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1、西南科技大学实验技术研究项目申报书西南科技大学实验技术研究项目申报书项 目 名 称： _电位差计测热电偶电动势实验的拓展与应用课 题 类 别: 综合性、设计性、创新性实验技术、 实验项目研究起 止 时 间： 2014年 5 月-2015 年 5 月申请人：申请人单位：联 系 电 话：填 表 日 期：2014-4-28 西南科技大学教务处二一四年制附件 1：西南科技大学实验技术研究项目申报书- 1 - 研 究 项 目 名 称项目负责人情况姓 名性 别年 龄专业技术职称行政职务工 作 单 位专长及代表性成果（论文、论著、专利、教学仪器等）：教材新编大学物理实验第二版副主编科学出版社硫酸铜酸性镀铜法
2、制备铜-康铜热电堆的最佳实验条件研究西南科技大学学报一种多级式热电堆型微量热流传感器的设计与制备西南科技大学学报基于 LMI 方法的时滞神经网络的全局渐近稳定性分析西南科技大学学报开展其他类似项目研究的情况：“热流密度测量仪的开发与应用”西南科技大学实验室开放基金项目（2013-2014）“基于自制热流密度测量仪的办公室节能效果的研究”理学院实验室开放基金项目（2013-2014）近三年从事与本项目相关的实验室管理、实验教学情况：2002年 7 月起长期担任“电位差计实验”的教学工作；2012年 12 月起担任大学物理实验示范中心主任，负责基础实验、综合设计性实验的实验教学平台建设工作，负责实
3、验的大纲制定、教学改革等工作。在本次研究项目中所承担的工作：负责本项目的申请、方案的制定、技术路线的制定、指导教师及学生的管理与联络、项目总结与结题等工作。项目组主要成员（只列前 5 位）姓名性别年龄专业技术职称工作单位专长及项目承担工作理学院传感器开发，理论指导、技术路线的制定理学院整套仪器开发，理论指导、技术路线的制定西南科技大学实验技术研究项目申报书- 2 - 理学院进行具体实验的开发、指导学生理学院进行具体实验的开发、指导学生理学院数学运算、模型设计、软件编制研究项目（一）项目研究的目的与意义电位差计是利用补偿原理和比较法精确测量直流电位差或电源电动势的常用仪器，它准确度高、使用方便，
4、测量结果稳定可靠，常被用来精确地间接测量电流、电阻和校正各种精密电表。在现代工程技术中电子电位差计还广泛用于各种自动检测和自动控制系统。电位差计测热电偶电动势实验是一款经典的大学物理实验，传统实验内容是测量铜-康铜热电偶在不同温差下的输出电动势，计算其温差系数，实验的主要目的是使学生掌握温差热电偶的测温原理，掌握电位差计精确测量微小电动势的补偿原理。然而由于传统实验内容过于陈旧，多年来未有更新，教育部在2008年的“高等学校基础课实验教学示范中心建设标准”中已经将该实验与分析天平、冲击电流计等一起列入“不适应时代发展的题目”目录。本文将该实验测量对象由热电偶拓展到热电堆，将实验内容测量电动势推
5、广到研究电动势的规律，并应用到测量热流密度中，用来评价材料的保温节能效果，与当前节能减排的国际背景密切相关，这使得该实验重新焕发了新的活力。（二）项目研究的主要内容及考核指标西南科技大学实验技术研究项目申报书- 3 - 论证研究项目论主要内容 （含所申请项目的必要性和可行性、项目设计思想和具体实施方案）必要性： 1、全校有 3200名本科生要进行3 学时的“电位差计实验”，传统的实验内容仅仅是学会如何使用电位差计，迫切需要增添综合性和创新性的实验内容。2、全校有300人要参与5 学时的“电位差计”综合设计性实验，本项目可很好地充实和更新该实验的教学内容。可行性： 1、实验中心有32 台各种型号
6、的电位差计及各种配件，硬件条件具备；2、申请人已有充分的对热电堆型热流传感器的前期研究工作，能保证该项目顺利进行。项目设计思想：让实验学生在理解热电偶原理的基础上，亲手制作热电堆，探索热电偶和热电堆的关系，并将其应用到实际节能减排工作中，提高学生的实验积极性，让学生体会到从理论到研制，再转化为实际应用的过程，从中体会实验的乐趣，激发其投身科学的兴趣。具体实施方案：1、电位差计测热电偶电动势实验的拓展：（1）电镀法制备铜-康铜热电堆； （2）考察热电堆电动势与匝数的关系；（3）电镀法与电焊法输出电动势的对比。2、电位差计和热电堆在热流测量中的应用：（1）用导热系数测试仪标定热电堆系数；（2）用电
7、位差计测量建筑及维护结构的热流密度。考核指标 （项目的考核指标须可量化、可考核）1、研究出 1 套稳定的制备铜-康铜热电堆的方法，制备 1 个热电堆时间不超过45 分钟；2、开发出1 种基于热电堆的制作简单的平板式热流密度测量仪，测量误差小于10% ；3、为我校学生增加自主研发的综合设计性实验项目1 个，发挥大学物理实验示范中心的辐射和示范作用；4、撰写学术论文1 篇；5、撰写研究报告1 份。（三）项目省内外或国内外研究现状、预计有哪些突破西南科技大学实验技术研究项目申报书- 4 - 证研究研究现状：电位差计测热电偶电动势实验是一款经典的大学物理实验，传统实验内容是测量铜-康铜热电偶在不同温差
8、下的输出电动势，计算其温差系数，实验的主要目的是使学生掌握温差热电偶的测温原理，掌握电位差计精确测量微小电动势的补偿原理。电位差计综合实验目前主要开设内容是设计电路，利用电位差计测量电阻，提高电阻的测量精度，另外就是利用电位差计校正电压表和电流表。总体而言，目前全国各高校该实验的教学内容过于陈旧，多年来未见更新。预计突破：1、用硫酸铜酸性镀铜法制备铜-康铜热电堆，使得快速制备多级热电堆成为可能；2、从实验上证实热电堆电动势与匝数的正比关系；3、开发出基于铜-康铜热电堆的制作简单、操作方便的平板式热流密度测量仪。（四）完成项目的条件分析，包括人员结构、资料准备和研究手段等1、实验中心有教学所用的
9、多种型号的电位差计、配件、实验工具等，硬件条件充分；2、申请人已有充分的对热电堆型热流传感器的前期研究工作，能保证该项目顺利进行。3、人员配置合理，参与项目的老师均具有10 年以上一线教学经验，长期承担基础物理实验教学和综合设计性物理实验教学；4、研究者已经掌握全国多所高校该实验的教材、教学大纲、教案等教学资料。（五）项目的预期成果及效果：（项目成果、成果应用）西南科技大学实验技术研究项目申报书- 5 - 计划研究计项目成果：（成果须包括研究报告，其它成果形式包括实验教材、教学仪器、专利、论文等）1、撰写研究报告1 份2、总结出稳定的制备铜-康铜热电堆的方法1 套，3、开发出1 台基于热电堆的
10、制作简单的平板式热流密度测量仪，测量误差小于10% ；4、研究出能够真正开课的综合设计性实验项目1 个；5、撰写学术论文1 篇；成果应用：（项目所涉及的实验课程编号、名称、学时，实验项目编号、名称、学时，项目成果面向的学生专业、人数、每年人时数等。实验室管理类课题可省略此项内容）1、大学物理实验A 51 人3 学时电位差计的使用计算、数学专业2、物理实验A 74 人3 学时电位差计的使用材物专业3、物理实验B 2345人3 学时电位差计的使用全校理工科专业4、物理实验C 785 人3 学时电位差计的使用全校理工科专业5、设计 / 综合性物理实验83 人 5 学时电位差计校准电表和测定电阻核工专
11、业合计 10180人时数（六）项目的特色、创新点与推广价值西南科技大学实验技术研究项目申报书- 6 - 划特色： 实验测量对象由热电偶拓展到热电堆，实验内容由测量电动势推广到研究电动势的规律，并应用到测量热流密度中，用来评价材料的保温节能效果，与当前节能减排的国际背景密切相关。创新点： 1、用硫酸铜酸性镀铜法制备铜-康铜热电堆，使得快速制备多级热电堆成为可能； 2、开发出基于铜-康铜热电堆的制作简单、操作方便的平板式热流密度测量仪。推广价值： 该项目所设计的实验内容在全国高校中属于首创，有利于培养我校学生的创新能力，提高其参与实验的兴趣，激发其投身科学研究的热情，值得在全校基础实验及综合设计性
12、实验教学中推广。项 目 进 度 安 排阶段成果形式或指标2014年 6-7 月：电镀法制备铜-康铜热电堆研究出 1 套稳定的制备铜-康铜热电堆的方法2014年 9-10 月：考察热电堆电动势与匝数的关系从理论上证实热电堆电动势与匝数的正比关系2014年 11-12月：电镀法与电焊法电动势的对比对比电镀法与电焊法电动势，确定最优方案2014年 1 月：导热系数测试仪标定热电堆系数得到一个可用的热电堆型热流密度传感器2015年 3-4 月：用电位差计测量建筑及维护结构的热流密度开发出1 种基于热电堆的制作简单的平板式热流密度测量仪最 终 完 成 时 间最终成果形式西南科技大学实验技术研究项目申报书
13、- 7 - 2015年 5 月结题1、研究出 1 套稳定的制备铜-康铜热电堆的方法，制备 1个热电堆时间不超过45 分钟；2、开发出 1 种基于热电堆的制作简单的平板式热流密度测量仪，测量误差小于10% ；3、 为我校学生增加自主研发的综合设计性实验项目1 个，发挥大学物理实验示范中心的辐射和示范作用；4、撰写学术论文1 篇；5、撰写研究报告1 份。经费申请额度：10000元开支项目差旅费： 800 元材料费： 6000元（纯铜丝1500元、纯铜片1500元、极细裸康铜丝2000元、酚醛树脂层压板400 元、硫酸铜300 元、硫酸200 元、串口线100 元）零配件加工费：3000元（基底材料
14、刻制1000元、多级热电堆线圈绕制1000元、热流测量仪组装1000元）资料费： 200 元其它： 无项目所在单位自筹经费落实情况（项目验收时必须提供自筹经费使用清单）：西南科技大学实验技术研究项目申报书- 8 - 实验中心（室）主任意见（从项目对实验室管理与实验教学研究意义角度叙述）：该项目创新性地将该传统“电位差计实验”的实验测量对象由热电偶拓展到热电堆，将实验内容从简单测量电动势推广到研究电动势的规律，并应用到测量热流密度中，用来评价材料的保温节能效果，与当前节能减排的国际背景密切相关，这使得该实验内容极具新意，在全国高校中属于首创，有利于提高我校学生的创新能力，激发其投身科学研究并将研究成果应用到实际的热情，值得在全校基础实验及综合设计性实验教学中推广。实验室主任（签字）年月日本单位推荐意见：西南科技大学实验技术研究项目申报书- 9 - 签（章）年月日校专家组意见： （专家组应对项目可行性、应用前景、理论价值、研究路线等作出具体论证）专家组长签字年月日西南科技大学实验技术研究项目申报书- 10 - 主管部门意见：签（章）年月日
