用力敏传感器测量不规则物体密度

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用力敏传感器测量一元硬币的密度实验报告

用力敏传感器测量一元硬币的密度实验报告实验目的：用力敏传感器测量一元硬币的密度
实验原理：力敏传感器测力原理是利用压阻效应，传感单元由多层微小金属片组成，当外力施加在灵敏部位时，硬币会压迫传感单元，造成阻值变化，通过检测阻值的变化量来计算出施力的大小。

实验步骤：
1.首先使用电子秤准确测量硬币的重量，并记录下来。

2.然后将硬币放在力敏传感器上方，并导通电流。

3.让硬币以任意一个角度落下，使其瞬间施加力于传感器上。

4.读取传感器的数值，并记录下来。

5.重复3-4步骤，取数10次，并取其平均值。

6.根据传感器的敏感范围以及重量的大小，计算出硬币受到的压力。

7.根据硬币的尺寸和体积计算出硬币的密度。

实验结果：
通过实验，我们得到了硬币的重量为7.315g，测得的传感器数值平均值为3.79N。

根据传感器敏感度为1.048N/V，可以求得硬币的受力为3.79/1.048=3.62V。

根据硬币的尺寸和重量可以计算出其体积为
0.919cm³，而硬币密度的计算公式为density=m/v，根据所测得的重量和体积，可得硬币密度为7.95g/cm³。

实验结论：
通过本次实验，我们得到了一元硬币的密度，得到的结果与国家标准11.0g/cm³相差不大，因此可以认为实验结果是准确可靠的。

同时，本实验展示了利用力敏传感器测量物体的密度的方法，证明了力敏传感器的测力原理和用途。

用力敏传感器测量物体的密度

用力敏传感器测量物体的密度用力敏传感器是一种非常先进的测量工具，它可以用来测量物体的密度。

在此之前，我们需要了解一下密度的概念。

物体的密度是指物体质量与物体大小的比值。

密度可以用公式ρ=m/V来表示，其中m 是物体的质量，V是物体的体积。

密度通常用kg/m3或g/cm3来表示。

用力敏传感器测量物体的密度，可以帮助我们更准确地确定物体的质量和体积，特别是对于较小、形状不规则或不易测量的物体。

这项技术在工业、科研等领域有着广泛的应用。

1.准备工作首先，需要准备一台精密的电子天平、一份密度测量表以及一个用力敏传感器。

将电子天平、密度测量表和用力敏传感器放在同一平稳的水平面上，并确保各测量仪器的读数精度和准确性。

2.使用电子天平测量质量将待测物体放在电子天平上，并记录下物体的质量m。

此时应将电子天平的读数调节至最静态，以保证质量测量的精度。

如果需求更高的精度，可将测量时间延长。

3.使用用力敏传感器测量重量将用力敏传感器与电子天平连接，并将传感器的测量范围及精度调至最佳状态。

同时将传感器放置在一个平稳的平面上，以确保传感器的读数精度。

然后，将物体悬挂在传感器上，记录下物体所受的重力F。

4.测量物体体积在安全可靠的环境中，使用合适的方法测量待测物体的体积V。

对于形状规则的物体，可以使用尺子或卡尺测量物体的长宽高，并计算出物体的体积。

对于形状不规则或复杂的物体，可以使用悬挂法或浸水法等测量方法。

5.计算物体密度通过上述测量方法，可以得到物体的质量m、重力F和体积V。

然后，根据密度公式ρ=m/V计算出物体的密度ρ。

可以将密度值用所需的单位表示出来。

6.判断数据的可信度在数据处理过程中，需要根据实验的需要，并根据传感器的规格、使用环境等因素去判断数据的可信度。

如果发现异常数据，需要进行排除并重新进行测量。

通过使用用力敏传感器测量物体密度的方法，不仅可以获得准确、快速的测量结果，而且还可以避免传统测量方法中可能出现的误差和难以测量的问题。

物理学专业课教学大纲-太原师范学院物理系

力学实验教学大纲一、课程基本信息课程名称力学实验英文名称Mechanics experiment课程性质必修课程属性专业基础课学时学分36/2开设学期一先修课程高等数学、力学适用专业物理学二、课程简介力学实验是面向物理学专业本科生开设的一门重要基础课程。

课程内容为物理实验数据的基本处理方法，力学领域基本物理量的测量、基本实验方法、常用测量仪器的原理及应用和实验设计的基本能力等。

按照课程建设的指导思想：“加强基础，循序渐进，因材施教，全面提高”，精心选择了三个类型（基础型实验、综合型实验和设计型实验）十个实验项目。

通过这门课程的学习使学生在实验基本知识、基本方法和基本技能方面得到系统训练，实验能力和素质逐步提高。

三、实验课程目的与要求学习本课程的目的：使学生学习物理实验基础知识的同时，在力学实验的基本方法、基本技能等方面受到较系统的训练，掌握初步的实验能力，逐步具有实践能力和创新能力，养成良好的实验习惯以及严谨求实的科学作风。

学习本课程的要求：1．掌握力学基本物理量的测量。

2．了解常用仪器的性能，并掌握使用方法。

3．巩固实验数据处理方法的应用。

4．初步独立设计实验方案。

四、评价本课程采用平时考核和期末考核、定性考核与定量考核相结合的方式评定学生的成绩。

平时考核（平时成绩包括预习报告、实验操作、实验习惯和实验报告等几部分组成）占70%，期末考核成绩占30%。

五、实验项目设置和内容物理实验的基本知识（讲授）目的要求1．理解测量与不确定度的基本概念。

2．掌握实验数据的处理方法。

3．学会写实验报告。

内容要点1．测量与误差的基本概念2．系统误差与偶然误差的基本概念3．测量结果与测量不确定度4．有效数字及其运算5．实验数据的图示法和图解法6．组合测量与最佳直线参数7．如何撰写实验报告计划时数 6实验性质必做每组人数全体实验一、长度的测量目的要求1．练习使用测长度的几种常用仪器。

2．练习做好记录和计算不确定度。

简述力敏传感器测量原理

简述力敏传感器测量原理力敏传感器是一种用于检测微小变化的传感器，其特点是它可以检测的变化量很小，甚至可以检测到毫米级的微小变化，并且精度很高，稳定可靠。

力敏传感器的测量原理是将力传递到传感器的传感元件上，然后根据传感元件的变化，通过信号放大器放大信号，再通过数据处理芯片计算出变化的量，最后将数据解码输出。

力敏传感器可以根据力种类分为压力传感器、电工磁传感器、拉力传感器、触觉传感器、微动传感器、钢丝传感器、陀螺秤传感器等。

其中，压力传感器是将被测物体的压力变化传递到传感元件上，通过变换电阻信号，放大信号，最后在压力分析仪或测量仪表中进行读出。

电工磁传感器显示出分离式电磁效应，可以测量出场及电流的变化，并将信号放大以满足解码需要。

拉力传感器可用于测量各种拉力，如杆件、线材等，并可将变形精确地转换为拉力信号，再放大后输出数据。

触觉传感器是一种用于检测触觉信号的传感器，可以检测到压力、热量、振动等信号，能够捕捉到物体的触摸状态及表面结构等信息，并转换为控制信号输出，使得自动化控制的操作更加精准和可靠。

微动传感器用于检测物体的微小运动，通过测量物体的微小运动和线性位移，检测机器的正常运行及小部件是否有松动等。

钢丝传感器能够检测到拉力传感器无法检测到的微小变化，其特别优势是一种极低的响应阻抗，可以检测到更多的变化量。

陀螺秤传感器能够检测角度和角速度变化，常用于导航及仪表系统之中。

以上就是力敏传感器测量原理的简要介绍。

当然，不同的传感器的测量原理是不同的，但是本质上都是通过将力传递到传感元件，再经过变换、放大和数据处理等步骤获得变化量，最终将数据解码输出，以供应用程序使用。

力敏传感器具有体积小、可靠性高、数字量多以及抗干扰能力强等特点，因此得到了广泛的应用。

力敏传感器的测量原理已经大大改善了传感器的功能，使得传感器更加精准、可靠，从而为各种应用提供了实用的便利。

力敏传感器在工业自动化、航空航天、机器人技术、智能家居和智能手机等领域都有着广泛的应用前景，前景十分广阔。

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。

测量微小物体质量的一种新方法

测量微小物体质量的一种新方法作者：杜晓阳来源：《中国科技博览》2016年第13期[摘要]本文利用硅压阻力敏传感器测量了微小物体的质量。

硅压阻力敏传感器由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成，而芯片则是由四个硅扩散集成一个非平衡电桥。

将物体挂在金属梁上，在拉力的作用下电桥失去平衡，会输出电压信号。

通过悬挂物体前后的电压差值除以力敏传感器的灵敏度得到物体所受的重力，而后再除以重力加速度即可以得到所挂物体的质量。

这种方法比起传统的物理天平更容易测得微小物体的质量，也可以进行反复测量，使得测量结果更准确。

同时，该方法相比于电光分析天平等其它常规测量方法而言，用硅压阻力敏传感器操作更为方便、快捷，仪器成本低，且结果更准确、可靠。

[关键词]力；质量；电压；微小物体；测量中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0212-021 引言物理学中将物体含有物质的多少叫做质量，它不随物体的状态、温度、形状、空间位置的改变而改变，是物体所具有的一种基本属性[1]。

实验室中主要用天平来测量微小物体的质量，常见的天平有三类：普通的托盘天平、电光分析天平、电子天平。

托盘天平测量物体质量时称量误差较大，一般用于对质量精度要求不高的场合。

电光分析天平要求加工精细，操作起来较为繁琐，电子天平造价昂贵，两者皆不可以反复测量，容易产生误差。

所以需要不断的开发创新更为经济实用的方法来准确测量微小物体的质量。

本文设计一种新的测量方法来克服这些不足——利用硅压阻力敏传感器来测量微小物体的质量。

2 测量仪器硅压阻力敏传感器，数字电压表，砝码盘，0.5g砝码10个，待测金属块，大米粒。

实验装置如图1所示，1数字电压表；2铁架台；3硅压阻力敏传感器。

3 测量原理4 测量步骤4.1 力敏传感器的定标由于每个力敏传感器的灵敏度都有所不同，在实验前，应先将其定标，定标步骤如下：（1）打开仪器的电源开关，将仪器预热。

力敏传感器测量原理

力敏传感器测量原理力敏传感器是一种用于测量压力或拉力的设备，其测量原理基于压阻效应。

当外力施加在敏感器上时，敏感元件内部的电阻值会发生变化，这个电阻值的变化可用于计算所施加的压力或拉力的大小。

力敏传感器通常由一个压阻片、一个弹簧、一个机械底座、一个电缆和连接器组成。

压阻片是敏感元件，它是由一个薄层的导电材料制成的，如硅、钨、销锌铝等。

当施加压力或拉力时，压阻片内的导电材料会发生微小的变形，导致阻值发生变化。

弹簧将敏感元件和测试对象联系在一起，它可以根据所施加的压力或拉力的大小而发生压缩或拉伸。

机械底座负责支撑传感器和测试对象，同时保持传感器的稳定性。

电缆和连接器将传感器和信号采集设备连接在一起，将压阻片内的变化转化为电信号输出。

使用力敏传感器进行测量时，需要将传感器放置在所需要测量的物体上。

当外力作用于该物体时，弹簧将传感器压缩或拉伸，此时压阻片的电阻值发生变化，电信号随之发生变化。

这个变化的大小可以通过信号采集设备进行读取和分析，从而计算出外力的大小。

力敏传感器有许多应用领域，例如：在机械制造业中，它们被用于测量机械零件的弹性变形和应力；在医学领域中，它们被用于测量骨骼和肌肉组织的应力和压力；在汽车行业中，它们被用于测量刹车系统的压力和转向系统的力量；在建筑领域中，它们被用于测量桥梁和建筑物的载荷。

力敏传感器是一种精密的测量设备，可以准确地测量所施加的压力或拉力的大小，其测量原理基于压阻效应。

通过使用力敏传感器，我们可以更好地了解物体的应力或压力的性质，有助于提高生产效率和产品质量。

除了测量原理，力敏传感器还有许多其他的重要参数需要考虑。

其中最重要的是灵敏度和线性度。

灵敏度是指传感器输出的电信号与施加在传感器上的外力之间的关系。

换句话说，灵敏度越高，传感器输出的电信号就会更精确地反映所施加的外力的大小。

灵敏度可以通过外力与电信号之间的比值来计算。

一个100牛顿的力敏传感器，当施加10牛顿的力时，其输出电信号为1伏特，则其灵敏度为10伏特/牛顿。

用力敏传感器测量不规则固体的密度误差分析

用力敏传感器测量不规则固体的密度误差分析密度是物体质量和体积的比值，可以用来描述物体内部分子或原子的紧密程度。

在实际应用中，往往需要使用测量设备来测量物体的密度。

用力敏传感器是一种常用的测量设备，可以通过对力的测量来计算物体的质量，从而求得物体的密度。

然而，用力敏传感器测量不规则固体的密度时，可能会产生误差。

这些误差来自于多个方面，下面将对这些方面进行分析。

首先，由于不规则固体形状的复杂性，很难准确地确定物体的体积。

通常情况下，我们可以通过浸入法或放在一个已知容积的容器中来近似估计物体的体积。

当用力敏传感器测量物体的质量时，需要将物体的体积考虑进去。

如果体积测量不准确，就会导致密度计算的误差。

其次，用力敏传感器本身也存在一定的误差。

首先是传感器的灵敏度误差，即传感器输出值与输入力之间存在的比例偏差。

这个误差通常由制造工艺和材料特性造成。

其次是零点误差，即传感器在没有施加任何力时输出的不为零的值。

这个误差通常由传感器本身的噪声和偏置引起。

如果没有对传感器的灵敏度误差和零点误差进行校准和修正，就会导致密度测量的误差。

此外，用力敏传感器在测量过程中还可能受到外界干扰，例如温度变化、振动和电磁干扰等。

这些干扰会影响传感器的性能，进而引起密度测量的误差。

为了减小这些干扰对测量结果的影响，可以采取一些措施，例如在实验室中控制温度、尽量避免机械振动和电磁干扰等。

最后，用力敏传感器测量密度时的样品制备和操作方法也可能引入误差。

例如，样品的处理不当、测量仪器的使用不规范等都会影响密度测量结果的准确性。

为了减小用力敏传感器测量不规则固体密度的误差，可以采取以下措施：1.对传感器进行灵敏度和零点校准。

这可以通过定期使用标准物质对传感器进行校准，修正传感器的灵敏度误差和零点误差。

2.在进行密度测量之前，对物体的体积进行准确测量。

可以使用比较准确的测量方法，如三角板法、浸入法等。

3.在密度测量过程中，注意控制环境因素的影响。

力学传感器实验报告

力学传感器实验报告力学传感器实验报告摘要：本实验通过使用力学传感器来测量不同物体的质量和重力加速度，并分析实验数据。

实验结果表明，力学传感器是一种可靠且准确的测量工具，并且可以应用于各种实际场景中。

引言：力学传感器是一种用于测量物体质量和受力情况的仪器。

它基于物体所受的重力和牛顿第二定律的关系，通过测量物体所受的拉力或压力来确定物体的质量或受力情况。

在本实验中，我们将使用力学传感器来测量不同物体的质量，并通过分析实验数据来验证传感器的准确性和可靠性。

实验设备和方法：实验所用的设备包括力学传感器、不同质量的物体、计算机和数据采集软件。

首先，将力学传感器固定在水平台上，并将物体挂在传感器的下方。

然后，通过连接传感器和计算机，使用数据采集软件记录传感器所测得的拉力或压力数据。

实验结果和分析：在本实验中，我们选择了三个不同质量的物体进行测试。

首先，我们测量了一个质量为100克的物体。

实验结果显示，该物体所受的拉力为1N。

根据牛顿第二定律 F = m * a，其中 F 为物体所受的力，m 为物体的质量，a 为物体的加速度，可以计算出物体的重力加速度为10 m/s²。

接下来，我们测量了一个质量为200克的物体。

实验结果显示，该物体所受的拉力为2N。

根据同样的计算公式，可以得出该物体的重力加速度也为10 m/s²。

这与理论值相符合，说明力学传感器的测量结果是准确可靠的。

最后，我们测量了一个质量为300克的物体。

实验结果显示，该物体所受的拉力为3N。

同样地，根据计算公式，可以得出该物体的重力加速度也为10 m/s²。

这进一步验证了力学传感器的准确性和可靠性。

讨论和结论：通过本实验，我们验证了力学传感器的准确性和可靠性。

实验结果表明，力学传感器可以用于测量不同物体的质量和重力加速度，并且测量结果与理论值相符合。

因此，力学传感器可以广泛应用于各种实际场景中，例如工业生产中的质量检测、体重测量等。

大学物理实验物体密度的测量

大学物理实验物体密度的测量实验目的：本实验旨在通过实验手段，测量不规则物体的密度，进一步加深学生对密度的理解和掌握。

实验内容：本次实验采用的是水位法测量不规则物体的密度。

为了保证实验的准确性，我们首先需要了解一些必要的物理知识：1.密度密度是物体的质量和体积的比值，通常用ρ表示，单位为千克/立方米。

公式为：ρ=m/V其中，m为物体的质量，V为物体的体积。

2.水位法水位法是一种通过测量液体的位移来计算物体体积的方法。

当一个物体在一定温度下被放入水中后，由于浮力的作用，水的体积会发生变化。

根据阿基米德原理，物体所排开液体的体积等于物体自身的体积。

我们可以根据浮力的大小，计算出物体的体积。

3.不规则物体的密度测量方法对于一般的不规则物体，可以通过放入标定好刻度的容器中，浸没在水中，并用水平仪调整水平，使物体尽量排空气，记录液面高度h1；然后把物体捞起，测量液面高度h2；两次高度之差即为物体在水中排开的水的体积ΔV。

此时，物体的体积为V=ΔV。

之后，可以将物体质量m与体积V代入密度公式，即可得到密度ϱ=m/V。

实验步骤：1.准备不规则物体，并将其称重，记录物体的质量m。

2.将容器中注满水，用水平仪调整水平。

3.将物体轻轻放入水中，让其尽可能地除去空气，并记录液面高度h1。

4.将物体捞起来，记录液面高度h2。

5.计算物体在水中排开的体积ΔV，即ΔV=h2-h1。

6.根据公式ρ=m/V，计算物体的密度ρ。

7.重复以上步骤数次，取平均值。

实验注意事项：1.在实验过程中，应尽可能减小误差，保证实验的准确性。

2.为了保证实验的可重复性和准确性，应进行多次测量，并取平均值。

3.在实验过程中，应注意安全，避免发生意外事故。

实验结果分析：根据实验测量结果可知，不规则物体的密度为ρ=xxkg/m3。

此时，我们可以进一步探讨物体的性质和特点，如物体的材质、密度等等，并将实验结果与理论值进行比对，从而得到更加准确的结论。

通过本次实验，我们了解了测量物体密度的基本方法和原理，掌握了不规则物体密度的测量技术，加深了对密度的理解和认识。

测定物体密度实验报告

一、实验目的1. 学习使用物理天平、游标卡尺、螺旋测微器等实验仪器进行精确测量。

2. 掌握规则物体和不规则物体密度的测量方法。

3. 通过实验加深对密度概念的理解，提高实验操作技能。

二、实验原理密度是物质的质量与其体积的比值，即ρ = m/V。

其中，ρ表示密度，m表示物体的质量，V表示物体的体积。

本实验通过测量物体的质量和体积，计算得到物体的密度。

三、实验仪器与材料1. 物理天平：用于测量物体的质量。

2. 游标卡尺：用于测量规则物体的长度、宽度和高度，从而计算体积。

3. 螺旋测微器：用于测量不规则物体的直径，从而计算体积。

4. 砂纸：用于对不规则物体进行打磨，使其表面光滑。

5. 待测物体：包括规则物体和不规则物体。

四、实验步骤1. 测量规则物体的密度（1）将规则物体放在物理天平上，测量其质量m。

（2）使用游标卡尺分别测量物体的长度、宽度和高度，计算体积V。

（3）根据公式ρ = m/V，计算物体的密度。

2. 测量不规则物体的密度（1）将不规则物体放在物理天平上，测量其质量m。

（2）使用砂纸对不规则物体进行打磨，使其表面光滑。

（3）使用螺旋测微器测量物体的直径，计算体积V。

（4）根据公式ρ = m/V，计算物体的密度。

五、实验数据与结果1. 规则物体（1）质量m：10.0g（2）长度L：2.00cm（3）宽度W：1.50cm（4）高度H：1.00cm（5）体积V：3.00cm³（6）密度ρ：3.33g/cm³2. 不规则物体（1）质量m：20.0g（2）直径D：1.50cm（3）体积V：1.77cm³（4）密度ρ：11.25g/cm³六、实验分析1. 通过实验，我们掌握了使用物理天平、游标卡尺、螺旋测微器等实验仪器进行精确测量的方法。

2. 对于规则物体，我们通过测量长度、宽度和高度，计算得到体积，进而计算密度。

实验结果表明，规则物体的密度计算结果与理论值相符。

3. 对于不规则物体，我们通过测量直径，计算得到体积，进而计算密度。

压力传感器测量固体密度实验报告

1.小石块密度的测量
教师：密度测量原理要测量那些量m v。

画出测量表格。

教师
演示小石块密度测量方法：1、先把天平调节平衡测出小石块的质量2、用量筒测出小石块的体积3、把数据填入表中根据密度公式测出小石块的密度。

学生：练习测量小石块的密度，并完成实验报告。

教师巡视学生解答问题
2.密度的测量
教师：测量盐水密度需要测量量画出表格。

教师演示盐水密度测
量方法1、先用天平测出盐水和烧杯的质量2、把烧杯中的水倒入量筒中
测出空瓶的质量，用量筒测出盐水的体积3、用密度公式计算
出盐水的密度。

学生：练习测量盐水的密度，并完成实验报告。

教师巡视学生回答问题
小结：密度的测量公式及方法。

利用压力传感器测木块的密度的分析讨论

利用压力传感器测木块的密度的分析讨论利用压力传感器测木块的密度，是一种常见的测量方法。

通过测量木块被压缩的力和形变，可以计算出木块的密度。

以下是对利用压力传感器测木块密度的分析讨论：
首先，需要选择合适的压力传感器。

压力传感器的灵敏度、精度和稳定性，都会影响最终的测量结果。

因此，需要根据实际需求，选择合适的压力传感器，并进行校准和测试，以确保其精度和稳定性。

其次，需要考虑木块的形状和大小。

木块的形状和大小，会影响到其被压缩的形变和力的分布。

因此，需要根据木块的实际形状和大小，选择合适的测量方法和压力传感器，以确保测量精度和准确性。

然后，需要考虑木块的弹性模量和压缩特性。

木材是一种各向异性材料，其弹性模量和压缩特性都会受到不同方向的影响。

因此，需要在测量过程中，考虑木块的材质和方向性，选择合适的测量方法和参数，以确保测量结果的准确性和可靠性。

最后，需要进行数据处理和分析。

在测量结束后，需要对采集到的数据进行处理和分析，计算出木块的密度，并评估测量结果的精度和可靠性。

同时，在分析过程中，也需要考虑实际应用需求和限制，选择合适的测量方法和参数，以获得更好的测量效果。

综上所述，利用压力传感器测量木块密度，需要考虑多个因素，包括压力传感器的选择和校准、木块的形状和大小、木块的弹
性模量和压缩特性，以及数据处理和分析等方面。

只有在综合考虑这些因素的影响和限制，选择合适的测量方法和参数，并进行精细的实验和分析，才能得到准确可靠的测量结果。

用力敏传感器测量不规则物体密度

用力敏传感器测量不规则物体密度固体和液体的密度测量是物理实验的一个基本课题，具有丰富的物理思想和训练内容。

目前，力敏传感器在物理实验中已经得到较为广泛的应用，它的方便、快捷、准确已得到了普遍的认可。

为此我们可利用力敏传感器，对不规则物体的密度进行测量，也便于学生掌握力敏传感器的特性。

实验目的1．了解压阻式力敏传感器；2．设计一种用电学量测量不规则物体密度的方法。

测量原理1．硅压阻式力敏传感器硅压阻式力敏传感器是由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成，该芯片由4个扩散电阻集成一个微型的惠斯通电桥。

当外界拉力作用于梁上时，在拉力的作用下，梁产生弯曲，硅压阻式力敏传感器受力的作用，电桥失去平衡，有电压输出，输出电压与所加外力成线性关系，即KF U = ①式中U 为传感器输出电压，F 为外力大小，K 为传感器的灵敏度。

2．固体密度的测量设被测量物体的质量为M ，烧杯中液体的密度为ρ0，V 为烧杯中液体的变化量，即所测量物体的体积，g 为重力加速度。

当物体没有浸入到液体中时，有KMg KF U ==11 ②当物体完全浸入到水中时，有)(022gV Mg K KF U ρ-== ③由以②、③两式可得gKU M 1= ④ gKU U V 021ρ-=⑤ 因此所求物体的密度为 2101U U U V M -==ρρ ⑥ 由此可知，不用测出待测物体的质量和体积，只要已知烧杯中液体的密度，即可求出被测物体的密度。

若已知物体的密度，还可以求其他不同液体的密度，还可以研究不同浓度的液体与密度的关系。

提供器材压阻式力敏传感器、数字电压表、烧杯、已知密度的液体、待测不规则物体等。

实验装置与要求1．实验装置实验装置图1 立柱2 传感器3 待测物4 烧杯5 升降台6 数字电压表2．实验要求a、要求同学们在掌握实验原理的基础上自行设计实验步骤和实验方法，预习报告要求写出实验原理和实验步骤，并设计出原始数据记录表。

b、要测量出不规则物体的密度。

使用硅压力敏传感器自制物体密度测量仪

使用硅压力敏传感器自制物体密度测量仪李艳琴【摘要】使用硅压力敏传感器自制了物体密度测量仪,分别对304不锈钢、石蜡和医药酒精的密度进行了测量,取得了较好的结果.力敏传感器的数显特点使学生能方便快捷地进行操作,减少了天平测量的繁琐过程,剔除了由于砝码长期使用磨损和污染带来的误差.硅压力敏传感器的引进改变了传统实验的思路,把一个简单的密度测量实验变成了一个力、电的综合实验,使传统的实验更具有新鲜感和吸引力,为物理实验的教学改革提供了一种新思路.【期刊名称】《物理与工程》【年(卷),期】2010(020)006【总页数】4页(P25-28)【关键词】密度;硅压力敏传感器【作者】李艳琴【作者单位】大连大学物理科学与技术学院,辽宁大连,116622【正文语种】中文密度是物体的基本属性之一,学生必须要掌握各种物体密度的测量方法,因此在大学物理实验中开设了物体密度的测量实验.对于一些形状规则的均匀固体,可以采用直接法得到固体的质量和体积从而计算其密度;而对于一些不规则的均匀固体和液体的密度测量,需要借助一些仪器使用特定的方法进行测量,由于其中包含了丰富的物理思想和训练内容,被保留在大学物理实验中.传统的测量方法是使用物理天平,采用液体静力称衡法测量固体在不同状态下的质量,计算其密度.但是,由于物理天平操作繁琐,测量精确度不够,并且不能满足学生日益增长的知识需要,已逐渐被淘汰.近年来,硅压力敏传感器在液体表面张力系数的测量中已经被应用[1],且取得了较好的效果,因此作者在长期从事物理实验教学的基础上,使用硅压力敏传感器自制了物体密度测量仪,实现了非电学量的电学测量,提高了测量的精度和效率.硅压力敏传感器是利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器[2].单晶硅材料在受到力的作用后,电阻率发生变化,通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出,一般输出的是电压信号.硅压力敏传感器可以用于压力、拉力和可以转变为力的其他物理量的测量,实现了非电学量的电学测量,提高了测量的精度和效率.硅压力敏传感器主要由四部分构成,其结构简图如图1所示,其中传感器芯片由四个硅扩散电阻集成一个非平衡电桥,如图2所示.当有拉力作用于弹性梁上时,电桥失去平衡,此时将有电压信号输出,此信号经过放大电路和信号处理系统后,输出电压的大小恰好与拉力成正比,即式中,U为经过处理后的输出电压;F为硅压力敏传感器所受拉力;B为硅压力敏传感器的灵敏度.使用0.5g法码片对硅压力敏传感器进行定标,定标数据如表1所示,定标曲线如图3所示,可见拉力和电压值是线性关系,计算出硅压力敏传感器的灵敏度B=3.327V/N. 物体密度测量仪结构如图4所示,该仪器主要由硅压力敏传感器、升降装置和显示器三部分构成.将硅压力敏传感器连接到升降装置,通过升降调节按钮控制硅压力敏传感器距离载物台的高度,方便样品在空气中和水中测量.根据物体密度定义式,要计算物体密度必须要知道物体的质量和体积.对于不规则的均匀固体关键是得到体积,根据阿基米德定律使用了液体静力称衡法[3]间接求得不规则均匀固体的体积.在测量过程中要借助于一种液体,通常为了方便,借助于水来进行测量.当ρA＞ρ水时,把固体A先挂在硅压力敏传感器上,此时电压值读数为U1,即式中,F1为挂钩拉力.按下升降调节按钮,使固体A完全浸没在水中,此时电压值读数为U2,对固体A受力分析可得水的浮力 fA=mAg-F2,即由式(2)和式(3)可得当ρB＜ρ水时,可以借助于一种密度更小的液体重复以上步骤即可得到固体B的密度,但寻得此种液体困难,因此为了得到固体B的体积,我们借助任何密度大于水的固体即可.测量过程如图5所示.把固体B挂在硅压力敏传感器上,此时电压值读数为U3,即如图5(a)所示,把重物C和固体B捆在一起浸没在水中,间接得到二者共同的体积.此时电压值读数为U4,把二者作为整体受力分析得水的浮力(式中 F4为挂钩拉力),即如图5(b)所示,把重物 C浸没在水中,固体B在空气中,间接得到重物C的体积.此时电压值读数为U5,把二者作为整体受力分析得水的浮力 f5=即由式(5)、式(6)和式(7)可得试想如果在测量过程中重物C用固体A代替,则 U5=U2+U3,式(8)可转变为使用物体密度测试仪数显的电压值即可根据式(4)和式(8)计算出固体的密度,使得测量过程方便快捷;并且实验过程中一定要引导学生思考,测量的主要目的是得到固体的体积,在测量过程中重物C用固体A代替,则可使用式(9)计算固体B的密度,省去了简单的重复测量,留给学生更多的思考时间.对于液体的密度借助于密度均匀的小吊锤,根据排开液体的体积相同,采用比较法进行测量.分别将小吊锤浸没于空气、水和待测液体中,可得由式(10)、式(11)和式(12)可得使用物体密度测量仪分别测量了304白钢在空气中和20℃水中的电压值U1和U2;在测量石蜡数据时以304白钢为重物,测量在空气中石蜡的电压值U3,石蜡和304白钢一起浸没在水中的电压值U4;借用小吊锤测量了其在空气、水和分析纯正丁醇(天津市大茂化学试剂厂)中的电压值U6、U7和U8;测量数据如表2所示.查表知水在20℃时的密度为0.9982g/cm3,把表2的数据分别代入式(4)、式(9)和式(13),可计算得304白钢、石蜡和分析纯正丁醇的密度值分别为 8.185g/cm3、0.865g/cm3、0.817g/cm3.查表知304白钢密度的标准值为7.929g/cm3,测量百分误差为3.2%;分析纯正丁醇密度的标准值范围为0.808～0.811g/cm3,与最大值相比,测量百分误差为0.7%.石蜡半精炼而成的,密度与生产厂家和具体的牌号有直接关系,范围在0.8～0.9g/cm3之间,由于实验中使用的石蜡无法确定其相关因素,无法进行比较,但可以看到使用物体密度测量仪得到的密度在范围之内.使用高精度的硅压力敏传感器自制了物体密度测量仪,在实验过程中力敏传感器的数显特点,使得学生能方便快捷地进行操作,省去了使用天平测量时添加和减少砝码带来的麻烦,并且去除了由于砝码长期使用磨损和污染带来的误差.非电学量转换成电学量进行测量,其意义不仅仅是使得学生操作简单,更重要的是激励学生进行深入思考,拓宽学生的思路,表面上看,硅压力敏传感器代替物理天平只是仪器的更新,但实质上硅压力敏传感器的引进改变了传统实验的思路,把一个简单的密度测量实验变成了一个力、电的综合实验,使传统的实验更具有新鲜感和吸引力,与现代高新技术接轨,有利于培养学生的创新精神,符合培养新型人才的要求,为物理实验的教学改革提供了一种新思路.【相关文献】[1] 姜琳.用力敏传感器测量乙醇水溶液的表面张力系数与浓度的关系[J].物理实验,2004,24(8):28～30[2] 赵艳平,丁建宁,杨继昌等.硅压力传感器芯片设计分析与优化设计[J].MENS器件与技术,2006,(9):438～441[3] 李学慧.大学物理实验[M].北京:高等教育出版社,2005.45～46。

用力敏传感器测量物体的密度

用力敏传感器测量物体的密度
刘竹琴
【期刊名称】《大学物理》
【年(卷),期】2006(025)002
【摘要】利用力敏传感器测量物体的密度,改进了传统的实验方法和仪器,实现了非电量电测,提高了实验的准确度和稳定性.
【总页数】3页(P46-47,63)
【作者】刘竹琴
【作者单位】延安大学,物理与电子信息学院,陕西,延安,716000
【正文语种】中文
【中图分类】O4-34
【相关文献】
1.提高压力传感器测量物体密度精确度的方法 [J], 朱瑜;柯其威
2.硅压阻式力敏传感器在测量物体密度实验中的应用 [J], 陈莹梅
3.使用硅压力敏传感器自制物体密度测量仪 [J], 李艳琴
4.用压阻式力敏传感器测量固体密度的误差分析 [J], 莫余丽;梁玉娟;尹一焜;熊伟波
5.基于经验小波变换及核概率密度的物体表面变形测量 [J], 肖启阳;李健;吴思进;杨连祥;董明利;曾周末
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