转换法：参量换测法与能量换测法

根据物理量之间的各种效应和定量的函数关系,通过对有关物理量的测量求出待测物理量的方法,称为转换法。转换法大致分为两种:参量换测法与能量换测法。

(1)参量换测法

利用各种参量在一定条件下的相互关系及其变化规律来实现待测量的变换测量,称为参量换测法。例如,“测定金属丝的杨氏弹性模量”“用光栅测波长”等。

(2)能量换测法

电测方法具有控制方便、反应速度快、灵敏度高并能进行自动记录和动态测量等优点,因此在实验中可以利用物理学中物理量间存在的各种效应与关系,把被测的非电量转化成电量进行测量,最后求出非电量物理量。这种利用能量变换器将一种形式的能量转换成另一种形式的能量进行测量的方法,称为能量换测法。此方法的核心是换能器。下面介绍几种典型的能量换测方法。(www.xing528.com)

①热电换测。这是将热学量转换成电学量再进行测量的一种方法。例如在导热系数的测定中,将温度的测量转换成热电偶温差电动势的测量。

②压电换测。通过压力与电压之间的变换进行测量。例如,产生超声波的“探头”(晶体换能器)具有压电效应。话筒能把声波的变化转换成相应的电压变化;扬声器则把电信号转换成声波。医用心电图是将心脏跳动对压电陶瓷(换能器)产生的压力转换成电压输出。

③光电换测。通过光学量的变化转换为电学量变化的测量称为光电换测。光电换测的变换原理是光电效应。因其机理不完全相同,光电效应又可分为外光电效应、内光电效应和光生伏特效应。利用外光电效应做成的转换器有光电管、光电倍增管等。“光电效应法测普朗克常量”实验中用到的就是光电管。利用内光电效应做成的转换器有光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管。利用光生伏特效应做成的转换器就是光电池,光电池可把光能直接转换为电能,因此可作电源用。

④磁电换测。这是磁学量与电学量之间的转换测量。磁感应强度B直接测量很困难,利用磁电换测后,可使测量变得简便、快速。在具体测量中,可根据被测磁场的类型和强弱来选择合适的方法。例如,实验“用霍尔元件测螺线管磁场”中,是利用霍尔效应,把对磁感应强度的测量转换为对霍尔元件的工作电流和电压的测量。此外,常用的方法还有冲击法和感应法。冲击法是将磁感应强度的测量转化为冲击电流计最大偏转角度的测量;感应法是将磁感应强度的测量转换为交变感应电动势有效值的测量。