測(cè)量取平均值或者對(duì)同一曲線(xiàn)上的數(shù)據(jù)取平均的方法，能夠在一定程度上來(lái)減少環(huán)境溫度變化和隨機(jī)誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響；不同物體相同測(cè)量條件下進(jìn)行比較時(shí)，不能簡(jiǎn)單的通過(guò)最大值來(lái)進(jìn)行比較，可能要在一定的測(cè)量區(qū)域范圍內(nèi)，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)計(jì)算的結(jié)果才能說(shuō)明問(wèn)題；測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)太多時(shí)，擬合復(fù)雜函數(shù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤和不成功的情況，可以通過(guò)導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)配合其他數(shù)據(jù)擬合軟件來(lái)解決這一問(wèn)題?？傊?，在具體的實(shí)驗(yàn)中，巧妙的利用Datastudio軟件的不同處理功能，能夠得到更精確更好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1] 王珊.Pasco系列實(shí)驗(yàn)的軟件使用中的問(wèn)題[J].科技資訊，2013（30）：19-20.

[2] 劉立英，龍明亮，劉國(guó)慶，等.PASCO實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)性應(yīng)用思路及其嘗試[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2011，24（3）：82-84.

[3] 高宏，郭文閣，賈振安，等.PASCO實(shí)驗(yàn)儀在物理探究性實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].應(yīng)用光學(xué)，2008（29）：240-242.endprint

摘 要：利用美國(guó)PASCO公司傳感器熱輻射實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)于物體進(jìn)行低溫?zé)彷椛錅y(cè)量時(shí)遇到的問(wèn)題，從軟件數(shù)據(jù)處理方面進(jìn)行了改進(jìn)，從而得到更精確更好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

關(guān)鍵詞：熱輻射 實(shí)驗(yàn)改進(jìn) PASCO熱輻射實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（b）-0035-02

PASCO系列實(shí)驗(yàn)利用計(jì)算機(jī)以Datast

udio軟件為媒介對(duì)接口和各種傳感器進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)采集。實(shí)驗(yàn)者無(wú)論是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)收集和顯示，還是實(shí)驗(yàn)后的數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，都要使用到Datastudio軟件，因此，Datastudio軟件使用在整個(gè)實(shí)驗(yàn)體系中也顯得尤為重要。[1～3]

Datastudio軟件是PASCO系統(tǒng)列實(shí)驗(yàn)中用于數(shù)據(jù)獲取，顯示和分析的一款軟件，它是除了能夠設(shè)置和校正傳感器，還能夠適時(shí)地對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并提供了一些簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)可視化功能，比如數(shù)字表、儀表、圖表、示波器等等，方便使用者直觀方便地實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)。該軟件內(nèi)置了部分?jǐn)?shù)據(jù)處理的功能，包括簡(jiǎn)單的科學(xué)函數(shù)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)計(jì)算、特殊的振幅周期、求導(dǎo)積分計(jì)算等，以及線(xiàn)性擬合和大部分非線(xiàn)性擬合。DataStudio所采集的數(shù)據(jù)可導(dǎo)出為T(mén)XT純文本文件，可視化數(shù)據(jù)可導(dǎo)出為BMP等格式的圖文件。

下面就低溫?zé)彷椛鋵?shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題和應(yīng)用Datastudio軟件處理方面的改進(jìn)進(jìn)行了總結(jié)。

1 PASCO熱輻射實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題和軟件處理方面的改進(jìn)

1.1 環(huán)境溫度的影響和軟件處理時(shí)的改進(jìn)

低溫?zé)彷椛鋵?shí)驗(yàn)的測(cè)量環(huán)境是室溫，測(cè)量的溫度范圍是室溫～100℃，可觀測(cè)不同溫度情況下的立方腔體的熱輻射情況，但是在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，尤其是測(cè)量溫度較低時(shí)，環(huán)境溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量有一定的影響，多次測(cè)量同一實(shí)驗(yàn)狀態(tài)時(shí)，結(jié)果會(huì)有一定的偏差（如圖1），四根曲線(xiàn)表示的數(shù)據(jù)值很接近但又各不相同。

此外，圖1中的四次測(cè)量，隨著時(shí)間的變化，紅外光傳感器測(cè)量的紅外光強(qiáng)數(shù)值基本保持一致，但還是存在一定的變化起伏，因此，測(cè)量過(guò)程中可以采用多次測(cè)量取平均值，也可以對(duì)采用對(duì)同一曲線(xiàn)上的數(shù)據(jù)取平均的方法，來(lái)減少環(huán)境溫度變化和隨機(jī)誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

1.2 不同物體相同測(cè)量條件時(shí)的比較以及軟件處理時(shí)的改進(jìn)

低溫?zé)彷椛鋵?shí)驗(yàn)可以對(duì)不同材料的熱輻射特性進(jìn)行測(cè)量，我們分別選取了橙色、綠色、紫色三種卡紙遮擋在鋁四方腔體和CI-6628紅外光傳感器之間，推動(dòng)紅外光感應(yīng)器使其沿著線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)附件方向掃描過(guò)立方體的黑色側(cè)面，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并與無(wú)卡紙時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)做對(duì)比分析。從圖2可以看出不同顏色的卡紙對(duì)低溫?zé)彷椛涞淖韪羟闆r。但是不同顏色的卡紙的紅外光透射曲線(xiàn)形狀有所區(qū)別，可能受到環(huán)境溫度及測(cè)試時(shí)間的影響，僅僅通過(guò)透射紅外光強(qiáng)的最大值來(lái)判斷顯然不夠合理。

因此，在有卡紙的情形下，對(duì)于在一定的區(qū)間內(nèi)，可以通過(guò)測(cè)量紅外光強(qiáng)和傳感器所處的位置來(lái)對(duì)比透射過(guò)卡紙的紅外光強(qiáng)總量，從而計(jì)算出不同顏色卡紙對(duì)熱輻射的阻隔效果。

由于線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)附件的人工滑動(dòng)軌道的緣故，使得相對(duì)位置的采樣并不均勻，為了盡可能地減少誤差，我們決定對(duì)橫軸0.04～0.10（m）的區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，并分別計(jì)算其平均值：

由表1此可見(jiàn)：被紙片遮擋后紅外輻射透射情況從大到小依次是：無(wú)卡紙>橙色>綠色>紫色。

1.3 軟件數(shù)據(jù)擬合時(shí)的問(wèn)題和改進(jìn)

Datastudio軟件能夠利用計(jì)算機(jī)快速準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集特性，采集了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但在數(shù)據(jù)擬合時(shí)，采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)太多，擬合曲線(xiàn)計(jì)算需要大量的時(shí)間，簡(jiǎn)單的線(xiàn)性擬合還好，相對(duì)復(fù)雜一點(diǎn)的多項(xiàng)式擬合，高次冪函數(shù)擬合，指數(shù)函數(shù)擬合的結(jié)果往往不盡人意，不是計(jì)算時(shí)電腦死機(jī)，就是根本算不出結(jié)果。為了解決這一問(wèn)題，可以將需要擬合的數(shù)據(jù)從Datastudio軟件中以TXT形式導(dǎo)出，在結(jié)合其他的數(shù)據(jù)處理擬合軟件進(jìn)行計(jì)算，就能等到更好的擬合結(jié)果。

如在低溫?zé)彷椛鋵?shí)驗(yàn)中，利用了PASCO傳感器自動(dòng)化測(cè)取了紅外光強(qiáng)度隨溫度變化的1048組數(shù)據(jù)，以開(kāi)氏溫度（單位K）作為橫軸X，紅外光強(qiáng)來(lái)代換熱輻射量（W/m2）作為縱軸Y。利用統(tǒng)計(jì)學(xué)語(yǔ)言R編程計(jì)算擬合結(jié)果，對(duì)X軸數(shù)據(jù)進(jìn)行n次方變換，之后對(duì)y～X向量進(jìn)行簡(jiǎn)單線(xiàn)性回歸和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，當(dāng)n=4時(shí)，取得最佳擬合結(jié)果。y～I(xiàn)（x4）的擬合相關(guān)系數(shù)R=0.997700419012333，

自變量x4與因變量y之間有極其顯著的線(xiàn)性關(guān)系。I=5.751292e-08 W·m2·K-4，由于鋁四方腔體熱源并非絕對(duì)黑體，所以ε<1， 測(cè)得系數(shù)I應(yīng)略大于斯特藩-波爾茲曼常量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)期符合得很好。

2 結(jié)論

在低溫?zé)彷椛鋵?shí)驗(yàn)中，可以采用多次測(cè)量取平均值或者對(duì)同一曲線(xiàn)上的數(shù)據(jù)取平均的方法，能夠在一定程度上來(lái)減少環(huán)境溫度變化和隨機(jī)誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響；不同物體相同測(cè)量條件下進(jìn)行比較時(shí)，不能簡(jiǎn)單的通過(guò)最大值來(lái)進(jìn)行比較，可能要在一定的測(cè)量區(qū)域范圍內(nèi)，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)計(jì)算的結(jié)果才能說(shuō)明問(wèn)題；測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)太多時(shí)，擬合復(fù)雜函數(shù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤和不成功的情況，可以通過(guò)導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)配合其他數(shù)據(jù)擬合軟件來(lái)解決這一問(wèn)題?？傊?，在具體的實(shí)驗(yàn)中，巧妙的利用Datastudio軟件的不同處理功能，能夠得到更精確更好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1] 王珊.Pasco系列實(shí)驗(yàn)的軟件使用中的問(wèn)題[J].科技資訊，2013（30）：19-20.

[2] 劉立英，龍明亮，劉國(guó)慶，等.PASCO實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)性應(yīng)用思路及其嘗試[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2011，24（3）：82-84.

[3] 高宏，郭文閣，賈振安，等.PASCO實(shí)驗(yàn)儀在物理探究性實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].應(yīng)用光學(xué)，2008（29）：240-242.endprint