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摘要:在受迫振动实验中的数据处理环节,使用MATLAB软件,采用多维非线性拟合方法计算阻尼系数。本文在样本容量选取、预处理和公式推导方面做得更加完善,所提出的建模方法新颖、操作便捷、拟合效果好,对通过高级数据处理方法改进物理实验有一定参考价值。
关键词:多维非线性拟合;受迫振动;阻尼系数
本文引用格式:祝云篪.基于多维非线性拟合的阻尼系数测量方法[J].教育现代化,2019,6(65):199-200.
基于珀耳共振仪的受迫振动实验是《基础物理实验(下)》的必做实验之一,该实验中阻尼系数测量的数据处理环节一直是一个难点。无论是教材上的峰值法还是传统的一维非线性拟合,都存在由近似计算产生的误差。针对此问题,本文提出了多维非线性拟合的解决方法,利用此方法进行实验数据处理,并将此新方法与传统处理方法进行了多方面的比较。
一研究背景
(一)受迫振动实验原理与基本步骤
受迫振动实验普遍基于珀耳共振仪,实验过程高度自动化。通过流程化的珀耳共振仪操作,学生可获取数十组振幅-周期数据对,从而拟合出振幅与周期的关系曲线;通过阻尼法求得阻尼系数δ;获取受迫振动模式下不同振幅对应的周期与相位差,通过后续一系列数据处理操作,可绘出不同阻尼下的幅频、相频曲线。处理所用的基本公式为:
(二)传统数据处理方法的缺陷与新方法的提出
针对利用幅频、相频曲线求阻尼系数的任务,传统的处理方法包括教材上的峰值法和一维非线性拟合法,而这两种传统方法都存在明显的缺陷。峰值法只有在
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