基于传感器增强的测力仪实验平台扩展方法

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如何扩展感应圈的实验功能

如何扩展感应圈的实验功能
一、静电除尘
找一个两端开口的粗试管，两端塞上橡皮塞，塞子中心插入回形外作为电极，将试管水平固定于铁架台上，两个电极分别与感应圈的放电极相连。

将试管一端的橡皮塞取下，向管内喷入香烟烟雾或蚊香烟雾后，再把取下的橡皮塞塞上，使感应线圈通电工作，可以看到试管中的烟雾很快的消失了。

二、尖端放电及电子点火
将感应线圈的两个放电极拉开相距几厘米（不要超过8cm，以免损坏次级线圈的绝缘）。

感应线圈工作后，两针间便有蓝紫色电弧出现，并伴有“啪、啪”的放电声，这是放电途径上空气的水分电离产生的放电现象。

这种电弧在生活中也常出现，如电子打火机、炉灶中的点火器。

它们利用压电材料在重锤打击下产生高电压，使空气电离而产生的电火花，将易燃气体点着。

利用感应线圈就能模仿这一过程，将两放电极尖靠近至1cm以下，此时的放电火花变成细密的火光，它可直接将放入其间的纸、蜡烛点燃。

三、“电风”吹蜡
将放电极距离增大，使之无法直接放电，将烛焰放在极尖附近。

当感应线圈工作后，竖立的烛焰便会被“电风”吹偏。

四、烛焰引弧
在感应圈工作放电时，使烛焰在两放电极附近移动，电弧也会跟着移动，而且电弧始终穿过烛焰。

这是因为烛焰的温度高，这里的气体更
容易电离而变成导体（等离子体），使得电弧穿“芯”而过。

这与避雷针“引雷烧身”的工作原理有点相似。

使用力传感器测力实验报告

使用力传感器测力实验报告
引言
本实验旨在利用力传感器进行测力实验，通过测量不同物体受到的力的大小，探究物体的受力特性。

实验装置和步骤
1. 实验装置：
- 力传感器
- 电子称
- 电脑或数据记录设备
2. 实验步骤：
1. 将力传感器连接到电子称和电脑上，并确保传感器已正确校准。

2. 将待测物体放置在力传感器上。

3. 通过电子称测量物体的质量，并记录下来。

4. 逐渐增加施加在物体上的力，并记录下不同施力情况下传感器测得的力的数值。

5. 将收集到的数据导入电脑或数据记录设备中保存。

实验结果与分析
根据实验步骤中记录的数据，我们得到了不同施力情况下的力传感器测得的力的数值。

通过对数据的分析，我们可以得出以下结论：
1. 受力与施力大小成正比：根据实验结果，我们可以确证力的大小与施力大小成正比关系。

随着施加在物体上的力的增加，传感器测得的力也相应增加。

2. 物体质量不影响测得的力：实验中记录的数据表明，无论物体的质量如何，传感器测得的力都与物体本身的质量无关。

这是因为力传感器测量的是施加在物体上的力，而不是物体本身的重量。

结论
通过本实验的研究和分析，我们得出了以下结论：
- 力传感器可以用于测量物体受到的力的大小。

- 受力与施力大小成正比，与物体的质量无关。

实验总结
本实验通过使用力传感器进行测力实验，对物体受力特性进行了探究。

实验结果表明了力传感器的实用性和准确性，为进一步研究力学领域提供了重要的实验数据。

力的传感器原理实验

力的传感器原理实验
实验目的：探究力的传感器原理。

实验器材：力传感器、示波器、万用表、电源、导线等。

实验步骤：
1. 将力传感器连接到电源和示波器上，使用导线进行连接。

2. 将力传感器的负极接地，正极连接到示波器的输入端。

3. 打开电源，调整示波器的时间和电压范围。

4. 施加不同大小的力到力传感器上，观察示波器上显示的波形和电压变化。

5. 记录施加力的大小和示波器显示的电压值。

实验结果：
根据实验观察，施加力到力传感器上会导致示波器上显示的波形有所变化，并出现相应的电压变化。

力传感器的输出电压与施加的力成正比，即当施加的力增大时，示波器上显示的电压也增大。

实验分析：
这个实验验证了力传感器的原理，即利用压阻效应或应变效应实现力的测量。

当施加力到力传感器上时，传感器内部发生应变，导致电阻或电容的变化，进而产生电压或电流的变化。

示波器可以将这些变化转化为可视化的波形，以便进行观察和测量。

实验小结：
通过这个实验，我了解了力传感器的工作原理，以及如何利用示波器进行力的测量。

我也学会了如何搭建实验装置并记录实验数据。

这个实验对于深入理解传感器技术和应用具有重要意义。

基于PYNQ的传感器数据采集系统实验案例设计

实验技术与管理Experimental Technology and Management 第38卷第1期2021年1月Vol.38No.l Jan.2021ISSN1002-4956CN11-2034/TDOI:10.16791/ki.sjg.2O21.01.013基于PYNQ的传感器数据采集系统实验案例设计刘玉梅，棊俊炜，任立群，侯长波，于蕾（哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江哈尔滨150001）摘要：为了加强嵌入式系统设计实践教学的效果，提高学生解决复杂工程问题的能力，采用自顶向下的设计方法设计了传感器数据采集系统的实验案例该案例采用ZYNQ-7000系列为核心的PYNQ-Z2硬件平台，通过Arduino接口连接传感器.利用Xilinx公司的Vivado及SDK进行软、硬件设计与开发，通过该实验案例.使学生深入理解ZYNQ-7000软硬件协同设计原理和方法，以及通过Arduino的模拟、数字、Fc、UART总线通信接口釆集传送数据的方法.激发学生对“微处理器结构与嵌入式系统设计”课程的学习兴趣.提升实践教学效果。

关键词：嵌入式系统设计；PYNQ；ZYNQ-7000；Arduino;自顶向下设计中图分类号：TP368.1文献标识码：A文章编号：1002-4956（2021）01-0058-07Design of experimental case on sensor data acquisitionsystem based on PYNQLIU Yumei,QI Junwei,REN Liqun,HOU Changbo,YU Lei(College of Information and Communication,Harbin Engineering University,Harbin150001,China)Abstract:In order to strengthen the effect of embedded system design practice teaching and improve students'ability to solve complex engineering problems,an experimental case of the sensor data acquisition system isdesigned with a top-down design method.This case adopts the PYNQ-Z2hardware platform with ZYNQ-7000series as the core,connects sensors through Arduino interface,and uses Xilinx's Vivado and SDK for software andhardware design and development.Through the experimental case,students can obtain an in-depth understandingof the principles and methods of the co-design of ZYNQ-7000software and hardware,as well as the methods ofdata collection and transmission through the communication interface of Arduino's analog,digital,I2C and UARTbuses,which can stimulate students1interest in learning microprocessor structure and embedded system design,and improve the effect of practical teaching.Key words:embedded system design;PYNQ;ZYNQ-7000;Arduino;top-down design随着互联网时代的到来，基于物联网（IoT）技术革命的新经济世界正在形成，智能物联的泛在连接与泛在服务需求促使嵌入式微系统的设计及应用技术进入全新的发展阶段山2】。

物理实验技术中的实验装置的扩展与改进技巧

物理实验技术中的实验装置的扩展与改进技巧在物理学领域，实验装置的设计和改进对于科学研究的进展起着关键作用。

本文将介绍一些物理实验技术中实验装置的扩展与改进技巧，旨在提高实验精度，降低误差，并使实验数据更加可靠和准确。

一、增加检测装置精度实验装置设计的重要一环是检测装置，其精度直接影响着实验结果的准确性。

为了提高检测装置的精度，需要注意以下几个方面的改进技巧。

首先，合理选择高精度的传感器。

传感器是实验中常用的检测装置之一，对于不同实验需求，可以选择精度更高的传感器进行替代。

例如，使用精度更高的温度传感器可以提高实验中温度测量的准确性。

其次，进行仔细的校准和调试。

在实验中，准确的校准和调试是确保实验数据可靠性的关键，可以通过校准多个相同型号的传感器并比对其输出值来实现。

此外，还可以使用精密测量仪器来调整和优化检测装置，进一步提高其精度。

二、引入新技术随着科学技术的不断进步，新技术的引入对实验装置的扩展和改进起着重要作用。

以下是一些常见的新技术在物理实验中的应用。

首先，利用激光技术。

激光具有单色性、高亮度和方向性等特点，广泛应用于物理实验中。

例如，在光学实验中，可以使用激光器代替传统的光源，提高实验测量的精度和灵敏度。

其次，利用先进的计算机模拟和数据处理技术。

随着计算机技术的飞速发展，可以使用计算机模拟实验过程，并利用强大的数据处理能力对实验结果进行分析和优化。

这种技术的引入提高了实验装置的智能化程度和数据处理效率。

三、改进实验装置的可重复性和稳定性实验装置的可重复性和稳定性对于科学研究的可信度至关重要。

以下是一些改进技巧，旨在提高实验装置的可重复性和稳定性。

首先，优化实验环境条件。

实验环境对于实验结果的准确性和稳定性有重要影响，需要控制温度、湿度等因素，以降低外界干扰。

此外，适当的防护，如屏蔽电磁干扰、隔音等也是提高实验装置稳定性的关键。

其次，进行装置结构改进。

在实验装置设计中，可以优化装置的结构，减少机械振动和杂散信号的干扰。

力控数值输入扩大100倍

力控数值输入扩大100倍在现代科技的发展中，数值输入在各个领域中扮演着重要的角色。

无论是在工业控制、科学研究还是日常生活中，我们都需要通过数值输入来获取和处理数据。

然而，有时候我们需要对输入的数值进行扩大，以便更好地理解和应用这些数据。

本文将探讨一种方法，即力控数值输入扩大100倍。

力控数值输入是一种常见的测量方法，它通过传感器来检测物体的力量，并将其转化为电信号。

这种方法广泛应用于工业自动化、机器人技术、医疗设备等领域。

然而，由于传感器的灵敏度限制，有时候我们需要对输入的力量进行扩大，以便更好地分析和应用这些数据。

为了实现力控数值输入的扩大100倍，我们可以采用放大器的方法。

放大器是一种电子设备，它可以将输入信号的幅度放大到所需的程度。

在力控数值输入中，我们可以使用放大器来放大传感器输出的电信号，从而扩大力量的测量范围。

具体而言，我们可以将传感器的输出信号连接到放大器的输入端，然后将放大器的输出信号连接到数据采集系统或其他设备中。

通过调整放大器的增益，我们可以将传感器输出的电信号放大100倍。

这样一来，我们就可以获得更大范围的力量测量结果，并能更好地分析和应用这些数据。

力控数值输入扩大100倍的好处是显而易见的。

首先，它可以帮助我们更准确地测量和分析力量。

在某些应用中，力量的变化可能非常微小，传感器的灵敏度可能无法满足需求。

通过扩大100倍，我们可以更好地捕捉到这些微小的变化，并更准确地分析和应用这些数据。

其次，力控数值输入扩大100倍还可以提高系统的灵活性和适应性。

在某些情况下，我们可能需要在不同的力量范围内进行测量和控制。

通过使用力控数值输入扩大100倍的方法，我们可以根据实际需求调整放大器的增益，从而适应不同的力量范围。

最后，力控数值输入扩大100倍还可以提高系统的稳定性和可靠性。

在传感器输出信号较小的情况下，由于噪声和干扰的存在，可能会导致数据的不稳定和不可靠。

通过扩大100倍，我们可以将传感器输出信号的幅度提高，从而减小噪声和干扰的影响，提高数据的稳定性和可靠性。

CSY—910型传感器实验仪扩展装置说明

CSY—910型传感器实验仪扩展装置说明针对现有CSY—910型传感器实验仪在光电、温度等方面实验内容的不足，结合测控技术与仪器、电气工程及其自动化等本科专业基础实验教学内容，我院设计开发了传感器实验仪扩展装置，以知足传感器课程实验教学要求。

功能介绍：CSY—910型传感器实验仪扩展装置是基于原传感器实验仪，在原有实验上增加以下八个实验项目：（1）湿敏电阻（RH）实验（2）热敏电阻测温实验（3）光电二极管测距及测频实验（4）压电式传感器脉搏测试实验（5）半导体气敏传感器气体测量实验（6）光敏电阻实验（7）集成温度传感器AD590测温实验（8）铂电阻测温实验电源介绍：扩展装置由CSY—910型传感器实验仪直接供电，由电源线1（红线）、2（黄线）、3（绿线）三根组成，一、2线作为正负电源线由前面板的拨档开关选择操纵，3线那么作为地线。

前面板介绍：如图（1）所示，前面板上部一排接口为各个实验的输出端口；左下脚的旋钮为电源旋钮，实验时，将旋钮悬至相应档位即可；中间红色LED为电源指示灯，用来指示电源是不是正常连接；右下脚三个旋钮自左向右别离为电机调速电位器、发光管调亮电位器、AD590调零电位器。

图（1）前面板示意图上表面介绍：扩展装置的传感器全数安装在其上表面，为了方便传感器的拆卸改换，传感器利用立体声耳机接口与扩展装置连接。

如图（2）所示，上表面左侧为光电测频装置包括：光电传感器及其支架、螺旋测位仪支架、直流电机及转盘；中间部份为光敏和力敏部份包括：光敏电阻、发光管、遮光管、脉搏传感器；右边为测湿、气体和测温接口及传感器部份包括：传感器支架、气体传感器、AD590、湿敏电阻、铂电阻、热敏电阻。

图2 上表面示意图注意事项：（1）先确认实验仪及扩展装置的电源档位是不是正确，然后再接电源线，幸免仪器的损毁。

（2）利用完毕后，将扩展装置所有电位器归零。

（3）由于光电测频支架内的弹簧弹力专门大，移动光电传感器时尽可能使劲，幸免其弹飞。

CSY加强型实验

3、合上主机箱电源开关；摇动手轮，模板上的数显也应跟着做相应的变化，说明光栅
传感器系统是好的。
4、摇动手轮，使读数头处于光栅尺的中间位置，同时，使手轮的刻度盘上的零刻度与
基准线对准，按下模板上的“清零”按钮，使模板上的数显归零。
5、手轮每转一圈丝杆位移1mm，顺时针转动手轮，旋转10圈（手轮的刻度盘上的零
图1—2扭矩传感器实验接线图
2、扭矩传感器实验模板的放大器调零：将图1—2中放大器的输入端g、h短接(桥路输出c、d暂时不接)，其它连线根据图1—2(包括⊥线)连接。合上主机箱电源，将增益电位器RW2大致调节到中间位置(逆时针到底再顺时针转3圈)，再调节零位电位器RW3使主机箱电压表(量程2V档)显示为0。
二、基本原理：超声波测距仪由超声波传感器(超声波发射探头T和接收探头R)及相应的测量电路细成。超声波是听觉阈值以外的振动，其常用频率范围在20KHz～60KHz之间，超声波在介质中可以产生三种形式的振荡波：横波、纵波、表面波。本实验为空气介质，用纵波测量距离。超声波发射探头的发射频率为40KHz，在空气中波速为344m／S。当超声波在空气中传播时碰到不同介面时会产生一个反射波和折射波，从介面反射回来的波由接收探头接收输入测量电路放大处理。通过测量超声波从发射到接收之间的时间差△t，就能从S＝u0×△t算出相应的距离。式中u0为超声波在空气中传播速度。
PSD主要由硅、锗等半导体材料，利用蒸发金属薄膜工艺，离子注入技术，外延生长工艺以及热扩散技术制成。事实上，它是一种具有均匀电阻薄层表面的平面型PIN光电二极管，但它是建立在横向光电效应基础上的。
图1—1表示了PSD的工作原理，其中图(a)为PIN型的PSD截面结构示意图，表面层P为感光面，在其两边各有一信号输出电极，底层的公共电极是用于加反偏电压。当光点入射到PSD表面时，由于横向电势的存在，产生光生电流，光生电流就流向两个输出电极，从而在两个输出电极上分别得到光电流和，显然。而和的分流关系则取决于入射光点到两个输出电极间的等效电阻。假设PSD表面分流层的阻挡是均匀的，则PSD可简化为图(b)所示的电位器模型，其中、为入射光点位置到两个输出电极间的等效电阻，显然、正比于光点到两个输出电极间的距离。

力传感器原理实验

力传感器原理实验
在力传感器原理实验中，我们使用一种称为导电性薄膜的材料。

该材料在施加力的作用下，会发生电阻变化。

实验中，我们将导电性薄膜固定在一个支撑平台上，并将其与电路连接。

首先，我们需要校准力传感器，在实验开始前先测量材料的初始电阻。

在不施加任何力的情况下，我们测量导电性薄膜的电阻值，并记录下来。

接下来，我们开始施加力量。

可以使用不同的方式，如手指压力、重物压力等。

在施加力的过程中，我们需要逐步增加力量，并测量导电性薄膜的电阻值。

记录下每次增加力量时的电阻值。

在实验过程中，我们可以观察到当施加越大的力量时，导电性薄膜的电阻值越小。

这是因为施加的力量会使导电性薄膜微微变形，导致导电性薄膜上导电材料的排列更加紧密，电流更容易通过，从而导致电阻值的降低。

通过测量不同力量下的电阻值，我们可以建立一条电阻-力量
的线性关系曲线。

这条曲线可以被用来推断未知力量对应的电阻值，从而实现力量的测量。

在实验结束后，我们可以绘制出电阻-力量的曲线，并使用该
曲线来进行力量的测量。

这对于需要实时监测力量的许多应用非常重要，如机器人手臂控制、工业自动化等。

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平台可以达到预期的效果。关键词：测力仪－力口速度传感器；声发射；微细切削
中图分类号：ＴＧＳ０１．３文献标志码：Ａ
ＭｅｔｈｏｄｏｆＥｘｔｅｎｄｉｎｇＤｙｎａｍｏｍｅｔｅｒＰｌａｔｆｏｒｍｂａｓｅｄｏｎＳｅｎｓｏｒｓｔｏＥｎｈａｎｃｅ
ｔｈｅｆｕｓｉｏｎｏｆｍｕｌｔｉ — ｓｅｎｓｏｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｍｅｔｈｏｄｏｆｅｘｔｅｎｄｉｎｇｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒｐｌａｔｆｏｍｒｂａｓｅｄｏｎｓｅｎ —
ｆｏｒｃｅ，ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌａｎｄａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎｓｉｇｎａｌ，ｗｈｉｃｈａｒｅｇｏｔｄｕｉｒｎｇｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔａｌｖｅｒｉｉ— ｆｃａｔｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｅｘｔｅｎｄｉｎｇｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒｐｌａｔｆｏｒｍｃａｎａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｄｅｓｉｒｅｄｅｆｆｅｃｔｓ．
７０
工具技术
基于传感器增强的测力仪实验平台扩展方法
邵文瑶，李迎光，郝小忠，刘长青
南京航空航天大学
摘要：针对现有测力平台无法满足大尺寸特征实验、微细切削实验以及缺乏多信号融合等问题，提出了基于传感器增强的测力仪实验平台扩展方法。以Ｋｉｓｔｌｅｒ９２５７Ｂ压电测力仪为基础，对测力平台进行扩展。通过增加大
ｓｏｒｓｔｏｅｎｈａｎｃｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＴｈｅｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｅｘｔｅｎｄｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅＫｉｓｔｌｅｒ９２５７ＢＰｉｅｚｏｅ・ｌｅｃｔｒｉｃｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｌｒｇａｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｆｅａｔｕｒｅｓｐａｒｔｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｓｍｅｔｂｙｅｎｌａｒｇｉｎｇｔｈｅｓｉｚｅｏｆｔｏｐｐｌａｔｅｆｏｒｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ａｎａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒｉｓｕｓｅｄｔｏｍｏｎｉｔｏｒｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐａｒｔｄｕｒｉｎｇｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅａｎｄｉｎｅｔｉｒａｌｆｏｒｃｅ，ＳＯｔｈａｔ，ｔｈｅｍｉｃｒｏ — ｍａ — ｃｈｉｎｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｃａｎａｌｓｏｂｅｍｏｎｉｔｏｒｅｄ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｔａｔｅｏｆｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｔｏｏｌｃａｎｂｅｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄｂｙｆｕｓｉｎｇｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇ
尺寸测力板满足大尺寸特征的切削实验要求。同时增加加速度传感器，通过测量加工过程中工件的加速度，对切削力进行惯性力补偿，提高切削力的测量精度，并可用于微细切削实验。此外通过将声发射传感器监测加工过程中的声发射信号同切削力和振动信号融合，为加工过程中刀具状态的辨识提供依据。验证表明，经过扩展的测力
ＳｈａｏＷｅｎｙａｏ，ＬｉＹｉｎｇｇｕａｎｇ，ＨａｏＸｉａｏｚｈｏｎｇ，ＬｉｕＣｈａｎｇｑｉｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｄｄｒｅｓｓｔｈｅｉｓｓｕｅｓｏｆｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｆｏｒｌａｒｇｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｆｅａｔｕｒｅｓｐａｒｔｓａｎｄｍｉｃｒｏ — ｍａｃｈｉｎｉｎｇ