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测量学的应用范文1
关键词：数学；测量学；基础应用
中图分类号：TV198 文献标识码：A
收录日期：2014年5月4日
数学的应用早已深入到众多其他学科领域，对其他学科领域的发展起到了越来越重要的作用。不仅如此，数学在其他学科领域的应用根据所应用学科自身的性质、特点、层次等呈现出不同的表现形式。测量学中的两大基本问题：对测量成果的计算（常称内业成果计算）和对测量误差的分析，都要用到诸多数学原理、方法和知识。本文将从基本特点、基本内容等方面，浅析数学在测量学中的基础应用。
一、基本特点
（一）基础性。在测量学中应用到的诸多数学原理、方法、知识，特别强调其基础性，所应用的数学知识也几乎都是最基本的，不适合做复杂的推导，也不适合做过多的数学延伸。通过分析，可以发现数学知识让测量学更简洁、准确、精确；比如三角和平面解析几何的知识，将测量学中的基本计算问题，几乎完全转化成了数学问题，尤其是平面解析几何知识的应用，让相关测量结果计算变得方便、直接。而直接影响测量精度的误差问题，更是直接应用了概率统计和微分学的基本原理、方法和知识作为工具，同样较完美的将测量学的误差问题转化成了数学问题，为提高测量精度提供了数学理论基础。
（二）专业性。在测量学中应用到的诸多数学原理、方法、知识，是服务于测量学的，所以更多的体现了其专业性。几乎每一个数学知识的应用，都有其特定的应用背景。数学知识的应用和安排是服从于“解决专业问题”这条主线的。在这种角度下，数学知识之间并不要求严格的逻辑顺序；比如三角和平面解析几何的知识就贯穿了整个测量学的基本计算问题，但其间却又同时穿插了概率统计和微分学的知识，用以解决分析测量误差的问题。
（三）综合性。在解决测量学中的两个基本问题：测量成果的计算和测量误差的分析时，除了测量学本身的要求和数学的强大工具性外，还要用到很多其他学科的知识，比如地理学、物理学的应用等，这是学科间的综合。即便是数学原理、方法、知识本身的应用，也不是孤立、单一的；同一个测量学问题的解决往往同时应用多个数学知识。
二、基本内容
（一）三角与平面解析几何紧密结合共同解决测量成果计算问题。在测量学中，三角知识的应用是非常普遍的，尤其是在进行测量成果的计算时，从水准测量到角度测量再到距离测量以及直线方位测量、平面控制测量、高程控制测量等等，无一不以三角知识为基础。不仅如此，三角知识还往往与平面解析几何紧密结合，共同来解决测量成果的计算问题。
1、三角的知识是基础中的基础。在测量学中，三角知识应用相当广泛，从勾股定理到正弦、余弦、正切、余切再到反正切、余弦定理等等，从不同方面完成了对测量成果的计算问题。比如，在分析水准尺倾斜产生的影响时，要用到余弦的知识。这样的例子几乎贯穿了整个测量学的基础应用。可以说，三角的知识是测量学中基础的基础。
2、平面解析几何将测量成果计算变得更加直接、简单。如前所述，三角的知识几乎贯穿了整个测量学的基础应用，而与平面解析几何基本原理、方法和知识的结合，则使测量成果的计算有了质的飞跃，这当然直接得益于解析几何自身的优势，将几何如三角的问题转化成了代数的问题，不仅使测量成果的计算更加系统化、统一化，还使测量成果的计算变得更加直接、简单。需要说明的是，数学上通用的平面直角坐标系与测量学中实际应用的坐标系是有一定的区别的，但它们的算理都是一样的。解析几何的原理、方法和知识在测量学中最基本的应用主要在于确定点的坐标、测算两点间的距离、确定两点间的坐标方位角等等。
（二）概率统计与微分学合力完成对测量误差的分析。中误差是测量学中关于测量误差分析部分的重要概念，也是误差分析的主要内容之一。从测量误差统计规律的揭示到测量中误差的定义再到它的计算以及它的变化等等，无不用到数学的原理、知识和方法，而其中最显著的是概率统计与微分学的应用，它们结合起来共同完成了对测量误差的分析。
1、概率统计揭示了测量误差的基本规律。测量学中指出，产生误差的原因很多，误差的种类也各不相同，大致涉及仪器的、人为的和环境的三个方面。测量学最关心的是那些不可避免的客观存在的偶然误差。对偶然误差的基本规律进行的研究、描述，离不开概率统计的知识，最基本的一点就是：偶然误差是不确定的，但随着观测对象的增加又会呈现越来越明显的统计规律。关于偶然误差的统计规律指出：偶然误差具有有限性、显小性、对称性和抵消性；而更进一步系统性理论性的规律则是通过概率统计中最重要的正态分布体现出来的。需要补充说明的是，偶然误差的“抵消性”更是直接指导了实际的测量学外业工作，在角度测量、直线方位测量等实地测量工作中，往往通过左、右测量或往、返测量等方向性相反的测量和多次测量来抵消仪器整平等过程中产生的误差。
偶然误差的抵消性用数学式子可以表示为：
■■=0，
i为各次测量的真误差，n为测量总次数，可以看出，当观测次数无限增多时，偶然误差的算术平均值接近于零。
2、概率统计的基本原理给出了测量中误差的定义。误差的常见基本定义，是测量值与理论真值之间的差，在测量学中依然适用。需要说明的是，测量学在定义测量误差的时候，引入了统计学的基本原理作为参考，那就是：实际测量工作中，需要对目标反复测量以提高测量精度、降低测量误差，而测量误差作为单独的研究对象时，是符合概率统计关于随机变量的基本知识的。需要指出的是，测量学中极其重要的“中误差”概念更是直接应用了随机变量的统计规律性加以定义：m=±■，m称为中误差，i为各次测量的真误差，n为测量总次数。从“中误差”的定义式不难看出，它充分考虑了各次测量真误差之间的关系、差异，是一个综合性的概念，也是衡量观测精度的一个可靠标准，进一步分析，还可看出，它的表达式非常类似于一般概率统计中标准差的概念，当然也就描述了针对同一观测对象一组观测真误差的平均离散程度。
3、微分学完成了对测量误差传播定律的定量分析。测量学的一大特点是，很多量的测量不是通过仪器直接测量、读数完成的，而是借助于其他的已完成的测量成果，通过一定的计算，间接完成的。比如一个简单的例子，要测量一块矩形场地的面积，是通过先测量矩形的长、宽，再利用矩形的面积公式计算得出面积。可以理解，由于各种原因，在测量矩形的长、宽时，不可避免的会产生误差，而这个误差将导致矩形的面积这个间接得到的量也产生相应的误差，这个误差既不是长的误差，也不是宽的误差，但是跟长、宽这两个直接的量都有关系，用测量学专业的语言描述，就是误差被传播了。用数学的语言描述就是，间接观测值是直接观测值的函数，而且间接观测值的中误差必然与直接观测值的中误差密切相关，其间对于这种关系的阐述就是误差传播定律。
误差传播定律包含了丰富的内容，主要有观测值的和或差的函数中误差（如为了求得两点间的高差，在两点间设置若干观测站时）、观测值倍数函数的中误差（如在不同比例尺的地形图上量算两点间实地距离）等等。但是由于借助了数学的高度抽象性，这些类型的中误差都可以概括为一般函数的中误差，并最终统一为一个数学式子：
m=±■m■■+■■m■■+…+■m■■，其中，x1、x2、…xn为n个独立的直接观测值，其中误差分别为m■、m■、…、m■，z=f（x1，x2，…，xn）为间接观测量与直接观测量之间的函数关系，■为间接观测量对第i个直接观测量的偏导数。从误差传播定律的数学式子可以看出，正是微分学的知识完成了对测量误差传播定律的定量分析，其中函数的建立和偏导数的计算又是关键的步骤。
（三）其他数学知识的应用。除了三角、平面解析几何、微分学等数学基本原理、方法、知识外，测量学还用到了一些其他的数学知识：如基本平面图形的面积计算问题和基本几何体的体积计算问题，在根据已测绘地形图量算实地面积、挖填土石方等问题中都有应用；又比如立体几何中空间两直线间位置关系在角度测量中的应用等等。
测量学的应用范文2
关键词：Photoshop；测量；案例教学
中图分类号：TP317.4-4
Photoshop是一款功能强大而操作简单的通用图像处理软件。目前在高校“Photoshop图像处理”已成为广受学生喜欢的课程。Photoshop软件具有广泛应用，为大众所熟知的有：平面设计、相片修复、广告摄影、艺术文字、网页制作等。然而，Photoshop在工程、科研等领域的测量应用却鲜为人知，例如，化学中的应用（王昭松和王麟生，2005）、林业制图及面积求算中的应用（耿继斌，2011）、植物叶面积测定（于守超、张秀省和冀芦莎，2012）、地质灾害危险性评估中的应用（吴怀义和刘滨，2003）等。也有学者注意到的Photoshop软件教学中测量应用的重要性，因而在教材的扩展部分中加入了这方面的内容，例如，联骏编著的《图像编程精髓：从开发自己的Photoshop开始》（电子工业出版社），但是此教材中采用高级编程的形式实现测量方面的应用，生涩难懂，不适合非专业的学生学习。
在笔者讲授的“Photoshop图像处理”课程中，讲解Photoshop软件常用功能之余，穿插适当的Photoshop测量应用的内容，操作简单，功能奥妙，能增进学生对Photoshop软件的理解、扩充知识面、培养学生的科研兴趣、以及增强逻辑思维等，而且教学过程简单易完成，不会占用太多的课堂时间，一举多得。现结合笔者的教学实践，就“Photoshop图像处理”课程教学中增加测量应用的教学方法进行探析。
1 案例教学设计
教学的理论和实践基础要求不高，仅需要了解像素的概念、能灵活使用Photoshop的选择工具即可。教学中安排两个案例，讲解第1个案例，然后让学生完成2个案例。教学和练习时间为20分钟。
1.1 案例1
已知图1中商品房的室内面积S，求各厅室的面积Si（其中阳台的面积按50%计算）。计算的思路是，计算商品房室内区域的总像素减去阳台总像素的50%，为室内的总像素面积P，再分别求出各厅室的像素面积Pi与P的比例，与S相乘，便可得出Si的结果。
在Photoshop CS6.0中，计算像素面积的操作方法是，先建立目标选区，选择菜单：图像分析设置测量比例记录测量，便可在新弹出“测量记录”窗口中得到测量结果。以图1中的客厅为例，得到的像素面积测量结果如图2所示。
1.2 案例2
计算洪灾时鄱阳湖岸的受灾面积。图3是某次洪灾时长江中下游的卫星遥感图片，在图片的中部可以清晰地看到鄱阳湖的水面。本例需要计算出洪灾中的鄱阳湖湖水面积，与正常时期相比较，分析得出鄱阳湖湖岸受灾面积。计算的思路是，先计算出图中鄱阳湖的像素面积，如图3（b）所示，再通过图3（a）中比例尺计算出每个像素代表的实际面积，最后得出洪灾时鄱阳湖的湖面面积。最后在网络文献资料中查出正常时的鄱阳湖面积，与洪灾时的面积相减，便可得出鄱阳湖岸的受灾面积。具体操作方法可参见文献[1]。
2 教学效果调查
在对2个教学班共185人完成教学后，立即通过教学网站的预设好的调查问卷对教学效果进行调查。调查结果显示：在授课前没有人听说过Photoshop具有测量的功能；98.9%的同学认为本次授课内容实用有趣、值得学习；90.8%的同学认为学习内容印象深刻；84.9%的同学认为本次授课内容轻松愉快；77.3%的同学认为增加了对工程测量和科研工作有进一步了解；94.1%同学经过这次学习后，增进了对Photoshop课程的学习兴趣。调查结果显示，授课效果达到预期目标。
3 总结
本次教学，以扩充知识面、培养逻辑思维、增强学生实践应用能力、培养了学生的学习能力和探索精神、提高学习兴趣为目的。选择难易适当的2个案例，控制授课时间在20分钟左右，很好的解决整个课程课时少、内容多的问题。通过调查显示，已很好的达到教学目标。此外，举一反三，还很多有趣的学习内容，比如简单的动画制作等，能否穿插在Photoshop课程的教学中，也值得我们去探讨和实践。
参考文献：
[1]黄秀茵，黎记果，陈仕鸿.Photoshop CS6在遥感地图洪灾淹没面积计算中的应用[J].连云港职业技术学院学报，2013，26（2）：31-32.
作者简介：陈仕鸿（1979-），男，广东仁化人，副教授，硕士，研究方向：计算机应用；贺桂娇（1978-），女，湖南隆回人，讲师，硕士，研究方向：计算机应用，Email：
测量学的应用范文3
关键词：英语测试；效度；信度
中图分类号：G64文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）06-0269-02
1 引言
据全国大学英语四、六级考试委员会与英国文化委员会的合作研究结果认为：CET4和CET6(简称)是一项信度极高的考试，每次考试客观题的内部信度都达0.9以上;效度相当高，回收问卷中有92%的教师认为CET能反映学生的实际英语水平。笔者以为这里所指的信度和效度的界定很模糊，就某次具体的测试而言，信度和效度是受特定条件限制的，不可能是绝对的。迄今为止，我国的高考、研究生入学考试、公共英语等级考试(PET)，包括CET等大规模英语测试还是以客观性题型为主，主观题只占10%或20%左右。就评分方法而言，因客观性试题答案的唯一性，可用机器阅卷，从而保证了测试结果的客观性和一致性，无疑具有相对较高的信度，但不足之处就是效度难以保证。同时大量采用主观性、直接性试题的测试在阅卷信度上也令人怀疑。这样的困惑总是或多或少存地在于考试的开发、设计和评估过程中。
我们能否使信度和效度同时最大化呢？信度和效度又应如何整合而达到适当的(appropriate)平衡？Bachman和Palmer在其测试理论中认为可设置“可接受的最低程度”(minimumacceptablelevel)的效度或信度等质量指标从而使得语言测试的“效用性”(usefulness)原则中各特征之间达到适度平衡。由于测试总是在一定的价值判断、测试目标、社会环境等约束条件下进行的，本文尝试探索在可行性条件下，测试的总效用(overallusefulness)最大化时效度和信度之间可能存在的关系。
2 效度和信度的基本概念及特点
如果我们想阐释一次特定的考试成绩是否正确反映了学生的语言能力，那么在设计和使用测试时，信度和效度是我们首要关注的特征。Bachman把信度定义为“测试的一致性”(consistencyofmeasurement)。简言之，就是测试结果的可信度、可靠度。例如，我们可以这样来检验测试的信度：使用同样一份试卷，在两种不同的场合、环境中，在较短的时间间隔内，施与同样的学生，如果测试结果基本吻合，那么证明该测试是有信度的。一份试卷的测试结果如果缺乏信度，就没有使用价值，同时也减弱了考试的公正性。当然，要完全消除不一致性(inconsistency)也是不可能的，我们能做的是尽量把影响不一致性的不利因素控制在最低程度，以便于提高测试信度。
信度所涉及的问题是个体测试成绩在多大程度上是由测试误差或其它因素所影响的。效度所关注的问题是个体测试成绩在多大程度上和个体语言能力相关。因而，我们研究信度的目的是使测试误差造成的影响最小化，研究效度旨在使我们想要检测的语言能力的效果最大化，它们是两个相互补充的目标。一项测试若没有信度，也就无所谓效度。信度是效度的前提或必要条件。权衡信度和效度，效度是首要的。然而Underhill和Heaton指出信度和效度特征在本质上是互相冲突的。测试效度较高的试题有时测试信度较低。反之，测试信度较高的试题有时测试效度较低。Morrow也认为想把测试任务设计得既具有可信性又具有真实性不可能的。Hughes却说虽然测试的各种特征相互排斥，但是这并不意味着我们可以完全放弃这些特征。
3 对信度和效度在理论上能达到适当平衡的可行性研究
评价英语测试最重要的原则是总效用性(overallusefulness)。Bachman和Palmer(1996:18)把某一特定测试的“总效用性”看作是由六个因素构成的，即效用性(Usefulness)=信度(Reliability)+构想效度(Constructvalidity)+真实性(Authenticity)+互动性(Interactiveness)+冲击力(Impact)+适用性(Practicality)。这里需要说明的是：Bachman和Palmer之所以把“构想效度”作为“效用性”六大特征之一，是因为构想效度(上节已提到)关系到我们根据测试成绩所作的解释的意义性和适切性。前五者均与测试成绩的使用有关，而“适用性”与测试的方法有关，能够在很大程度上决定测试的可行性。评价一次考试是否有效用需要综合考察这些因素，在它们之间寻求最佳的平衡点，而这一平衡能否实现取决于适用性的大小。对于大规模考试，考试策划者需在试卷设计和考试任务设置时重点考虑信度和效度，而对于一般学校考试，教师就应多考虑考试任务的真实性、互动性和对教学的冲击力(或称后效作用)。
4 在英语测试实践中把握好信度和效度的平衡关系
以上已经大致证明：信度和效度作为评估测试质量的两个基本特性，两者虽然在一定程度上是相互矛盾的，但完全可以通过相互协调使之达到适切的平衡，以保证测试的总效用性最大化。这一结论给我们的启示是：在英语测试的设计和命题过程中，不能绝对、片面、盲目地追求或强调某一方面而以失去另一方面为代价，只有综合平衡二者的关系才能获得最大的总效用。
4.1 考试内容能否体现新的语言教学观
语言测试随着语言观的发展而发展，也随着教学理念、教学模式的更新而更新。八十年代中期开始流行的交际功能观和九十年代以后兴起的任务教学法(task-basedlanguageteachingapproach)都对语言测试的改革提出了新的要求。现行的四、六级考试题型还是以结构主义语言测试理论为基础的多选题为主，某些语言项目的测试与实际语言能力的相关性不高，很难体现当代语言教学观提倡的英语交际运用能力方面的考查。Bachman和Palmer(1996)也强调测试任务和目标语使用任务(target-languageusetask)的一致性。看来革新CET的试卷结构、题型设置是关键。为了提高考试的效度，可以通过调整主观题和客观题的比例(3:2或1:1)，多采用直接测试法，增加听力和写作测试的权重，加大口试考核力度并设最低分，变化题型等手段。也可通过采取大题量小分值，细化评分标准，综合使用整体评分法(holisticgrading)和分析评分法(analyticmarking)等措施来提高考试信度。
4.2 能否产生正面反拨效应
测试是教和学的导向。问题是如何提高测试的正面反拨效应，减少负面反拨效应。四、六级考试长期以来采用固定不变的模式，客观上造成了学生猜题、押题，教师偏向应试教学，产生了不良的教学效果。Hughes提出了若干提高正面反拨效应的建议：测试要培养能力;测试内容要覆盖面广并具有一定的不可预测性;尽量使用直接测试法；成绩测试要与教学目标相结合，使用尺度参照等。这些建议多数涉及效度，也与信度相关。信度和效度是影响反拨效应的重要因素，正确处理好两者的关系能使测试产生积极有利的反拨效应。
5 结束语
测试的最终目的是服务于教学。作为教师，重视语言测试理论的研究，掌握命题的原则，在试卷编制过程中把握好信度、效度及其它评价指标之间最佳的平衡关系，将有利于优化各类英语测试的质量，更有效地推动英语教学的发展。
参考文献
［1］AmericanPsychologicalAssociation,1985,StandardsforEducationalandPsychologicalTesting［M］,Washington,DC:AmericanPsychologicalAssociation.
［2］Bachman,L.F.&A.S.Palmer,1996,LanguageTestinginPractice［M］.Oxford:OxfordUniversityPress.
测量学的应用范文4
关键词：极化曲线；线性扫描；电化学实验
中图分类号：O646.54 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）07-0276-03
一、前言
电化学课程理论性强，难度大。通过实验，可加深学生对电化学理论的理解、熟练基本操作、掌握基本方法，培养严谨求实的作风和动手能力。电化学研究方法较多，而极化曲线的测定是研究电极过程的基本方法[1]。本文以Cr3+的电沉积为例，设计了线性扫描伏安法实验，采用电化学工作站进行测量。通过实验数据处理，加深学生对线性扫描法的特点和基本原理的理解，掌握极化曲线的定量分析和线性扫描伏安法实验技巧。
二、基本原理
1.极化曲线。电流密度与电势的关系曲线即极化曲线，通过极化曲线可求得某一电流密度下的超电势，了解电势随电流密度的变化规律，反映电极电位与电化学反应速度的关系。通过极化率Δφ/Δi可衡量极化的程度、判断电极反应的难易。极化率越小，电极反应越容易进行。通过极化曲线的数据处理，可获得重要的动力学参数，比如交换电流密度、电子传递系数、电化学反应级数和活化能等。在电化学工业生产中，通过对稳态极化曲线的测定，可确定电镀液的最佳配方、最佳工艺条件及添加剂的适宜浓度。
三、实验
1.仪器与试剂。在三电极体系中，以直径1mm的铜丝为研究电极、大面积铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，以250mL砂芯H型玻璃槽作为电解槽，用鲁金毛细管消除液接电势。实验前将铜电极用细金相砂纸抛光，用丙酮和无水乙醇清洗，用稀盐酸活化，再蒸馏水洗涤。
电解液：氯化铬25g/L，硼酸50g/L，柠檬酸49g/L，NaBr 20g/L，十二烷基硫酸钠0.1g/L。pH为2.3，用分析纯试剂和蒸馏水配制溶液，用稀硫酸、NaOH调节pH值。溶液陈化后，通入N2 15min除去溶液中的溶解氧。仪器有电化学工作站CHI660E、恒温水浴、pH计等。图1为测量示意图。
2.实验步骤。
（1）接通电化学工作站，打开电脑，进入CHI660E。
（2）在设置菜单点击“实验技术”，选择“线性扫描伏安法”。
（3）在控制菜单点击“开路电位”，测量开路电位。
（4）选择参数：初始电位（伏）=开路电位，终止电位（V）=-1.5，扫描速度（V/s）=0.001，采样间隔（V）=0.001，静置时间（s）=2，灵敏度（A/V）=1.0e-5。或自行设置参数。
（5）点击“运行实验”，测量阴极极化曲线。暂停或停止实验，点击“暂停”或“停止实验”。如出现一水平直线，说明数据溢出，需停止实验，不能直接关闭CHI660E或进行其他操作。增大灵敏度数值，数据便不会溢出。
（6）扫描完毕，保存数据。
（7）在文件菜单中点击“转换为文本”，将文件转换为文本文件。
（8）实验完毕，退出CHI660E，关闭电化学工作站。
四、数据处理
1.活化能测定[3]。图2为Cr3+在不同温度下的阴极极化曲线。随着温度升高，铬离子扩散和迁移速度加快，溶液中活化离子的百分数增大。阴极极化曲线向正电位方向移动，阴极极化减小，电流密度增大，电化学反应速度加快，Cr3+沉e速度提高。
同样，可以得出不同超电势下Cr3+电沉积的表观活化能，如图4所示。
当超电势为0.6V～1.1V时，Cr3+电沉积的表观活化能为45.61～78.37kJ/mol，大于40kJ/mol，表明Cr3+的电沉积属于电化学步骤控制。Cr3+电沉积的表观活化能随着超电势的增大而减小，说明电极电位较负，有利于Cr3+电沉积反应速度的提高。
2.动力学参数的测定。图5为25℃时Cr3+电沉积的Tafel曲线，斜率为0.121V，截距为0.568，根据Tafel方程，求得Cr3+电沉积的表观电子传递系数a为0.49，交换电流密度i0为2.02×10-5A・cm-2。
除此以外，通过极化曲线，还可以确定电化学反应的标准速度常数、扩散系数、反应级数，在此不再赘述。只有将理论知识融会贯通，才能得心应手地设计实验并解决问题。通过本文，希望能提高学生的电化学实验兴趣，熟练运用作图软件，正确进行数据处理和数据分析，对其他电化学研究方法起到触类旁通的作用，逐步达到自行设计实验的境界。
参考文献：
[1]舒余德，陈白珍.冶金电化学研究方法[M].长沙：中南工业大学出版社，1990.
[2]龚竹青.理论电化学导论[M].长沙：中南工业大学出版社，1997.
[3]杨余芳.Ni-Fe、Ni-Fe-Cr合金箔及Ni-Cr合金电沉积工艺和基础理论研究[D].中南大学博士论文，2006：121.
测量学的应用范文5
【关键词】行为导向教学法；中职教育；《电工仪表与测量》
《电工仪表与测量》课程是中职技术院校电工电子类专业的一门重要专业基础课程。传统的理论教学是以老师在课堂上讲授为主，学生按教师的思路及知识逻辑学习学习过程被动。《电工仪表与测量》的理论教学中给学生的感觉是结构内容抽象，缺乏生动、趣味性和启发性。中职学校的学生文化基础和学习能力相对较差，基本上是被应试教育遗弃的群体，但他们有一定的人际交流能力，个人表现欲望较强，动手能力也强。这些学生对理论教学产生了一定的厌学情绪，却对实验、实习动手有着浓厚的兴趣。
这门课程的主要内容是根据电工测量对象的不同，向学生介绍了电流、电阻、电能、电压、电功率、相位等基础知识。学生通过这门课程的学习，能够熟练掌握电工仪表的结构、使用方法、工作原理和电工参数等知识点，并能够据此进行实际操作[1]。把行为导向教学方法应用到这门课程的教学中意义重大。实践证明，将行为导向教学方法应用于《电工仪表与测量》教学过程，对培养学生的实践动手能力和创新能力有良好的效果。
1. 行为导向教学方法的具体内涵 行为导向教学方法在教育界已不是陌生的名词，它的具体内涵有哪些？它的主要目标是改变学生的学习态度，把原来被动接受教师知识点灌输的学习模式转变为积极探求知识的新方式。这个过程有效提高了学生的积极性，并且学生通过自主学习知识点的记忆更好更快，而教师通过行为导向教学掌握了高效率教学的要点，有效提高了教学的效率。总的来说行为导向教学方法主要形式有以下几种：项目教学、问题式、表演、角色扮演、模拟、案例分析等[2]。课堂呈现形式可以根据学习任务的性质进行组织。举例来说，在讲授“电流与电压的测量”这一知识点时，教师可以先向学生布置任务：搜集电压与电流测量的方法。学生根据任务在课下进行信息搜集；在课堂教授之前，老师给学生一个充分展示的机会；然后老师对学生的表现进行点评并对学生提出的疑问做出解答；最后是进行知识点的具体讲解。这个过程看似简单但是作用非常的大，学生通过信息搜集预习了新课并积极思考，在课堂中带着疑问进行学习，学习效果相对比较好。
应用行为导向教学模式需要教师根据知识点的不同进行具体规划，并综合考虑学生的不同情况制定最适合的教学方法。《电工仪表与测量》的教学重点就是让学生掌握电工测量最基本的理论知识并且活学活用，提高操作能力。通过这个课程的学习提高实践能力和团结协作的能力。举例来说，电阻、电能的测量是这一课程的难点，在这两个知识点中采用行为导向教学方法势在必行。学生学习的难点就在于对电阻、电能这两个概念理解不清，然后计算不精准，在具体的测量过程中无法真正掌握测量的正确步骤[3]。根据行为导向教学模式，我们一般情况下先给学生几个具体的案例，这些案例都是经过实践总结出来的典型案例比如在对电阻、电压、电流的测量中。教师会根据学生的掌握情况适当修改数据（以不违背实际情况为准），这样减少了计算难度。学生根据案例自己制定模型，根据老师的指导进行测量。这样以来学生对电阻和电压、电流有了更为直观的认识，测量难度也就降低了。还有，在《电工仪表与测量》课程中，特别是电工仪表的测量机构的结构，理论讲解是很抽象的，学生理解困难，就会失去学习的兴趣。在课程教学过程中应用行为教学法，就能激发学生的学习兴趣，把认知—认识—了解—应用整个过程贯通。
2. 行为导向教学方法在《电工仪表与测量》中的具体应用 电工仪表的应用越来越广泛，《电工仪表与测量》这门学科的重要性越来越大。改变原有的教学模式，采用多样化的教学手法能够有效提高教学效率。下面列举几个行为导向教学法在《电工仪表与测量》中的应用。
2.1 问题式教学。
人们在有疑问的情况才会认真寻找解决方法。在课堂中如果学生是带着疑问进行学习就可以很好地掌握知识点，课堂发上效率也就提高上去了。在《电工仪表与测量》这一门课程中可以采用这个方法。举例来说，提出问题引导学生观察仪表的结构特征。要求：每组抽签回答一个问题，不完成或回答不正确的有一定的惩罚。问题一：仪表的表盘上都有什么样的符号？问题二：常见的符号A、V、Ω、W等各代表什么意思？问题三：测量机构是哪个，能指出吗？问题四：电路是怎样连接的？……然后分组回答问题，每个小组抽签回答一或两个问题。由组长派代表回答问题，老师现场评议，对回答不正确或没完成问题的小组要求表演一个小节目。经过这个过程让学生把知识盲点记录下来，也就是把心中疑问进行整理。最后，老师再带领大家共同学习。由于大家心中存在疑问注意力也就相对集中，知识点的掌握程度比较高。
2.2 角色扮演式教学
在娱乐中进行学习，寓教于乐。对于中职学生来说，实践能力的获得是学习的最终目的。学习过程不免枯燥无味，为了提高学生的学习兴趣提高学习效率可以采用寓教于乐的教学方式[4]。举例来说，在“直流电流表的组成”中，对分流电阻的理解。可以用视频的方式把知识点展示出来，不过难度相对大一些。我们可以用娱乐的方式去让学生接受理解。教室有两个门，我们把其中一个门关小点，只能通过一人，当作测量机构电阻，另一个门大开着，当作分流电阻，要求全班同学在规定的时间内进入教室。结果表明，大开的门阻碍小了同时挤进入教室的人明显是多的，开小门的阻碍大了进入的人也就少了。这样学生就掌握了这个知识点了。另外，也可以让学生在课下以比赛的方式检查知识点的掌握情况，这个过程完全有学生自主举行，老师只要担负评委的角色即可，这样可以充分发挥学生的组织能力。
3. 结束语 通过以上内容，我们可以看出行为导向教学模式在《电工仪表与测量》这一课程中发挥了巨大的作用，它是中职教育模式改变的具体表现。为了更好地取得教学效果一定要根据实际情况把这种教学模式贯彻到底。
参考文献
[1] 陈强. 平职学院案例教学为就业导航[N]. 中国教育报. 2011（12）
[2] YMG记者 仲海 通讯员 赵桂平. 项目教学学生成“主角”[N]. 烟台日报. 2011（05）
测量学的应用范文6
关键词：电化学气体传感器；无需化学试剂；应用
中图分类号：X851 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）19-0165-02
引言
甲醛被认为是主要的污染物之一，就是因为它的高毒性和潜在的致癌性，甲醛产生的来源有很多，比如工业，交通，森林火灾，以及吸烟产生的烟雾。它也可能从不同的物体内散发出来，比如新的家具和高分子材料在降解的过程中，因此，它也可以作为材料降解过程中的标志分子。
甲醛检测最常用的分析方法利用液相质谱结合2，4-二硝基苯肼衍生的方法。尽管这种方法可靠精确，但是他需要相对较贵的仪器而且只能在实验室完成[1]。因此，新型的甲醛探测方法和甲醛探测器的发展也就成了一个比较吸引人的课题。已经存在的传感器的测量原理，从能谱测量到电阻式测量，再到比色法，而后者是现在最广泛被研究的。金属氧化物薄膜和纳米金属氧化物通常被用在传感器的图层上。尽管，使用这种放的灵敏度很高，但是，它本质的缺陷是需要高温，在湿润的环境下，测量不准。为了克服高温下的操作问题，导电聚合物图层被引入用来探测挥发性有机物，比如甲醛。
经过对比国内国外的电化学传感器，从价格，分辨率，精度等方面考虑，而后选择了国内郑州炜盛公司的传感器，足以满足室内测量监测的要求。
1 电化学气体传感器介绍
甲醛气体传感器有很多种类型，有热导式，电导式，比色式，通常包括酶甲醛脱氢酶，然而，由于潜在的稳定性问题，对于其使用并不是在所有条件和环境下都合适。而无酶的电化学传感器性能提升了很多，也使得其开始被广泛关注，尽管这种传感器还比较少。
现有一种室温伏安的多功能聚合物传感层甲醛气体传感器，这是一种合成聚合物传感涂层，其结合了分析积累能力，其衍生物通过众所周知的肼反应，同时其作用是用伏安测量聚合物电解质。
电化学气体传感器按照工作原理可以分为以下几种类型：燃料电池型气体传感器，极限电流型气体传感器，浓差电池型气体传感器。
2 电化学气体传感器的选型
商用丝网印刷电极用来当作底座，与碳工作和对电极，以及银准参考电极。电化学电池由三个内部合成传感涂层的电极组成，这三个涂层作为分析物衍生媒介以及高分子电解质，三电极的系统涂有20 L of 1% HPA or PAA解决方案，一夜之间干，所有的解决方案都使用了Milli-Q水，聚丙烯酸用来接收和溶解在水中，离子聚丙烯酸酯在实验室中被准备用来先溶解水中的聚丙烯酸，随后，用克分子数相等的数量水合肼来中和它。循环伏安测量方法使用Autolab PGSTAT 30来运行。
2.1 臭氧电化学气体传感器
臭氧的测量是空气质量和许多大气化学实验的关键部分，传统的臭氧监测机制基于紫外吸收，相对较贵，并且有一定高的能量的损耗，限制了固定的地点，而电化学传感器仅仅需要5v的直流电，总共的耗电量还不到5W。总重量不超过1公斤，这种电化学传感器产生的电压信号一定比例于臭氧的浓度，其范围是5-10ppm。两个臭氧传感器的性能有很好的线性度。传感器的校准和灵敏度受到相对湿度和气体样本的流动率的影响，被分开进行。线性校准曲线表明传感器的性能完全相同，即使是在不同的湿度和流动率，为了要补偿传感器的基准漂移而调零的过程中。快速的湿度变化（～20%/min）会在传感器信号中产生显著立刻的变化，传感器需要大概40分钟的时间来恢复到原始值。相反，慢速的湿度变化对传感器响应有微弱的影响。为了检测小型化臭氧仪的性能，臭氧仪被用在实验室来检测臭氧损耗，通过海水吸收和空气质量检测18天，研究表明，臭氧被海水吸收是线性于海水表面微层的亚油酸的。18天中从臭氧传感器中检测到的数据与使用紫外吸收法得到的数据具有很好的一致性。
2.2 甲醛电化学气体传感器
本文选择的电化学甲醛传感器ME3M-CH2O，其分辨率可达0.02ppm，当传感器暴露在甲醛气体中的时候，甲醛气体传感器使用丝网印刷碳电极作为基底，工作电极响应甲醛气体，其表面使用改进的聚丙烯酸离子传感层，生成和甲醛气体浓度成比例的极小电流，聚丙烯酸离子用来收集甲醛，同时，也是聚合电极，根据甲醛传感器的结构可知，工作电极与对电极同时浸入到电解液中时，通过测试电流的大小就可判定 CH2O 浓度的高低。每ppm甲醛气体输出1.1±0.5uA电流，在经过电流电压转换后得到AD转换器可以接收的模拟电压值。外加电压会使得两电极间产生极化[2]。定电位电化学型甲醛传感器有三个电极，图1为其结构图。
在甲醛传感器中，以及催化剂镍、钌、铂等金属粒子的作用下，酸性电解液的电解池内，甲醛气体向工作电极扩散，而发生氧化还原反应[3]。
2.3 CO电化学气体传感器
CO传感器主要有可变电阻式以及电化学式两种类型。CO传感器选用的郑州炜盛电子科技有限公司的ME2-CO，其中可变电阻式CO传感器应用高低温循环方式，1000ppm的大量程，高温清洗低温时吸附的杂散气体，因为采用的气敏材料在清洁空气中电导率低，通过电路把电导率的变化对应到一氧化碳气体浓度，然后输出相应的电信号；当室内气体超过300ppm时，说明可燃气体泄漏，实时报警。低温检测一氧化碳，随空气中的一氧化碳气体浓度增加，一氧化碳传感器的电导率增大[4]。
综上所述，其实反应状态如图2所示。
2.4 氨气电化学气体传感器
本文选择的氨气传感器和甲醛传感器一样，选用的郑州炜盛电子科技有限公司的ME4-NH3，0.12±0.03uA/ppm电流输出，同为电化学式传感器。空气中寿命2年，分辨率为0.1ppm。
2.5 甲烷电化学气体传感器
本文选取的是郑州炜盛公司的MC112型号，MC112有四个引脚，甲烷传感器的应用电路如图3所示。引脚包括表面涂有催化剂的检测器件D和表面没有涂催化剂的补偿器件C，这两个检测器件构成了电桥的两臂，外加上阻值为两个2K？赘和一个500？赘的电阻构成了回路，以便回路中的工作电流不会因过大导致元件烧毁。
在应用电路中，传感器所工作的电桥需要3V的直流工作电压，为传感器在接触甲烷气体时能够提供燃烧需要的热量[5]。此时补偿器件C无反应，电阻率，温度以及电桥输出电压都不会变化，但是检测器件的电阻率，温度以及电桥输出电压都会发生变化，这个变化反应了空气中甲烷气体的浓度值。
本文选取的是郑州炜盛公司的MC112型号，它属于载体催化气敏元件，MC112催化燃烧式甲烷传感器，由图可知，在低浓度时，传感器的线性度很好。甲烷传感器的灵敏度特性如D4所示。
3 结束语
本文介绍了应用在室内空气质量仪中的电化学气体传感器，这四款传感器体积小，质量轻，能够解决现有的气体监测依靠化学方法而造成的周期长，操作复杂等麻烦，使得室内空气的实时监测成为未来发展的一种趋势。
参考文献：
[1]崔九思.室内空气污染监测方法[M].北京：化学工业出版社，2002：1-110.
[2]裴志刚，朱立.室内装修甲醛的危害及测量方法[J].实验技术与管理，2005，22（6）：127.
[3]温卫敏.室内有毒气体监测系统研制[D].西安科技大学，2008：30-32.
