第二天一早,是第二輪實驗考試。
陰冷、肅靜的電學實驗室,像一座與世隔絕的深海潛艇。
空氣中,老舊儀器通電後特有的淡淡臭氧味,混合著電路板上助焊劑的鬆香氣息,構成了一種獨屬於物理學家的“道場”氛圍。
實驗任務是用方波信號,測量一個高頻RL串聯電路的時間常數。
非常標準的電學實驗,也很簡單。
然而教練組卻沒打算讓這幫物理天才們輕鬆過關,而是加了難度。
林允寧坐在自己的實驗台前,麵前那台老式的泰克(Tektronix)模擬示波器,如同一頭沉睡的史前巨獸。
厚重的機身上,布滿了密密麻麻的旋鈕和撥杆,散發著幽綠色光芒的CRT屏幕,像它洞悉時間的渾濁眼眸。
監考老師顧偉依舊是一身熨燙得沒有絲毫褶皺的白襯衫,他麵無表情地舉起一塊老式的機械秒表,“啪”的一聲,清脆的金屬撞擊聲在寂靜中格外刺耳,如同行刑前的鐘擺。
“計時開始。”
他的聲音和這間實驗室的溫度一樣,沒有絲毫起伏,“本次實驗使用的老款泰克示波器已做降帶寬處理,請注意帶寬—上升沿—時間常數的等價刻畫。實驗報告用牛皮紙袋密封。”
這句輕描淡寫的提醒,如同一句冰冷的咒語,讓考場內所有人的心,都瞬間沉了一下。
降帶寬處理?
這意味著,他們即將麵對的,不是一個完美的測量工具。
而是一個本身就帶有“殘疾”的、充滿陷阱的“黑箱”。
這相當於拿刻度不準的尺子去量身高,誤差不大才怪呢。
許嘉誠和周衍對視一眼,都從對方眼中看到了凝重。
當他們按照步驟,將RL串聯電路與方波信號源接通,並將探頭連接到示波器上時,那道致命的陷阱,終於露出了它猙獰的麵目。
示波器幽綠色的熒光屏上,那本該是銳利、完美的指數衰減曲線,此刻卻像一個喝醉了酒的醉漢,步履蹣跚。
它的上升沿不再陡峭,而是被嚴重“抹平”;它的拐角不再銳利,而是被“拉長”成一道圓滑的弧線。
“靠,太坑人了……”
許嘉誠低聲咒罵了一句,立刻意識到問題的嚴重性。
“失真了……”
周衍也發現了問題的關鍵,臉色變得無比凝重。
這不是簡單的噪聲,這是一個精心設計的陷阱!
示波器本身響應遲鈍,像一個反應慢了半拍的裁判,它記錄下的,根本不是信號真實的樣子!
如果直接對這條被“抹平”和“拉長”的失真曲線進行擬合,得出的時間常數,將與真實值謬以千裡!
考場的氣氛,瞬間壓抑到了冰點。
衛驍眉頭微微皺起,但依舊是那副泰山崩於前而色不變的沉穩模樣。
她沒有絲毫的慌亂,立刻選擇了最嚴謹但也最耗時的物理方法——
她開始更換不同阻值的精密電阻,測量多組失真的上升沿時間tr。
她打算作圖,用tr2對(1/R2進行線性回歸。
這樣的話,截距便是示波器自身的等效上升沿,而斜率則能反推出電感L,再換算出目標電阻下的τ。
方法穩健、可定量,可分析,但極其繁瑣。
而且,對每一次的手動讀數精度,都提出了地獄般的要求。
角落裡的杜飛,看著那條非指數曲線,眼中反而閃過一絲興奮。
這正中他的下懷!
他快速撥動旋鈕,開始暴力采集數據。
很快,上百個離散的數據點被收集,記錄。
然後,杜飛開始在草稿紙上對這些“臟數據”進行擬合。
沒過多久,他就建立了一個複雜的雙指數函數模型。
數學上,這個函數能完美地貼合失真曲線。
R2=0.999!
漂亮的擬合結果!
杜飛笑了,仿佛已經看到了勝利。
雖然他無法解釋模型中兩個時間常數的物理意義,但在他看來,隻要數學上能完美貼合,就是勝利。
實驗台另外一邊。
林允寧看著屏幕上那條“失真”的曲線,撇了撇嘴,心裡無奈地嘀咕道:
“得,這哪是測電路,這是讓咱們先給這台老古董做‘體檢報告’啊。”
他沒有像其他人一樣,急於去測量那個RL電路,而是拿起示波器的10×探頭,將其連接到示波器麵板上那個小小的方波校準端。
屏幕上出現一個標準的1kHz方波,但頂部有些微的傾斜。
他拿出調節螺絲刀,極其輕柔地旋轉著探頭上的微調補償電容,手指穩定得如同機械臂。
屏幕上,原本略帶“駝峰”的方波,在他的微調下,變成了一個完美的、棱角分明的平頂矩形。
——調平探頭補償。
這個極其專業、卻最容易被忽略的細節,讓一直在場內巡視的顧偉,眼神第一次亮了起來。
“這家夥……想得很細,基本功也很紮實。”
然而,林允寧接下來的操作,才真正讓他明白了什麼叫“天馬行空”。
他乾脆斷開了RL電路。