一种逾渗实验仪

本技术属于实验仪器，具体涉及一种逾渗实验仪。

背景技术：

1、逾渗理论是处理强无序和具有随机几何结构系统常用的理论方法之一。这一理论研究的中心内容是：当系统的成分或某种意义上的密度变化达到一定值(称为逾渗阈值)时，在逾渗阈值处系统的一些物理性质会发生尖锐的变化，即在逾渗阈值处，系统的一些物理现象的连续性会发生变化，比如突然消失或者是突然出现。

2、逾渗转变，指的是在庞大无序系统中随着联结程度，或某种密度、占据数、浓度的增加(或减少)到一定程度，系统内突然出现(或消失)某种长程联结性，性质发生突变，我们称发生了逾渗转变，或者说发生了尖锐的相变。正是这种逾渗转变，使之成为描述多种不同现象的一个自然模型，用于阐明相变和临界现象的一些最重要的物理概念。

3、假设已知存在一个正方形网格，有n行n列等间隔的排开，在彼此交叉的交点处彼此接通相连，即：一个大正方形内包含了若干大小相同的小正方形。在该正方形网格的其中一组对边外加适量的直流电压，那么该正方形网格在该组对边之间会有电流流过，若用剪刀随机剪断小正方形的边，在开始时剪断的边数较少，整个网格仍有电流流过，随着剪断的数量增加，电流逐渐变小，直到达到某一剪断数量时，整个网络的电流突然急剧减小或者消失，则称此时发生了逾渗相变，该过程是最为简单的相变，因此上述正方形网格模型属于研究相变和临界现象的典型模型。该模型属于键逾渗，随着键(边)连通概率p的取值由1逐渐变小，网格将在p＝0.5时出现逾渗相变，因此又称p＝0.5为逾渗阈值pc。

4、逾渗理论已被运用于各领域的分析研究中，是一种有效的理论工具，因此具有十分重要的意义。基于该理论的实验仪器的研制将有助于逾渗理论的理解与运用，已公开的专利号为“zl202121447504.x”的实用新型专利中，就是以键逾渗模型为基础的设计，但是该逾渗实验仪器的设计仅适合于基于理想环境光的情况下，在光线不足时会使仪器的使用效果受到影响，另外该仪器仅使用小球占据孔位从而遮挡光敏电阻的方式来进行实验，实验方式较为单一，而每次都需要进行若干组实验，在实验时需要准确数出小球的数量，而且要根据不同的占据概率来调整小球的数量，且小球也会存在掉落丢失的情况，因此实验效率较低，而本专利能够对上述问题进行优化，扩展了实验仪器的操作方式和使用场景，该仪器便于操作，实验效率可得到进一步提高。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种逾渗实验仪。

2、本实用新型是通过以下技术方案实现的：

3、一种逾渗实验仪，包括母板a和母板b，所述母板a上布置有圆孔阵列，所述圆孔阵列的每个圆孔中均嵌装有一个光敏电阻，光敏电阻间通过导线相连构成光敏电阻网络，该光敏电阻网络电连接至光敏电阻主回路，在光敏电阻主回路中设置有直流电源、采样电阻和电流骤变检测电路，所述电流骤变检测电路并联在采样电阻两端，用于检测光敏电阻网络的电流是否发生骤降；

4、在母板b上布置有与母板a一致的圆孔阵列，在母板b上的每个圆孔中嵌装有一个发光二极管，这些发光二极管电连接在一块印刷电路板上，构成发光二极管阵列，该发光二极管阵列电连接发光二极管阵列控制电路，由发光二极管阵列控制电路对发光二极管阵列中的每个发光二极管的亮灭状态进行控制；

5、母板a的正面和母板b的正面贴合在一起，使母板a的圆孔阵列的每个圆孔与母板b的圆孔阵列的每个圆孔一一相对。

6、在上述技术方案中，母板a的正面和母板b的正面均为光滑的平面，这样，能够将母板a的正面和母板b的正面能够紧密贴合在一起，并使母板a的圆孔阵列的每个圆孔与母板b的圆孔阵列的每个圆孔一一相对；并且，由于两块母板间是紧密贴合在一起的，使得两块母板的各圆孔间不漏光。

7、在上述技术方案中，所述圆孔阵列为在n行n列的正方形网格的每个小正方形的每条边的中间位置都开设一个圆孔。

8、在上述技术方案中，所述光敏电阻网络为n行n列的正方形网格，在所述正方形网格中的每个小正方形的每条边的中间位置都串接一个光敏电阻。

9、在上述技术方案中，所述光敏电阻主回路中设置有电源开关及电流表，所述电源开关用于控制所述光敏电阻主回路的通断，所述电流表用于检测所述光敏电阻主回路的电流。

10、在上述技术方案中，所述电流骤变检测电路中设置有指示发光二极管，用于对电流变化情况进行状态指示。

11、在上述技术方案中，所述电流骤变检测电路包括比较器、电阻r1、电阻r2、电阻r3和指示发光二极管，所述采样电阻的一端连接比较器的反相输入端，采样电阻的另一端连接比较器的gnd端，电阻r1和电阻r2串联在比较器的vcc端和gnd端之间，且电阻r1和电阻r2之间的连接点与比较器的同相输入端连接，电阻r3和指示发光二极管串联在比较器的vcc端和输出端之间。采样电阻用于采样光敏电阻网络的电流信号，采样电阻两端的采样电压会与比较器同相输入端参考电压进行比较，当光敏电阻网络的电流发生骤降时，由于电流的急剧变小触发了电流骤变检测电路中的比较器发生变化，电流骤变检测电路中的指示发光二极管由原来的导通发光状态变成截止熄灭状态，从而通过该指示发光二极管的亮灭状态来指示光敏电阻网络的电流是否发生骤降。

12、在上述技术方案中，所述光敏电阻网络的连接导线通过有机硅胶粘在母板a的背面；光敏电阻网络背面还设置有底板，用来保护光敏电阻网络，将光敏电阻网络稳定的固定在母板a上。

13、在上述技术方案中，所述发光二极管阵列控制电路包括单片机以及m个串行/并行输出移位寄存器，单片机连接所述串行/并行输出移位寄存器，m个串行/并行输出移位寄存器彼此进行级联，串行/并行输出移位寄存器的每个并行输出端各经过一个电阻连接至所述发光二极管阵列中的一个发光二极管，从而控制发光二极管阵列中的每个发光二极管的亮灭。

14、在上述技术方案中，在发光二极管阵列控制电路设置有电源开关，用于控制发光二极管阵列控制电路的通断。

15、本实用新型的优点和有益效果为：

16、本实用新型的逾渗实验仪，设计合理，便于操作，可以在不同的光线环境下进行实验，扩展了应用场景，通过实际动手实验、记录数据及后续的数据处理等过程，能让操作者认识到逾渗理论的实际意义，并有助于对相关理论知识的理解。

技术特征：

1.一种逾渗实验仪，其特征在于：包括母板a和母板b，所述母板a上布置有圆孔阵列，所述圆孔阵列的每个圆孔中均嵌装有一个光敏电阻，光敏电阻间通过导线相连构成光敏电阻网络，该光敏电阻网络电连接至光敏电阻主回路，在光敏电阻主回路中设置有直流电源、采样电阻和电流骤变检测电路，所述电流骤变检测电路并联在采样电阻两端；

2.根据权利要求1所述的逾渗实验仪，其特征在于：母板a的正面和母板b的正面均为光滑的平面。

3.根据权利要求1所述的逾渗实验仪，其特征在于：所述圆孔阵列为在n行n列的正方形网格的每个小正方形的每条边的中间位置都开设一个圆孔。

4.根据权利要求1所述的逾渗实验仪，其特征在于：所述光敏电阻网络为n行n列的正方形网格，在所述正方形网格中的每个小正方形的每条边的中间位置都串接一个光敏电阻。

5.根据权利要求1所述的逾渗实验仪，其特征在于：所述光敏电阻主回路中设置有电源开关及电流表。

6.根据权利要求1所述的逾渗实验仪，其特征在于：所述电流骤变检测电路中设置有指示发光二极管。

7.根据权利要求1所述的逾渗实验仪，其特征在于：所述电流骤变检测电路包括比较器、电阻r1、电阻r2、电阻r3和指示发光二极管，所述采样电阻的一端连接比较器的反相输入端，采样电阻的另一端连接比较器的gnd端，电阻r1和电阻r2串联在比较器的vcc端和gnd端之间，且电阻r1和电阻r2之间的连接点与比较器的同相输入端连接，电阻r3和指示发光二极管串联在比较器的vcc端和输出端之间。

8.根据权利要求1所述的逾渗实验仪，其特征在于：所述光敏电阻网络的连接导线通过有机硅胶粘在母板a的背面；光敏电阻网络背面还设置有底板。

9.根据权利要求1所述的逾渗实验仪，其特征在于：所述发光二极管阵列控制电路包括单片机以及m个串行/并行输出移位寄存器，单片机连接所述串行/并行输出移位寄存器，m个串行/并行输出移位寄存器彼此进行级联，串行/并行输出移位寄存器的每个并行输出端各经过一个电阻连接至所述发光二极管阵列中的一个发光二极管。

10.根据权利要求1所述的逾渗实验仪，其特征在于：在发光二极管阵列控制电路设置有电源开关。

技术总结
本技术公开了一种逾渗实验仪，包括母板A和母板B，母板A上布置有圆孔阵列，圆孔阵列的每个圆孔中均嵌装有一个光敏电阻，光敏电阻间通过导线相连构成光敏电阻网络，该光敏电阻网络电连接至光敏电阻主回路，在光敏电阻主回路中设置有直流电源、采样电阻、电流骤变检测电路和电流表；在母板B上布置有与母板A一致的圆孔阵列，在母板B上的每个圆孔中嵌装有一个发光二极管，构成发光二极管阵列；两块母板贴合在一起，使母板A的圆孔阵列的每个圆孔与母板B的圆孔阵列的每个圆孔一一相对。本技术的逾渗实验仪，可以在不同的光线环境下进行实验，通过实际动手实验、记录数据及后续的数据处理等过程，能让操作者认识到逾渗理论的实际意义。

技术研发人员：周长宏
受保护的技术使用者：天津农学院
技术研发日：20240320
技术公布日：2024/12/19