诠释科技魅力 演绎创新之美
发布时间: 2018-12-20


诠释科技魅力演绎创新之美

——记山东省大学生科技节物理科技创新大赛我校一等奖团队

学生记者   李鑫宇   张洁

 

在第十届山东省大学生科技节物理科技创新大赛中,我校航空工程学院2017级飞行器动力工程专业1班学生张连昊和2016级电子信息工程专业1班王恒亮带领各自团队,过五关斩六将,改进的实验演示装置《基于可见光通信的“水流传声”实验装置设计》和《开尔文滴水起电实验装置的改进》得到了评委专家的一致好评,喜获一等奖。两支团队用实际行动诠释着科技的魅力,用青春演绎了创新之美。现在,就让我们走近这两支获奖队伍,聆听他们的创新故事。

 

赛场竞技展风采

 

      “快看,快看,铜片又分开了。”随着一颗颗水滴穿过感应环滴落,神奇的一幕出现了,在没有任何外力的作用下,原本贴合在一起的两块铜片突然砰的一下分开了,这是发生在第十届山东省大学生科技节物理科技创新大赛上令人惊讶的一幕。这个改进后的开尔文滴水起电实验装置是我校王恒亮团队的创新之作。开尔文滴水起电是演示物理实验中非常重要的一个实验,它利用自然界的微小的电荷不对称并进行放大,来达到起电的目的。然而,开尔文滴水起电机只有在极端凉爽、干燥的环境下,起电效果才较为明显,在潮湿环境下,传统开尔文滴水起电机的起电效果很不明显,甚至不能起电。“我们对制作材料、水滴流速、感应环匝数、滴嘴到感应环距离和滴落距离等方面进行了优化,从而有效解决开尔文滴水起电机在潮湿环境下起电困难的问题。”开尔文滴水起电实验装置的改进团队队长王恒亮解释道。斩获一等奖,每个人都激动得热泪盈眶,为了自己的付出,也为了队伍成员每个人的辛苦。就在比赛的前一天下午,队员们在适应场地时发现作品在比赛场地中起电的速度远远没有在学校实验室快。面对这一情形,队员们百思不得其解,只能一遍又一遍地调试与测验,直到比赛前几分钟,才终于找到了解决的方法,及时改进了作品。

      声音听得见看不见,有什么办法能清楚地显示出声音的传递过程?在张连昊的带领下,基于可见光通信的“水流传声”实验装置设计团队用一块小电池驱动,以弯曲的水流柱为导光载体,借助可见光传递电声信号,将声信号经调制后输入发射模块,以导光水流柱为传导媒介,接收模块将携带音频信号的水流柱还原成声音,清楚地展示了光通信中光在弯曲的水流柱中的传导和光能携带声音信息传输的双重过程。看似简单的仪器,却能将复杂的光通信现象简单化,抽象的原理具体化,轻而易举地改进了原有的“水流传声”实验。“无论中学还是大学的物理课程中,光通信部分的教学内容仅仅是描述介绍性的, 缺少能真正让学生深入理解光通信实质的实验,张连昊团队改进的《基于可见光通信的“水流传声”实验装置设计》可以很容易演示水流传声和光能携带声音信息的两个知识,方便了课堂实验。”指导教师陈庆东评价道。

 

                                              创新之旅多磨难

    

      从报名到准备,从初赛到决赛,不仅仅是一个想法日臻完善的过程,更是心灵成长的最好见证。回首那些团结奋进、挥汗如雨的日子,队员们的心里仍然久久不能平静。为了将头脑中的想法转换为完美的作品,2支团队都将所有的空闲时间用在了研究作品上,几乎每天都泡在不大的实验室里查资料、做设计、调试、测验……常常从天刚蒙蒙亮就待在实验室里直到宿舍快熄灯时才依依不舍离开,汗水浸透衣衫、忘了吃饭也是常事。

      “那段时间,我们想出了一个又一个方案,分析对比其优劣,然后再一次次推翻这些绞尽脑汁想出来却又不理想的方案。”基于可见光通信的“水流传声”实验装置设计团队队长张连昊说。由于电路问题,作品《基于可见光通信的“水流传声”实验装置设计》中的发射模块和接收模块放大和解调倍数不一致,使得实验装置无法正常工作。为了解决这一问题,他向指导老师和熟悉电路知识的师哥师姐求援,经过了无数次失败后才找到办法。至于实验过程中出现的数不胜数的小问题,没有参考资料,他们就自己琢磨,合作解决,使音频信号在可见光通信中的传输效果得以直观地展示出来。

      开尔文滴水起电实验装置的改进也经历了一波三折。为了完善作品,暑假里,3名队员选择留在学校,把实验室当成家,每天都窝在验室里,常常忙得满头大汗。空气湿度太大,人与装置的接触将电荷带走,系统漏电速度大于电荷积累速度等因素都使得实验效果大打折扣,达不到预期目标。面对遇到的难题和各种突发状况,他们或查阅相关的书籍和论文,或观看与实验原理相关的视频,或一遍又一遍地做类比实验……经过不计其数的调试和改进,开尔文滴水起电实验装置的实验效果得以完美展示,忙碌了一个暑假的他们终于长长的松了一口气,露出了如释重负的笑容。没想到,新学期开学后,当他们重新操作实验装置再次确认实验效果时,却发现实验装置的起电反应没有暑假里灵敏了,实验效果大不如前。眼看比赛的时间越来越近,他们只能从头开始,争分夺秒地实验、调试,其中包含的辛劳滋味,也许只有他们自己才能体会。

  

满载收获再起航

 

      “大赛对我们来说是一种挑战,一种创新思维的考证。”谈及收获,队员们纷纷表示。两支团队的成员不仅用智慧、辛劳、勇气和毅力赢得了比赛,赢得了荣誉,也给自己的大学生涯增添了浓墨重彩的一笔。“我觉得比赛是一次很好的学习机会,在比赛的过程中我们看到了许多优秀的作品,带给我们很多灵感。同时也积累了很多经验,为以后的专业学习打下了坚实的基础。”基于可见光通信的“水流传声”实验装置设计团队成员2015级光电信息科学与工程本科1班学生龙耀强深有感触地说道。事实上,在刚开始着手准备时,他们发觉自己的知识储备格外单薄,请教指导老师、查阅大量相关资料,自主学习能力和解决问题的能力都有了很大的提高。“登上领奖台的那一刻,我的心释然了,因为我们付出了自己全部的努力。”开尔文滴水起电实验装置的改进团队成员2016级电子信息工程本科1班学生于孟君说。

      “荣誉是美好的,但只代表我们曾经的汗水,前进的道路没有结束,创新之路没有终点。”随着大赛圆满落幕,满载收获喜悦的两支团队并没有停止探索的脚步,课余时间仍然泡在实验室里,开始了新一轮的科技创新探索。目前,他们正为全国节能减排大赛做着积极准备,希望能有新的突破。

      生活中的点滴小事正是创新所需要填补的空白,只要细心观察,就有机会找到创新的灵感,激发出创新的热情和能力。人生就是一个不断探索,追逐梦想的过程。在逐梦途中遇到困难和挫折是在所难免的,但是只要保持一颗出发的心,勇敢的拼搏奋斗就能不负韶华谱写出一曲华美的青春乐章。