计算机实测物理实验2018讨论区
欢迎同学在此提问讨论。
问题1：老师您好，请问实验2中，如果采样频率设置的比较小，得到的FFT频率会与100hz相差很大的原因是什么呢？并且都是比100hz大的(比如150多，甚至190多)，而如果采样频率设置的比较大，得到的FFT频率一般会比100hz小(比如99.98左右)回答1：观察的很仔细，建议做更多的检测，观察采样率高的情况下是否也会出现大于100的情况，如果所有测试都符合问题中的描述，可以从FFT算法本身去研究为何会计算得到这样的结果。 — 高渊 2018/04/04 12:45
问题2：老师您好，我想请问一下，既然实验用的电容标有正负极，那么为什么在实验中也可以接反？另外一般来说采样频率越大，FFT频率偏差越小，但在我实验2的三角波测量中结果刚好相反，所以我想请问为什么？谢谢老师！ — 徐慧琳 2018/04/04 14:02回答2：因为实验中所用的正弦信号频率低，电压小，所以短时间接反无妨，长时间接反易损坏；采样频率从很低到较高总体上应该是偏差往小方向变化的，当然采样频率在一定程度后继续提高的情况下，FFT结果可能会出现波动，但产生的偏差应该非常小，造成这种微小偏差的因素也是多方面的，不能因此判断采样率越高FFT偏差越大的相反结论。 — 高渊 2018/04/04 16:20
问题3：老师您好，请问在实验2中采样方波时，有时会产生一两个较窄的波形，而且如果它们出现在波的开始处，会变得特别窄，请问这是什么原因呢？谢谢老师！ — 向婕 2018/04/06 14:28回答3：这个原因目前尚不明确，疑似和编程、采集卡有关，但可以通过设置较为合理的参数使得该情况对实验影响较小。 — 高渊 2018/04/08 09:20
问题4：老师您好，我有三个问题想请教：①在测量RC电路的相位差时，如果使用10kΩ的电阻（θ在84°左右），不管是双正弦图还是李萨茹图都不显示规则图像。双正弦图显示上限两条无规则折线，而李萨茹图则显示一团折线，请问这可能是什么原因呢？②关于本页的问题1，除了在采样频率减小时FFT频率会变大许多意外，同样采样频率下不同波形的FFT频率变大程度是不一样的，这是否可能是由于波形的“陡峭程度”不同导致的？或者还可能有什么别的原因？③傅里叶变换自身的缺陷（如在对称的频率上产生一个假信号）在本实验中可能产生影响吗？麻烦了！谢谢！ — 马沁怡 2018/04/07 10:26回答4：①10kΩ分压太大，导致电容端分压太小，显示的曲线较为曲折，但总体上两种图形还是很明显的，不会像你说的显示为无规则折线，请自行重新测试检查一下；②不同类型波形受两参数的影响当然是有区别的，就好比作图和拟合，直线和曲线就得选择不同的方式去作图或者拟合，具体还请自行分析；③该问题我回答不了，从目前实验中的情况看没有明显的影响案例出现，你可以自行设计实验进行测试研究，也可以找些数学好的同学合作讨论，以及查阅一些FFT的相关资料。 — 高渊 2018/04/08 09:36
问题5：老师您好，在做“尝试用不同大小的采样时间和采样频率采集已知信号”实验中，对于方波的波形，计算机显示的波形并非类似于矩形的图案，而是类似于梯形的图案，请问这是什么原因？ — 朱丛林 2018/04/08 19:06回答5：这个问题你自己拿张草稿纸随便画个方波取取点就知道了啊。。。。。。 — 高渊 2018/04/09 08:38
问题6：老师您好！该实验中假设计算机系统音量没有调至最大会对实验结果造成影响，实验得到的图像没有那么尽如人意，我想问一下这个原因是什么呢？回答6：声卡输出信号衰减到一定程度会失真。 — 高渊 2018/04/17 19:49
问题7：老师您好，在控制变量法探究采样时间和采样频率对波形和FFT频率的影响的实验中，在采样时间内，显示出的波形的末尾会出现波形消失或变形的情况，请问是什么原因？谢谢回答7：这种问题请在课上观察到现象的时候就向老师提问，才能根据当时的参数设置和实验情况进行判断。 — 高渊 2018/04/19 10:45
问题8：老师，正弦法测量RC电路的相位差时，双正弦波图像中，较低的那个波的波峰总是和较高的那个波的图像是相交的，不知道是巧合，还是理论上就是这样？谢谢！——常城回答8：1KΩ的差一点点，2KΩ的基本相交，能注意到这一点，说明观察比较仔细。但做实验光思考还不够，做实验要验证啊，在课上完全可以将两个电阻并联，或者两个电阻串联，或者旁边借电阻来测试，你就会发现这只是巧合，比如3KΩ和电容串联，两个峰完全就错开了。 — 高渊 2018/05/03 09:39
问题9：老师你好，我想问一下为什么无论波形如何，在采样时间小于信号周期时，分析得到的FFT频率都是400Hz？——郭紫寒回答9：使用100赫兹的信号用小于周期的采样时间，2000的采样频率测试过，没这回事儿！你说的情况应该只是某种特别条件下的测试结果。 — 高渊 2018/05/31 09:30
问题10：老师，我想问一下，用音频输出和模拟输出的幅值总是不一样的，这是仪器自身设置的问题吗？ — 查佳峻 2018/06/01 12:34回答10：本实验的音频输出信号是计算机的声卡产生的，模拟输出信号是数据采集卡产生的，两者的信号输出电压不同。 — 高渊 2018/06/01 14:31
问题11：老师好，有一个细微的问题，就是李萨如图形并不是唯一一条线围成的椭圆，实际上是两条几乎重合却有一点差距的曲线。这是信号源不稳定的缘故吗？ — 查佳峻 2018/06/01 14:01回答11：是的，所以多个周期的信号无法重叠成一条细线。 — 高渊 2018/06/01 14:32
问题12：老师您好，我在“RC电路相位差”中，计算得到的所有数据，都比理论值低，相对误差率约-8%。请问“计算得到的相位差小于理论值”是普遍现象吗？回答12：较为普遍，大部分同学都会测得这样的结果，可以作误差分析；但没有得到这么明显结果的同学也不用担心，毕竟实验中的操作方式不同可能导致各种情况出现。 — 高渊 2018/06/06 08:38
问题13：老师您好，请问在做“测RC电路的相位差”实验数据处理时，需要计算不确定度吗？如果需要，如何处理B类不确定度？谢谢您。回答13：补充教材中本实验的实验内容没有提到计算不确定度，不需要计算。 — 高渊 2018/10/06 10:42
问题14：老师你好，关于实验三中利用双正弦波曲线图和李萨如图形得出的相位差相差不大，但是二者与计算得出的相位差均存在一定偏差，请问这是什么原因呢？此外双正弦波曲线图和李萨如图形得出的相位差是否在理论上存在更优选项呢？谢谢老师。—陈娜娜2018/10/10 21:27回答14：相位差测量的实验结果因人而异，有些同学两种方法差别较大；与计算结果偏差较大也算正常，可以考虑电阻和电容本身数值的误差。理论上更优选项我不明白是什么意思。 — 高渊 2018/10/10 23:05
问题15：老师您好，我有三个问题。1、测量相位差时，我用双正弦图测出的相位差都比李萨如图形测出的相位差小，这一现象正常吗，因为看了之前讨论区的内容，应该是李萨如图形测出来的相位差更小，如果不正常是由什么因素引起的呢。2、在改变采样参数的实验2中，三角波和方波我都做了一组采样0.01s，2000hz的实验，结果FFT频率与其他数据相差很大（三角波别的接近100，那一组160.179；方波那一组别的接近50，那一组363.316）是我的实验出错了吗还是什么影响的。3、保持采样参数不变，连续点击“开始采样”，每次得到的FFT频率都不同（有的差距大），是因为重新采样，在波形图上位置发生了变化吗？差距大的是采样在波形图的拐点吗（不知道可不可以说是拐点）谢谢老师。回答15：关于问题1，不算不正常，只不过大部分同学的结果是反过来的，原因还请你去实验室测一下让老师看看，没看到你测量过程不能乱猜。关于问题2和3，请考虑采样时间0.01s这一条件。 — 高渊 2018/10/24 22:51
问题16：老师您好！我在确定正弦波的最佳采样时间和采样频率时，得到的结果是最佳采样时间为0.05 采样频率为30000，30000hz这个数据是不是太大了？造成这么大的结果的原因是不是因为我没有设置最佳的采样时间，应该增大采样时间？谢谢老师回答16：必做内容2不是让你找一组最佳的参数，而是研究这两个参数对波形和FFT的影响，要求整理出其中的定量规律。至于30000，我不觉得和5000、10000下得到的结果相差太多。 — 高渊 2018/11/05 10:54
问题17：老师您好！我和我的同学做了固定电话号码拨号音的测量选做实验，在测量第一个数字的过程中，请问为什么频谱图里会出现三个峰值？在询问其他同学的过程中，似乎也有这个问题。（我们的第一组数据为453.08 778.507 1330.2）如果直接取后两组数据的话，得出的数字应该是5，但是第二位数字也是5（数据 772.377 1342.46）也没有出现三个峰值的情况，希望您能为我们做出解答，谢谢！—王宝悦 2018/11/26 20:12回答17：导入信号后能看到第一个数字前方有一段时间较长幅度都较大的信号，选取信号进行分析的时候可能包含在内，453.08应该是那一段信号的频率，该信号可能是电话机拿起话筒后产生的噪音。 — 高渊 2018/11/27 15:08
问题18：回答18：