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第31章 噪声中的信號(求收藏求追读求月票!)(1 / 1)

面对顾伟那双仿佛能穿透人心的审视目光,林允寧只是將手从分光计上收回,懒洋洋地插回了校服裤兜。

“老师,我没学过您说的『差动调节法』。”

他的声音平静,却让顾伟眉头锁得更紧。

没学过?

没学过能调得这么快、这么稳?

“我只是觉得,”

林允寧的下巴朝那三颗调节螺丝扬了扬,语气里带著一丝浑然天成的嫌弃,“三个旋钮搅在一起调,跟没头苍蝇似的,太麻烦了。我找到一个能让它们『解耦』的对称操作,一次只动一个自由度,比较省事。算是『控制变量』吧?

“至於『两侧逼近』消除回差,这不是实验教材上讲过的基本操作么?”

这番轻描淡写的回答,让顾伟彻底噎住了。

將精密光学的核心技巧,轻描淡写地归结为“嫌麻烦”、“省事”和“基本操作”?

这小子脑子到底是什么构造?

他第一次感觉自己引以为傲的专业壁垒,被对方用一种蛮不讲理的野路子,轻鬆地捅了个对穿。

看著林允寧那张帅得气人却又理所当然的脸,顾伟深吸一口气,推了推眼镜,收起情绪,只留下一丝凝重。

“都跟我来。”

他没有再多说一个字,转身带著眾人穿过走廊,推开了另一间实验室的大门。

如果说刚才的光学实验室是“精密”,那么这里就是“混沌”。

空气中瀰漫著松香被电烙铁融化时,那股独特的刺鼻香气。

实验台上,各种顏色的杜邦线、凌乱的麵包板、直流稳压电源和数字万用表交织在一起,如同一个刚刚经歷过风暴的战场。

“光学,玩的是几何,是完美。”

顾伟用指关节敲了敲桌上的示波器,发出沉闷的响声,眼神扫过眾人,“现在欢迎来到电学的世界,这里没有完美,只有无处不在的『幽灵』——噪声。

“你们理论算得再漂亮,到了这儿,一个接触不良,一个该死的热电势,就能让你们的理论变成一堆笑话。听懂了吗?”

他从一个防静电袋里取出一块用铜片自製、只有指甲盖大小的样品,接到复杂的桥路上,言简意賅地说道:

“你们接下来的任务,”

他指著样品,“测量它的电阻,量级是毫欧。”

毫欧级別!

梁立峰等人倒吸一口凉气。

他们平时在学校做的,最多是几十欧姆的电阻测量,误差几个欧姆都无伤大雅。

可到了毫欧级別,一小段导线、一个接触不良的焊点,都可能带来毁灭性的误差!

“应该用什么方法来测这个电阻,有思路么?”

顾伟没有理会学生们的震惊,点了点梁立峰:

“你来说说。”

“惠斯通电桥?”

梁立峰稍加思索,便给出了答案。

顾伟摇了摇头:

“能回答出惠斯通电桥,也算不错了,不过,二线法在这个量级是自杀。今天,我要教你们的,是开尔文双臂电桥。”

他转身在白板上画出了一个比普通惠斯通电桥复杂数倍的电路图,讲解了四端法的核心要义,这才拿起电烙铁,像个严苛的外科主任般讲解焊接技术:

“焊点,必须是光滑、圆润的银色球体。任何发黑、拉尖的,都叫『虚焊』,用吸锡器弄掉重来!”

最后,他敲了敲白板,做了总结陈词,眼神锐利如刀:

“在精密测量里,真正的幽灵,是接触电阻和热电势。

“不同金属的接点在温差下会產生微伏级热电势,像一颗贴在信號上的小电池,让你永远找不到真正的平衡点。”

他顿了顿,將问题拋给了他们:“具体怎么操作来规避这些噪音,是你们今天要解决的问题。现在,开始吧。”

一声令下,实验室立刻忙作一团。

梁立峰和周智彬等人,第一次拿起电烙铁,手抖得像帕金森。

滚烫的焊锡不是滴到了桌上,就是凝固成一坨丑陋的疙瘩。

空气中,助焊剂焦糊的味道刺鼻。

“滋啦——”

一声轻响,伴隨著一股蛋白质焦糊的“肉香”,周智彬被烫出一个小泡,疼得齜牙咧嘴。

顾伟抱著手臂,冷眼旁观,不断摇头。

而风暴的中心,林允寧的实验台,却是一片异样的寧静。

他没有急著上电,而是先用细砂纸把样品与线头的氧化层打净,再薄薄涂一层助焊剂。。

送锡、加热、撤离,三个动作一气呵成。

一个个光滑、圆润、如同镜面般的完美焊点,在他的手下悄然诞生。

这一幕,让不远处的顾伟瞳孔猛地一缩。

这从容的姿態和稳定的焊法根本不像一个初学者的手!

倒像个在流水线上工作了十年的老师傅!

林允寧没有停歇,他將电路布线设计得如同艺术品,导线成对绞合以减少磁耦合,所有迴路在同一参考点匯合成星形迴路,避免形成环流迴路。

在实验中,他的取样线儘量同材、等长並排綑扎、等温布置,让它们『共冷共热』,从而儘可能抵消热电势带来的影响。

当他合上电源开关时,检流计的指针只是轻微晃动了一下,便稳定了下来,显示出一个微小的偏压。

但问题,也隨之而来。

他发现,即使电路完美,检流计的指针依然在一个极小的范围內,进行著一种缓慢而线性的漂移。

像一条找不到方向的懒蛇。

林允寧的眉头不易察觉地蹙了一下,內心闪过一丝烦躁:

“嘖,自热效应,真够粘人的。跟这种『鬼漂移』玩捉迷藏?一辈子都別想下班。”

自热效应,测量小电阻时无法规避的难题。 电流通过样品,產生的微小热量,会缓慢改变著样品的电阻率。

这个漂移,与顾伟口中的由於接点温差產生的热电势“幽灵”不同。

它会隨时间爬升,但隨电流换向不翻转。

面对这个难题,林允寧咂了咂嘴,没有像其他人一样,去追逐那个不断漂移的平衡点。

他只是静静地观察了半分钟,手指在桌上无意识地敲击著极富节奏感的鼓点,似乎在思考。

“林神在干什么?他放弃了?”

梁立峰看得一头雾水。“和周智彬面面相覷。

下一秒,林允寧动了。

他做出了一个让所有人都看不懂的操作。

“啪嗒。”

他伸出左手,果断按下桥路上的极性换向开关,电路中的电流瞬间反向。

检流计的指针猛地向反方向偏转。

而几乎在同一时刻,他悬在电桥的精密可变电阻旋钮上的右手,已经开始飞速旋转旋钮!

“热电势不隨换向变號,而ir会变號。”

林允寧低声自语,看了看手腕上的电子表,开始掐表,布置两轮等时序列测量。

“第一轮,正向电流,五秒。”

他没有去死抠零位,而是让指针在零点附近缓慢线性漂移,每秒的微小偏差,用铅笔点在坐標纸上。

五秒一到,他再次按下换向开关!

“第二轮,反向电流,五秒。”

同样的操作,他在坐標纸上记录下第二组漂移的数据点。

“他在干什么?!”

梁立峰和周智彬也停下了手中的活,满脸困惑地看著这一幕。

顾伟的心跳,却不受控制地开始加速。

他好像抓住了什么。

林允寧放下笔,將坐標纸上两簇各自独立的点,用直尺连成两条近似平行的“漂移线”。

然后,他在纸上做了一个让顾伟头皮发麻的动作:

“我的天”

顾伟感觉自己的呼吸都停滯了。

换向测量,是为了消除热电势这个直流偏压。

而等时序列测量再外推,是为了消除自热效应这个线性漂移!

这小子他没有在“躲避”噪声!

他是在给“噪声”本身建模!

然后用数学的对称性,优雅地將它从信號中彻底剔除!

这才是物理学家的思维方式!

林允寧將电位计微微回拨到那个计算出的“真零点”位置。

再次换向,检流计的指针只是轻轻一颤,便如被钉死一般,稳稳地停在了正中央!

平衡!

一次成功!

一个堪称完美的、剔除了所有直流噪声的零点!

“重复性验证。”

林允寧嘀咕了一句,又按同样流程做了第二组(+i/?i)等时序列,两次外推的零点差异小於一个细小刻度——数据自洽。

他这才拿起笔,在记录本上写下最终结果,並附带了完整的不確定度评估。

最后,他补了一句建议:

“以更小电流复测,可验证自热效应的线性关係。”

当他將这份堪称范本的实验报告递过来时,顾伟已经彻底呆住了。

他接过报告,沉默了许久,才缓缓走到白板前,轻轻敲了两下:

“都停一下,看这边。”

他的声音不再冰冷,反而带著一丝自己都未曾察觉的、发现宝藏的颤音。

“这位同学的做法,就是这个实验的正確答案。他用的不光是手,还有脑子。记住,他是用建模和对称性,把误差变成了可以利用的工具。”

周智彬捂著被烫起泡的手,咽了口口水:

“所以刚才那几分钟,我们在追著漂移跑,他在把漂移当成参数放到模型里面了?”

“差不多。”

顾伟难得露出一点笑,“大家记一下要点:第一,换向平均消除热电势”

说完,他转向林允寧,语气依旧平静,但眼神里却多了一丝从未有过的郑重。

“你叫林允寧,是吧?”

他顿了顿,说出了一句让所有人震惊的话。

“明天的常规训练,你不用来了。”

梁立峰等人心中一沉,以为林允寧那副懒洋洋的散漫態度,惹怒了这位严格的老师。

然而,顾伟的下一句话,却让他们感觉自己的世界观,再一次被按在地上摩擦。

“早上八点,实验中心楼下等我。”

顾伟看著他,像是在发出一个不容拒绝的邀请。

“常规试验太简单,得给你加点码。”

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