NCE-1非线性电路混沌实验仪-物理与电子工程学院实验中心.DOC

使用说明 NCE-1 非线性电路混沌实验仪 上海实博实业有限公司 客服热线：400-058-2358 地址：上海市奉金路103号（上海交大产业园区内） 电话: 0216404813657159106 E-mail: cnshbo@126.com 网址： NCE-1型 非线性电路混沌实验仪 一.概述 非线性动力学及分岔与混沌现象的研究是近二十多年来科学界研究的热门课题 ,已有大量论文对此学科进行了深入的研究。混沌现象涉及物理学,数学,生物学,计算机科学,电子学,经济学等领域,应用极广泛。非线性电路混沌实验已列入新的综合大学普通物理实验教学大纲。是理工科院校新开设的倍受学生欢迎和最有兴趣的实验之一。本仪器特点是(1)采用普通物理交流电实验最基本电路,全部元件学生可以自已接,且又直观。集成块与电源都有保护装置,不易损坏。(2)用示波器观测LC振荡器产生的波形周期分岔及混沌现象,图象重复性好,可连续观测几小时。(3)教学内容丰富,装置牢靠,直观性强。实验数据稳定。(4)学生可动手操作内容较多。本仪器是高校物理实验的优质教学仪器。 二.用途 主要用于高校普通物理实验和演示实验.主要实验内容有: 根据电路要求,用漆包线绕一个铁氧体介质电感,或测量已绕制好的铁氧体介质电感在通过规定 电流值时的电感量。 2. 用示波器观测LC振荡器产生的波形,及经RC移相后的波形。 3. 用双踪示波器观测上述两个波形组成的相图(李萨如图)。 改变RC移相器中R的阻值,观测相图周期的变化,观测倍周期分岔.阵发混沌,三倍周期,吸引子 (混沌)和双吸引子(混沌)现象,分析混沌产生的原因。 5. 测量非线性负阻电路(元件)的伏安特性。 三.技术性能 1. 四位半数字电压表 0-20V,分辨率 1mv。 2. -15v--0--+15v 稳压电源 3. 非线性电路混沌实验线路板。 其中非线性负电阻由TL082双运放和6个电阻组成。 四.使用说明 1) 打开机箱,把机箱右下角的铁氧体介质电感连接插孔插到实验仪面板左面对应的香焦插头上. 实验仪面板上的CH2接线柱连接示波器的Y输入,CH1接线柱连接示波器的X输入,连接实验仪与示 波器的接地.调节示波器的相关旋钮,使示波器的水平方向显示X输入的大小,垂直方向显示Y输 入的大小,并置X和Y输入为DC. 把实验仪右上角内的电源九芯插头插入实验仪面板上对应的九芯插座上，注意插头，插座的方 向，插上电源，按实验仪面板右边的钮子开关，对应的±15V指示灯点亮。 开启示波器电源，调节W1粗调电位器和W2细调电位器，改变RC移向器中R的阻值,观测相图周期 的变化,观测倍周期分岔.阵发混沌,三倍周期,吸引子(混沌)和双吸引子(混沌)现象。 按实验仪面板左边的钮子开关可开启0-19.999V直流数字电压表，数字闪烁表示输入电压超过 量程。 五.注意事项 1.双运算放大器TL082的正负极不能接反,地线与电源接地点接触必须良好。 2.关掉电源后拆线。 仪器应预热10分钟开始测量数据。 非线电路中混沌现象的研究实验介绍 (实验数据由上海交通大学物理实验教学中心提供) 非线性是自然世界中普遍存在的现象。正是非线性才构成了变化莫测的世界。我们在研究中大多只是注重使用那些线性描述的方法,以此来得到完美的解析解。但是在有些情况下,非线性就会起很大的作用,使得线性方程的解无法解释,因而我们就不得不着手去研究非线性的现象,以期得到一些规律,并已经获得了一定的结果。一个显著的例子就是气象学.在各种非线性的现象中,最具有代表性的就是混沌现象.以下,我们用级联倍周期分岔的方式接近混沌,从一个非常简单的实验中去观察非线性的现象,并尝试着得出一些重要结论 . 一.实验电路及实现 　 图1 图2 这个实验的电路如图(1)所示。其中R是有源非线性负电阻,其I-V曲线如图(3)所示C1,C2是电容,L是电感 ,G是可变电导。实验中通过改变电导值来达到改变参数的目的. 1.非线性元件 非线性元件的实现方法有许多种.这里使用的是Kennedy于1993年提出的方法:使用两个运算放大器和六个电阻来实现的。其电路图如图(2)所示。它的特性曲线示意如图(3)所示。由于我们研究的只是元件的外部效应,即其两端电压及流过其电流的关系。因此,在允许的范围内,我们完全可以把它看成一个黑匣子。我们也可以利用电流或电压反位相等技术来实现负阻特性,这里就不一一讨论了。负阻的实现是为了产生振荡。非线性的目的是为了产生混沌等一系列非线性的