实验三 位移测量实验
物理实验测量速度的方法
物理实验测量速度的方法速度是物理学中一个重要的概念，用于描述物体在单位时间内变化的位置。
准确测量速度对于研究物体的运动特性以及推导公式、探索规律等方面都具有重要意义。
在物理实验中，有多种方法可以用来测量速度，下面将介绍几种常见的方法及其原理。
一、位移和时间法位移和时间法是一种常用的测量速度的方法。
它的原理很简单，只需要测量物体在一段时间内的位移，并与该时间段相除，即可得到平均速度。
这种方法适用于测量匀速运动的速度。
实验步骤：1. 准备一个直线轨道，并在轨道上选择两个固定的位置点A和B。
2. 将测量物体放置在A点，并记录下开始时刻的时间t1。
3. 启动计时器，让物体沿轨道运动到B点，并记录下到达B点时的时间t2。
4. 计算位移Δx = AB的距离。
5. 计算速度v = Δx / (t2 - t1)。
二、利用弹射法测速弹射法是一种精确测量速度的方法，可以用于测量较高速度的物体。
它基于牛顿第二定律的原理，即物体受到的作用力与加速度成正比。
实验步骤：1. 准备一个弹射器，以及一些小球。
2. 将小球放入弹射器中，并将弹射器调整成适当的角度。
3. 发射小球，并同时计时。
4. 测量小球击中目标的距离x。
5. 根据牛顿第二定律 F = ma，将小球的重力和弹射器对小球的推力进行分析，可以得到速度v = sqrt(2gx)。
三、用光栅法测速光栅法是一种利用光的衍射原理测量速度的方法。
它可以精确测量物体的瞬时速度，适用于快速变化的运动。
实验步骤：1. 准备一个光栅和一个高速相机。
2. 将光栅放置在实验区域中，确保物体经过光栅时能够造成明显的光强变化。
3. 使用高速相机拍摄光栅运动的过程。
4. 根据光栅上的条纹变化和相机拍摄的时间间隔，可以测量出物体通过光栅的时间。
5. 根据光栅的空间周期和通过光栅的时间，可以计算出物体的瞬时速度。
总结：以上介绍了三种常见的物理实验测量速度的方法，分别是位移和时间法、弹射法和光栅法。
实验1 位移测量实验
实验三电涡流传感器位移测量实验一、实验目的：了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
二、基本原理：电涡流式传感器是一种建立在涡流效应原理上的传感器。
电涡流式传感器由传感器线圈和被测物体（导电体—金属涡流片）组成，如图22.1.1所示。
根据电磁感应原理，当传感器线圈（一个扁平线圈）通以交变电流I1（频率较高，一般为1MHz～2MHz）时，线圈周围空间会产生交变磁场H1，当线圈平面靠近某一导体面时，由于线圈磁通链穿过导体，使导体的表面层感应出呈旋涡状自行闭合的电流I2，而I2所形成的磁通链又穿过传感器线圈，这样线圈与涡流“线圈”形成了有一定耦合的互感，最终原线圈反馈一等效电感，从而导致传感器线圈的阻抗Z发生变化。
我们可以把被测导体上形成的电涡等效成一个短路环，这样就可得到如图22.1.2的等效电路。
图22.1.1 电涡流传感器原理图图22.1.2 电涡流传感器等效电路图图中R1、L1为传感器线圈的电阻和电感。
短路环可以认为是一匝短路线圈，其电阻为R2、电感为L2。
线圈与导体间存在一个互感M，它随线圈与导体间距的减小而增大。
根据等效电路可列出电路方程组：通过解方程组，可得I1、I2。
因此传感器线圈的复阻抗为：线圈的等效电感为：线圈的等效Q值为：式中：Q0—无涡流影响下线圈的Ｑ值，Q0＝ωＬ1／R1；Ｚ22—产生电涡流部分的阻抗，Ｚ22＝R22+ω2L22。
由式Z、L和式Ｑ可以看出，线圈与金属导体系统的阻抗Z、电感L和品质因数Ｑ值都是该系统互感系数平方的函数，而从麦克斯韦互感系数的基本公式出发，可得互感系数是线圈与金属导体间距离x(H)的非线性函数。
因此Z、L、Ｑ均是ｘ的非线性函数。
虽然它整个函数是一非线性的，其函数特征为"S"型曲线，但可以选取它近似为线性的一段。
其实Z、L、Ｑ的变化与导体的电导率、磁导率、几何形状、线圈的几何参数、激励电流频率以及线圈到被测导体间的距离有关。
如果控制上述参数中的一个参数改变，而其余参数不变，则阻抗就成为这个变化参数的单值函数。
物理实验技术中的位移测量使用方法
物理实验技术中的位移测量使用方法引言物理实验中，位移测量是非常重要的一项技术，它可以帮助我们准确地测量物体在空间中的位置变化。
不同的实验需要不同的位移测量方法，本文将为大家介绍一些常见的物理实验中的位移测量使用方法。
一、光电法光电法是一种常见的位移测量方法，它利用光束的投射和接收来测量物体的位移。
该方法基于光电效应，通过光电传感器接收光束反射回来的光信号，进而计算物体的位移。
光电法测量位移快速准确，广泛应用于各种实验中，例如光栅移位传感器用于测量光栅条纹的位移。
二、激光干涉法激光干涉法是一种高精度的位移测量方法。
它利用激光光束的干涉现象来测量物体的位移。
将一束激光光束分成两束，分别照射到被测物体上，通过干涉效应，可以测量出物体的微小位移。
激光干涉法在实验室中广泛应用，例如在微纳尺度测量和光学仪器校准中。
三、位移传感器位移传感器是物理实验中最常用的位移测量设备之一。
位移传感器可以通过测量物体的伸缩变化、电容变化、电感变化等来获得位移信息。
它们通常由传感器头和信号处理部分组成。
常见的位移传感器有电容传感器、电感传感器和线性变阻传感器等。
根据实验需求，可以选择不同类型的位移传感器来实现高精度的位移测量。
四、高速相机法高速相机法是一种用于测量物体运动位移的方法。
它通过使用高帧率的相机来捕捉物体连续的图像。
通过分析这些图像中物体的移动情况，可以推算出物体的位移。
高速相机法在物理实验中广泛用于研究快速运动的物体，例如高速冲击试验和流体动力学研究。
五、声波测距法声波测距法是一种基于声音传播速度的位移测量方法。
它通过发射声波并接收反射回来的声波来测量物体的位移。
声波的传播速度是已知的，通过计算声波发射时刻与接收时刻的时间差，可以准确测量出物体的位移。
声波测距法广泛应用于工业领域和物理实验中的位移测量。
结论位移测量是物理实验中不可或缺的一项技术，通过光电法、激光干涉法、位移传感器、高速相机法和声波测距法等不同的测量方法，我们可以获得准确的位移数据。
山东交通学院实验三 霍尔式位移传感器的直流激励特性
实验三霍尔式位移传感器的直流激励特性一、实验目的：了解霍尔式传感器的原理与特性。
二、实验原理：根据霍尔效应，霍尔电势U H =K H IB，保持K H 、I 不变，若霍尔元件在梯度磁场B 中运动，且B 是线性均匀变化的，则霍尔电势U H 也将线性均匀变化，这样就可以进行位移测量。
三、所需单元及部件：霍尔片、磁钢、电桥、差动放大器、F/V 表、直流稳压电源、测微头、振动平台。
四、旋钮初始位置：差动放大器增益旋钮打到最小，电压表置20V 档，直流稳压电源置2V 档。
五、实验步骤：1、了解霍尔传感器结构、熟悉霍尔片电路符号，霍尔片安装在振动圆盘上,两个半圆永久磁钢固定在顶板上，二者组合成霍尔传感器（老）；霍尔片封装成探头固定在调节支架上，圆形永久磁钢固定在振动圆盘上（新），两种不同结构的霍尔传感器，请对照设备看下。
2、开启主电源将差动放大器调零后，增益最小，关闭主电源，根据图23接线，W1、r 为电桥单元的直流平衡网络。
3、装好测微头，调节测微头与振动台吸合并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置（老），霍尔探头置于圆形磁钢中心（新）并且相距约2-3mm。
4、开启主电源，调整W1使电压表指示为零【如电压表指示不能调零（新），再进一步一调整霍尔探头与圆形磁钢中心的距离，直至可到零位】。
5、记下测微头起始刻度，顺时针旋动测微头，记下电压表读数，建议每0.2—0.5mm 读一个数，将读数填入下表：作出V-X 曲线，记下线性范围(X-V)坐标，求出灵敏度。
通过实验可以想到：本实验实际上是用移动的霍尔元件(或磁钢)来测磁场分布情况，磁场分布的线性程度决定了输出霍尔电势的线性度，且灵敏度与磁场强度有关。
6、实验完结关闭主电源，各旋钮置初始位置。
六、注意事项：1、由于磁路系统的气隙较大，应使霍尔片尽量靠近极靴霍尔探头尽量对准磁钢中心，以高灵敏度。
一旦调整好后，测量过程中不能移动磁路系统。
2、霍尔传感器的输入、输出端口不要弄错；激励电压不能过2V，以免损坏霍尔片。
实验三--应变片全桥性能实验
实验三应变片全桥性能实验一、实验目的：了解应变片全桥工作特点及性能。
掌握测量方法。
二、基本原理：应变片基本原理参阅实验一。
应变片全桥特性实验原理如图3—1所示。
应变片全桥测量电路中，将应力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。
当应变片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时，其桥路输出电压Uo≈(△R／R)E＝KεE。
其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性得到改善。
图3—1应变片全桥性能实验接线示意图三、需用器件和单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码。
四、实验步骤：将实验数据填入表3作出实验曲线并进行灵敏度和非线性误差计算。
实验完毕，关闭电源五、实验结果及分析位移（mm）0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5 -3.0电压（mv）0 -0.03 -0.07 -0.10 -0.14 -0.17 -0.20位移（mm）-3.5 -4.0 -4.5 -5.0 -5.5电压（mv）-0.23 -0.27 -0.30 -0.34 -0.37位移（mm）0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0电压（mv）0.01 0.05 0.09 0.13 0.18 0.23 0.27位移（mm） 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5电压（mv）0.32 0.36 0.41 0.46 0.51最小二乘法拟合如图所示由此可知灵敏度为0.07935，经计算最大非线性误差为0.039mv，线性度为7.69%。
六、实验心得实验中应变梁的自由端产生负位移后，重新回到位移原点时，其电压值并不为零，这体现了传感器的迟滞。
迟滞误差在本次拟合中修正了。
实验07(光纤传感器的位移测量及数值误差分析实验)实验报告
实验报告：实验07（光纤传感器的位移测量及数值误差分析实验）实验一：光纤传感器位移特性实验一、实验目的：了解光纤位移传感器的工作原理和性能，测量其静态特性实验数据。
学会对实验测量数据进行误差分析。
二、基本原理：本实验采用的是传光型光纤，它由两束光纤混合后，组成Y 型光纤，半园分布即双D 分布，一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。
两光束混合后的端部是工作端亦称探头，它与被测体相距X，由光源发出的光纤传到端部出射后再经被测体反射回来，另一束光纤接收光信号由光电转换器转换成电量，而光电转换器转换的电量大小与间距X 有关，因此可用于测量位移。
三、器件与单元：主机箱、光纤传感器、光纤传感器实验模板、测微头、反射面。
四、实验数据：实验数据记录如下所示：表1光纤位移传感器输出电压与位移数据实验二：随机误差的概率分布与数据处理1.利用Matlab语句（或C语言），计算算术平均值和标准差（用贝塞尔公式）clc; clear;l=[20.42 20.43 20.40 20.43 20.42 20.43 20.39 20.30 20.40 20.43 20.42 20.41 20.39 20.39 20.40];%例2-22数据v0=l-mean(l)%残差列M1=mean(l)%算术平均值M2=std(l)%标准差计算结果数据分布2.利用Matlab语句（或C语言），用残余误差校核法判断测量列是否存在线性和周期性系统误差%残余误差校核法校核线性系统误差N=length(l)%原数组长度if(mod(N,2))%求数组半长K=(N+1)/2elseK=(N)/2endA1=0;delta=0;%delta=A1-A2for i=1:K;%计算前半部分残差和A1=A1+v0(i);endA2=0;for j=K+1:N;%计算后半部分残差和A2=A2+v0(j);endA1;A2;fprintf('Delta校核结果\n');delta=A1-A2%校核结果%阿贝-赫梅特准则校核周期性系统误差u=0for i=1:N-1;u=u+v0(i)*v0(i+1);endu=abs(u)if((u-sqrt(N-1)*M30)>0)fprintf('存在周期性系统误差\n');elsefprintf('未发现周期性系统误差\n');end运行结果可见delta近似于0，由马利克夫准则可知，此案例中应用的残余误差校核法无法确定是否存在系统误差。
电涡流传感器特性与位移测量实验
（操作性实验）班级：学号：学生姓名：实验题目：电涡流传感器特性与位移测量实验一、实验目的1、掌握电涡流传感器的特性和工作原理。
2、掌握电涡流传感器静态特性的标定方法。
二、实验仪器及器件电涡流线圈、金属涡流片、电涡流变换器、测微仪、示波器、电压表。
三、实验内容及原理3.1实验原理电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X有关。
当平面线圈、被测体(涡流片)、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻抗Z只与X距离有关。
将阻抗变化经涡流变换器变换成电压V输出，则输出电压是距离X的单值函数。
3.2实验内容1、利用所需部件，连接一个利用电涡流位移传感器测量位移的测试系统。
2、掌握实验原理，列出实验步骤。
3、根据实验步骤进行测量。
4、记录测量数据，最少测5组数据。
5、根据数据描出实验曲线。
6、计算实验数据，得出电涡流位移传感器静态特性。
三、实验步骤1．安装好电涡流线圈和金属涡流片，注意两者必须保持平行。
安装好测微头，将电涡流线圈接入涡流变换器输入端。
涡流变换器输出端接电压表20V档。
2．开启仪器电源，用测微仪将电涡流线圈与涡流片分开一定距离，此时输出端有一电压值输出。
用示波器接涡流变换器输入端观察电涡流传感器的高频波形，信号频率约为1MHz。
3．用测微仪带动振动平台使平面线圈完全贴紧金属涡流片，此时涡流变换器输出电压为零。
涡流变换器中的振荡电路停振。
4．旋动测微仪使平面线圈离开金属涡流片，从电压表开始有读数起每位移0.25mm 记录一个读数，并用示波器观察变换器的高频振荡波形。
将V、X数据填入下表四、实验测试数据表格记录表1五、实验数据分析及处理1、非线性度：图一线性方程为y = -1.9757x - 1.5198表2非线性度%88.426.6277.0max 1==∆=FS y e 2、灵敏度-1.975S =∆3、重复性图二%63.026.604.0max ==∆=FS R y e4、迟滞%76.126.611.0e max ==∆=FS t y1正-2正 0 0.01 0.04 0.01 0.02 0.01 0.02 0.02 0.01 -0.01 1正-3正 -0.04 0 0.03 0.01 0.01 0 0.010.010 0 2正-3正-0.04-0.01-0.01-0.01-0.01-0.01 -0.01-0.010.011正-1反 0.09 0.06 0.06 0.08 0.1 0.07 0.07 0.07 0.07 0 2正-2反 0 0.04 0.01 0.07 0.07 0.06 0.05 0.04 0.05 0 3正-3反0.110.050.030.060.090.350.050.040.03六、实验结论与感悟 1、实验结论1实验结论 非线性度%88.426.63055.0max 1==∆=FS y e 灵敏度-1.9757S =∆ 重复性%63.026.604.0max ==∆=FS R y e迟滞%76.126.611.0e max ==∆=FS t y2实验心得在本次实验中，我了解了电涡流传感器的特性及工作原理，掌握了振荡频率与输出电压的关系，掌握了电涡流式传感器的静态标定方法。
位移测量实验报告
一、实验目的1. 熟悉位移测量原理及方法。
2. 掌握常用位移传感器的性能特点及应用。
3. 培养实际操作能力，提高实验技能。
二、实验原理位移测量是指测量物体在空间位置的变化。
根据测量原理，位移测量方法主要分为直接测量法和间接测量法。
直接测量法：直接测量物体在空间位置的变化，如尺测法、光电法等。
间接测量法：通过测量与位移相关的物理量来间接计算位移，如电涡流传感器、霍尔传感器、差动变压器等。
三、实验仪器1. 电涡流传感器2. 霍尔传感器3. 差动变压器4. 数字示波器5. 螺旋测微器6. 计算机7. 数据采集卡四、实验内容1. 电涡流传感器位移特性实验（1）实验目的：了解电涡流传感器的原理与应用，掌握电涡流传感器位移特性的测量方法。
（2）实验步骤：①将电涡流传感器固定在实验平台上，调整传感器与被测物体之间的距离。
②使用数字示波器观察传感器输出信号的波形。
③通过调整传感器与被测物体之间的距离，记录不同距离下的输出信号波形。
④分析电涡流传感器位移特性曲线。
2. 霍尔传感器位移特性实验（1）实验目的：了解霍尔传感器的原理与应用，掌握霍尔传感器位移特性的测量方法。
（2）实验步骤：①将霍尔传感器固定在实验平台上，调整传感器与被测物体之间的距离。
②使用数字示波器观察传感器输出信号的波形。
③通过调整传感器与被测物体之间的距离，记录不同距离下的输出信号波形。
④分析霍尔传感器位移特性曲线。
3. 差动变压器位移特性实验（1）实验目的：了解差动变压器的原理与应用，掌握差动变压器位移特性的测量方法。
（2）实验步骤：①将差动变压器固定在实验平台上，调整传感器与被测物体之间的距离。
②使用数字示波器观察传感器输出信号的波形。
③通过调整传感器与被测物体之间的距离，记录不同距离下的输出信号波形。
④分析差动变压器位移特性曲线。
五、实验结果与分析1. 电涡流传感器位移特性曲线：随着传感器与被测物体之间距离的增加，输出信号逐渐减小，呈线性关系。
实验报告位移测量
一、实验目的1. 了解位移测量的基本原理和方法；2. 掌握使用位移传感器进行位移测量的操作步骤；3. 分析位移传感器的性能，验证其测量精度；4. 培养实际操作能力和分析问题能力。
二、实验原理位移测量是利用传感器将物体的位移转化为电信号，通过测量电信号的变化来获取物体的位移量。
本实验采用霍尔传感器进行位移测量，霍尔传感器是一种磁敏元件，当磁通量发生变化时，霍尔元件两端会产生电势差，即霍尔电压。
通过测量霍尔电压的变化，可以得出物体的位移量。
三、实验仪器与设备1. 霍尔传感器；2. 位移平台；3. 信号调理电路；4. 数据采集系统；5. 计算机及相应软件。
四、实验步骤1. 将霍尔传感器安装在位移平台上，确保传感器与平台接触良好；2. 连接信号调理电路，将霍尔传感器的输出信号送入数据采集系统；3. 打开数据采集系统，设置采样频率和采样时间；4. 将位移平台在一定的范围内进行位移，观察数据采集系统采集到的霍尔电压变化；5. 记录实验数据，分析位移传感器性能。
五、实验结果与分析1. 实验数据记录位移量（mm） | 霍尔电压（mV）----------------|----------------0 | 01 | 102 | 203 | 304 | 405 | 502. 实验结果分析（1）霍尔电压与位移量的关系根据实验数据，可以看出霍尔电压与位移量呈线性关系。
当位移量为1mm时，霍尔电压为10mV，位移量为2mm时，霍尔电压为20mV，以此类推。
这符合霍尔电压与位移量成正比的原理。
（2）位移传感器的测量精度通过实验数据可以看出，霍尔传感器在0~5mm的位移范围内，其测量精度较高，误差较小。
但在超过5mm的位移范围内，误差逐渐增大。
这可能是因为霍尔传感器在较大位移量下的线性度较差。
（3）位移传感器的响应速度实验过程中，观察到霍尔传感器的响应速度较快，能够及时反映出位移量的变化。
这对于实际应用中实时监测位移具有重要意义。
用位移法测薄凸透镜焦距f[精髓][宝典]
![用位移法测薄凸透镜焦距f[精髓][宝典]](https://img.taocdn.com/s3/m/0f5af1e44793daef5ef7ba0d4a7302768f996f56.png)
用位移法测薄凸透镜焦距f (测量实验)一、实验目的了解、掌握位移法测凸透镜焦距的原理及方法二、实验原理对凸透镜而言，当物和像屏间的距离L 大于4倍焦距时，在它们之间移动透镜，则在屏上会出现两次清晰的像，一个为放大的像，一个为缩小的像。
分别记下两次成像时透镜距物的距离O 1、O 2(e=|O 1-O 2|)，距屏的距离O 1'、O 2'根据光线的可逆性原理，这两个位置是“对称”的。
即O 1=O 2'，O 2=O 1'则：L －e= O 1 ＋O 2'＝２O 1＝２O 2' O 1=O 2'＝(L －e)/２而O 1'= L －O 1＝L －(L －e)/２＝(L+e)/2 把结果带入透镜的牛顿公式1/s+1/s'=1/f得到透镜的焦距为L e L f 4/)(22-= 由此便可算得透镜的焦距，这个方法的优点是，把焦距的测量归结为对于可以精确测定的量L 和e 的测量，避免了在测量u 和v 时，由于估计透镜中心位置不准确所带来的误差。
三、实验仪器1、带有毛玻璃的白炽灯光源S2、品字形物屏P ： SZ-143、凸透镜L ： f=190mm(f=150mm)4、二维调整架： SZ-075、白屏H ： SZ-136、通用底座： SZ-047、二维底座： SZ-028、通用底座： SZ-049、通用底座： SZ-04四、仪器实物图及原理图（见图二）五、实验步骤1、把全部器件按图二的顺序摆放在平台上，靠拢后目测调至共轴，而后再使物屏P 和白屏H 之间的距离l 大于4倍焦距。
2、沿标尺前后移动L ，使品字形物在白屏H 上成一清晰的放大像，记下L 的位置a 1。
3、再沿标尺向后移动L ，使物再在白屏H 上成一缩小像，记下L 的位置a 2。
4、将P 、L 、H 转180度，重复做前三步，又得到L 的两个位置b 1、b 2。
5、分别把f=150mm 和f=190mm 的透镜各做一遍，并比较实验值和真实值的差异并分析其原因。
《传感器原理与检测技术》期末复习题及答案
《传感器原理与检测技术》期末复习题及答案一、单项选择题（每题3分，共21分）1、电感式传感器的常用测量电路不包括（ C ）。
A. 交流电桥B. 变压器式交流电桥C. 脉冲宽度调制电路D. 谐振式测量电路2、电感式传感器采用变压器式交流电桥测量电路时，下列说法不正确的是（ C ）。
A. 衔铁上、下移动时，输出电压相位相反B. 衔铁上、下移动时，输出电压随衔铁的位移而变化C. 根据输出的指示可以判断位移的方向D. 当衔铁位于中间位置时，电桥处于平衡状态3、对于差动变压器，采用交流电压表测量输出电压时，下列说法正确的是（ D ）。
A. 既能反映衔铁位移的大小，也能反映位移的方向B. 既能反映衔铁位移的大小，也能消除零点残余电压C. 既不能反映位移的大小，也不能反映位移的方向D. 既不能反映位移的方向，也不能消除零点残余电压4、当变隙式电容传感器的两极板极间的初始距离d0增加时，将引起传感器的（ D ）A．灵敏度K0增加 B．灵敏度K0不变C．非线性误差增加 D．非线性误差减小5、当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（ B ）。
A．灵敏度会增加 B．灵敏度会减小C．非线性误差增加 D．非线性误差不变6、用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（ C ）。
A．变间隙式 B．变面积式C．变介电常数式 D．空气介质变间隙式7、下列不属于电容式传感器测量电路的是（ D ）A．调频测量电路 B．运算放大器电路C．脉冲宽度调制电路 D．相敏检波电路二、填空题（34分）1、电感式传感器是建立在电磁感应基础上的，电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或互感系数的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。
2、螺线管式差动变压器传感器在活动衔铁位于中间位置时，输出电压应该为零。
实际不为零，称它为零点残余误差。
3、与差动变压器传感器配用的测量电路中，常用的有两种：差动整流电路电路和相敏检波电路。
物理实验测量物体的位移
物理实验测量物体的位移物理实验是科学研究的重要手段之一，通过实验可以验证和探索各种理论。
在物理实验中，测量物体的位移是一项基本的内容。
本文将介绍物理实验测量物体位移的方法和注意事项。
一、实验目的实验的目的是通过合适的方法准确测量物体在某一时间段内的位移，并分析位移数据，得出相关结论。
二、实验仪器与材料1. 物体：选择一个适宜的物体，可以是一个小球或挂在弹簧上的质量。
2. 平面：将物体放在一个平坦的水平面上，确保实验环境没有明显的干扰。
3. 标尺：使用具有足够刻度的标尺来测量物体的位移。
三、实验步骤1. 准备工作：将所需仪器、材料整理好，确保实验环境安全整洁。
2. 定义参考点：选择一个固定的参考点，如实验台角上的一个标记点。
这个点将作为物体位移的起始点。
3. 就位：将物体放置在平面上，并确保物体平稳。
调整位置、角度等，使物体处于最佳状态。
4. 记录初始位置：使用标尺测量物体与参考点的距离，并记录下来。
这个数值将作为物体的初始位置。
5. 进行实验：对物体施加一个合适的力，使其发生位移。
可以是推、拉、拉动弹簧等方式。
6. 记录位移：在物体发生位移时，使用标尺测量物体的新位置，并记录下来。
这个数值将作为物体的位移。
7. 分析数据：根据实验记录计算物体的位移，可以使用公式 d = x -x0，其中 d 表示位移，x 表示最终位置，x0 表示初始位置。
8. 结论与讨论：根据实验数据得出结论，并进行进一步讨论和分析。
四、注意事项1. 实验环境：确保实验环境安全、整洁和稳定，避免外界干扰对实验结果产生影响。
2. 仪器准确性：使用准确度较高的仪器进行测量，以提高实验数据的可靠性。
3. 实验操作：实验操作要轻柔稳定，尽量减小误差的产生。
避免物体的旋转、晃动等不必要的动作。
4. 记录准确性：记录实验数据时要尽量准确，可以多次测量取平均值，减小误差。
5. 数据处理：在计算物体位移时，注意使用正确的公式和数据，避免出错。
位移实验_精品文档
综合实验二位移实验（一）电容式传感器的位移实验一、实验目的了解电容式传感器结构及其特点。
二、基本原理利用电容C＝εA／d和其它结构的关系式，通过相应的结构和测量电路可以选择ε、A、d三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度（ε变）、测位移（d变）和测量液位（A变）等多种电容式传感器。
本实验采用的传感器为圆筒式变面积差动结构的电容式位移传感器，如图2-9所示：它是有二个圆筒和一个圆柱组成的。
设圆筒的半径为R；圆柱的半径为r；圆柱的长为x，则电容量为C=ε2 ｘ／ln(R／r)。
图中C1、C2是差动连接，当图中的圆柱产生∆X位移时，电容量的变化量为∆C=C1－C2=ε2 2∆X／ln(R／r)，式中ε2 、ln(R／r)为常数，说明∆C与位移∆X成正比，配上配套测量电路就能测量位移。
图2-9 圆筒式变面积差动结构电容式位移传感器三、需用器件与单元主机箱、电容传感器、电容传感器实验模板、测微头。
四、实验步骤1．测微头的使用和安装参阅实验九。
按图2-10将电容传感器装于电容传感接主机箱电压表的Ｖｉ器实验模板上，并按图示意接线(实验模板的输出ＶＯ１ｎ)。
2．将实验模板上的Rw调节到中间位置(方法：逆时针转到底再顺时针转３圈)。
3．将主机箱上的电压表量程(显示选择)开关打到２ｖ挡，合上主机箱电源开关，旋转测微头改变电容传感器的动极板位置使电压表显示０ｖ，再转动测微头(同一个方向)5圈，记录此时的测微头读数和电压表显示值为实验起点值。
以后，反方向每转动测微头1圈，即△Ｘ=０.５ｍｍ位移，读取电压表读数(这样转10圈读取相应的电压表读数)，将数据填入表6，出Ｘ—Ｖ实验曲线(这样单行程位移方向做实验可以消除测微头的回差)。
迟滞误差4．根据表6据计算电容传感器的系统灵敏度S、非线性误差δL 、δ。
H5．实验完毕，关闭电源。
图2-10 电容传感器位移实验安装、接线图表6 电容传感器位移与输出电压值。
实验三 位移测量与转速测量实验
实验三位移测量与转速测量实验本实验包括以下两个实验：1.直流激励时接触式霍尔位移传感器特性实验2.光电转速传感器的转速测量实验（一）直流激励时接触式霍尔位移传感器特性实验一、实验目的：了解霍尔式位移传感器原理与应用。
二、基本原理：根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，保持KH、I不变，若霍尔元件在梯度磁场B中运动，且B是线性均匀变化的，则霍尔电势UH也将线性均匀变化，这样就可以进行位移测量。
三、需用器件与单元：霍尔传感器实验模板、线性霍尔位移传感器、直流电,±源±4V、15Ｖ、测微头、数显单元。
四、实验步骤：1、将霍尔传感器按图5-1安装。
霍尔传感器与实验模板的连接按图5-2进行。
①、③为电源±4Ｖ，②、④为输出,R1与④之间联线可暂时不接。
2、开启电源，接入±15V电源，将测微头旋至10mm处，左右移动测微头使霍尔片处在磁钢中间位置，即数显表电压指示最小，拧紧测量架顶部的固定镙钉,接入R1与④之间的联线，调节RW2使数显电压表指示为零（数显表置2V档）。
3、旋转测微头，每转动0.2mm或0.5mm记下数字电压表读数，并将读数填入表3-1，将测微头回到10mm处，反向旋转测微头，重复实验过程，填入表3-1。
表3-1：霍尔式位移传感器位移量与输出电压的关系：作出V-X曲线，计算不同线性范围时的灵敏度S和非线性误差δ。
五、思考题：本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的是什么量的变化？（二）光电转速传感器的转速测量实验一、实验目的：了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。
二、基本原理：光电式转速传感器有反射型和对射型二种，本实验采用反射型。
传感器内部有发光管和光电管，发光管发出的光在转盘上反射后由光电管接受转换成电信号，由于转盘上有黑白相间的12个反射点，转动时将获得相应的反射脉冲数，将该脉冲数接入转速表即可得到转速值。
三、需用器件与单元：光电转速传感器、＋5V直流电源、可调直流电源、转动源、数显转速／频率表。
苏教版物理必修一实验操作指南
苏教版物理必修一实验操作指南实验一：弹力测量实验实验目的：通过弹簧的伸缩变形测量不同力下的位移，从而求得弹簧的弹性系数。
实验器材：弹簧、测力计、直尺、实验架、挂挡物、卷尺实验步骤：1. 将弹簧固定在实验架上，确保弹簧处于垂直状态。
2. 将测力计固定在弹簧下方，测力计的刻度盘朝向观察者。
3. 将直尺垂直放置在测力计下方，测量弹簧的自然长度。
4. 在测力计上用适当的力拉伸弹簧，记录下此时测力计的示数和弹簧的伸长量。
5. 重复步骤4，分别使用不同的力进行测量，至少进行5次。
6. 充分伸缩弹簧，使其回到自然长度。
实验数据处理：1. 计算每个力下弹簧的伸长量（位移）。
位移=读数示数-自然长度2. 建立力与位移的关系图。
3. 通过拟合直线，求得弹簧的斜率，即弹性系数。
弹性系数=斜率实验注意事项：1. 实验时要保持仪器的准确性和精密性。
2. 测量过程中要确保测力计的示数稳定。
3. 在进行每次测量时要让弹簧达到与自然长度相同的伸缩状态。
实验二：焦耳实验实验目的：通过焦耳实验验证电能和热能之间的转换。
实验器材：电源、电阻丝、电流表、电压表、万用表、搅拌棒、盛水容器实验步骤：1. 将电阻丝连接到电源的两端，形成一个闭合的电路。
2. 将电流表和电压表连接到电路中，分别测量电流和电压的值。
3. 打开电源，调整电流大小使其保持稳定。
4. 通过电流表和电压表的读数计算出电路中通过的电流和电压数据。
5. 在电流通过电阻丝时，用搅拌棒搅动容器中的水，使水达到均匀的温度分布。
6. 记录下搅动前后水的温度变化。
实验数据处理：1. 根据电流和电压的值，计算出电功率。
功率=电流×电压2. 根据温度变化和水的质量，计算出吸收的热量。
热量=质量×比热容×温度变化实验注意事项：1. 在实验过程中要保持电流和电压的稳定。
2. 搅动水的过程需要均匀和持续。
实验三：测量物体密度实验实验目的：通过测量物体的质量和体积，计算物体的密度。
实验5--超声波位移测量设计实验
实验五超声波位移测量设计实验一、实验目的了解超声波传感器的工作原理，学习用超声波测量位移。
二、实验设备与器件1、超声波实验模块模块。
2、+15V、+6V电源，示波器。
3、信号发生器（选用）。
三、实验原理超声波发送电路：由555集成电路组成。
IC（555）组成超声波脉冲信号发生器（如图），工作周期计算公式如下超声波接收电路：超声波接收头和CX20106A组成超声波信号的检测和放大四、实验步骤1、接上模块电源。
2、将两超声波探头距离S=10cm处位置，用示波器光标测量出发送-接收所用时间Δx。
3、调节两超声波探头距离S，用示波器光标测量出发送-接收所用时间Δx。
4、将S、Δx和利用超声波速度与Δx之积计算得到的S′，填入下表。
五、思考题1、利用上表，分析判断距离S与时间Δx的关系是否为线性。
2、说明上图电路超声波发射和接收的工作原理图1.12 超声波测距实验接线图第一节编码器实验编码器（encoder）是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。
编码器把直线位移或角位移转换成电信号。
前者我们一般会用编码尺，即光栅尺。
后者我们一般会用旋转编码器，包括光电的与磁电的两种。
编码器按编码方式分为二类：增量式与绝对式。
增量式编码器在工作时输出相应的A\B两路信号，通过采集A/B相输出的脉冲数以及编码器的分辨率及可以得到相应的直线位移或旋转角度。
通过判断A/B的相位可以确定正反位置或正反旋转，旋转式的增量编码器往往会有一个Z信号，表示零点位置；绝对式编码器通过二进制编码或BCD码来确定当前位置，并过编码值的大小变化来判别正反方向。
编码器数显表介绍：YL-CG2011实验台上装有一个简易的编码器数显表，数显表通过DB9数据线与各个编码器模块连接，显示编码器的数据。
数显表的功能包括：脉冲数显示位置显示角度显示各界面通过“功能”按键进行切换，短按“清零”按键使所有数据归零。
长按“清零”按键进入位移/脉冲设置界面位移/脉冲（即位移分辨率）设置界面通过“功能”按键使光标所在位置的数据递增，短按“清零”按键光标移位，长按“清零”按键确认设置并进入角度/脉冲设置界面。
旋转机械转速,角速度及转轴横向位移测量实验报告
旋转机械转速，角速度及转轴横向位移测量实验报告（文章一）：振动位移转速在旋转机械中的测量振动位移转速在旋转机械中的测量（一）、振动位移的测量原理（1）、传感器原理机器的振动、位移总是伴随着机器的运转，即使是机器在最佳的运动状态，由于很微小的缺陷，也将产生某些振动。
在工作中我们常用的振动位移监测仪是由电涡流传感器、前置器、延伸电缆、监测仪转换器组成，其构成原理如图所示。
探头线圈接受前置器振荡电路来的高频电流，在其周围产生高频磁场，该磁场穿过靠近它的转轴金属表面，在其中产生一个电涡流，该电涡流产生的磁场方向和线圈磁场方向相反，改变了原线圈的感抗，该感抗的变化随探头顶部金属表面的间隙变化而变化。
前置器检测电路检测探头线圈的感抗变化。
再经放大电路将感抗变化量变换放大成相应电压变化信号输出。
经监测仪进行信号转换并显示,转换成4~20mA,1~5V的标准信号送入DCS或PLC中，在测量中，前置器放大输出的直流电压信号用做机械位移的测量，交流电压信号用做振动的测量。
（2）、机械量测量原理由于机械物体振动量的大小可以用振动的基本参量——位移、速度、加速度来表述。
对于简谐振动来说，用如下数学表达式来确定各参量之间的关系：X=XmSin(ωt+φ) 式中X——位移，即物体振动时相对于基准位置的位置变化（其最大的位置变化称为振幅，即式中的Xm，单位为μm）；t——时间；ω——圆频率；φ——初始相角，根据上图的机械实际变化量，电涡流传感器能够真实地把它反映到输出电压变化上，并根据量值对振动进行指示。
如传感器特性为7.87V/mm,V峰-峰=78.7mv则此时振动值应为10μm，但在实际工作时我们用万用表测量的交流电压是有效值，必须进行换算，就有如下公式：振动值=交流毫伏值x2.828/7.87（此式在处理故障时非常实用）对实际测量产生的振动量，转换前进行计算，确定量值，比对转换器输出。
机械位移主要是指轴的轴向移动量，根据电涡流传感器的工作原理，感抗的变化随探头与顶部金属表面的间隙变化而变化，正是利用这点，我们对轴位移量进行测量。
测量物体的位移和动量
测量物体的位移和动量物体的位移和动量是力学中常用的两个概念，可以通过一系列测量手段来获取。
本文将介绍测量物体位移和动量的方法与原理。
一、位移的测量位移是描述物体从一个位置到另一个位置的变化。
常用的测量位移的方法有如下几种：1.视觉测量法视觉测量法是利用人眼对物体位置的感知能力来测量位移，常用的手段有直接观察、测量尺等。
例如，在测量一个运动的小球的位移时，可以用眼睛直接观察球体位置的变化，并用测量尺测量球体从起始位置到终止位置的长度差，从而得到位移。
这种方法简单直观，适用于测量较小的位移。
2.时间测量法时间测量法是利用物体运动时所经过的时间以及其运动速度来计算位移。
常用的手段有使用计时器、高速摄像机等。
例如，在测量一个移动的车辆的位移时，可以通过记录车辆行驶所花费的时间和其运动速度，应用位移等于速度乘以时间的公式来计算位移。
这种方法适用于测量较大的位移。
3.传感器测量法传感器测量法是利用各种传感器对物体的位置变化进行实时监测，并通过传感器输出的数据来测量位移。
常用的传感器包括测距传感器、压电传感器、加速度传感器等。
例如，在测量一个摆动的物体的位移时，可以利用加速度传感器监测物体的加速度，再通过积分加速度得到速度，再通过再次积分速度得到位移。
这种方法准确度较高，适用于需要连续、精确测量的场合。
二、动量的测量动量是物体运动的一种本质性质，通常用来描述物体的运动状态和运动特性。
常用的测量动量的方法有如下几种：1.冲量测量法冲量测量法是通过测量物体所受到的冲击力和冲击时间来计算动量。
常用的手段有力传感器、压力板等。
例如，在测量一个弹射出的弹丸的动量时，可以利用力传感器记录弹丸弹射过程中所受到的冲击力，并在冲击持续时间内积分计算动量。
这种方法适用于冲击较强的物体测量，如碰撞、弹射等。
2.动能测量法动能测量法是通过测量物体的质量和速度来计算动量。
常用的手段有速度计、质量秤等。
例如，在测量一个运动球的动量时，可以利用速度计测量球体的运动速度，并结合球体的质量来计算动量。
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2.光栅式位移测量
光栅是一种数字式位移检测元件，其结构原理简单，测量范围大 而且精度高，广泛应用于精度机床和仪器的精密定位或长度、速度、 加速度、振动等方面的测量。 用于位移测量的透射计量光栅是一种在玻璃基体上刻制有均匀 分布的透光和不透光条纹的光学元件， 刻制的光栅条纹密度一般为没 毫米 25、50、100、250 条等。 光栅位移传感器由光源、光路系统、光栅副（标尺光栅+指示光 栅）和光敏元件组成，其结构如图 3-3 所示。
五、实验步骤
1、将光栅位移传测量装置与显示装置连接好； 2、使用仪器设备清零； 3、将量块放置在测量装置上，进行测量，长宽高分别测量十次并进 行记录； 4、将电感测微仪与显示装置连接好； 5、使用仪器设备清零； 6、对薄片进行测量，重复测量十次并进行记录； 7、整理处理数据。
六、数据记录处理与分析
1、数据记录 对小量块的长宽高分别进行测量，测量结果记录如表 3-1。 长(mm) 宽(mm) 高(mm) 100.098 7.026 4.100 100.182 7.032 4.101 100.058 7.066 4.105 数值 99.959 7.028 4.105 100.091 6.982 4.088 99.973 7.028 4.120
七、思考题
1.光栅，电感位移测量装置有何特点？
答： 1.光栅位移测量装置特点： （1） 主要优点： 测量量程范围大 （可 达数米）且同时具有高分辨力（可达 0.01μm）和高精度；可实现动 态测量；输出数字量，易于实现数字化测量和自动控制；具有较强的 抗干扰能力； （2） 主要缺点： 对使用环境要求较高， 怕振动， 怕油污、 灰尘等的污染；制作成本高。 2.电感位移测量装置特点： （1）主要优点：线性度好，测量范围 较大，但灵敏度较低； （2）主要缺点：有漏感，没测时仍有一定的自 感量。
U 为 光 栅 位 移 量 x 的 正 弦 函 数 ， 即 ： U=U0+Um sin(2 π x/W) (3-2) 式中 U0—输出信号中的直流分量；Um—输出信号中正弦交流分 量的幅值；x—两光栅间的相对位移 将该电压信号放大、整形为方波，再由微分电路转换成脉冲信号，送 计数器计数， 就可得出位移量的大小， 位移量为脉冲数与栅距的乘积， 测量分辨力为光栅栅距 W。
U2 2M R12 ( L1 ) 2 U1
(3-1)
上式表明，当激励电压的幅值 U1 和角频率 、一次线圈的等效电 阻 R1 及电感 L1 为定值时，差动变压器输出电压的幅值 U2 与互感的变 化量 M 成正比，而且在衔铁上移或下移量相等时，输出电压幅值相 同，但相位差 180°。差动变压器的输出特性曲线如图 3-2 所示。
图 3-1 差动变压器结构与等效电路
1-导磁外壳 2-绝缘骨架 3-二次线圈 a 4-活动衔铁 5-一次线圈 -二 测线圈 b 7-工件 在忽略了涡流损耗， 磁滞损耗和线圈间寄生电容影响的理想情况 下，螺管式差动变压器的等效电路如图 3-1（b）所示。图中 U1 为一 次线圈激励电压，M1，M2 分别为一次线圈与两个二次线圈的电感和等 效电阻，RL 为负载电阻，E21、E22 为两个二次线圈的感应电动势，U2 为电路输出电压。 由于两个二次线圈反极性串联，其差动输出为 U2 = E21 - E22。当 衔铁处于中间位置时，因线圈互感 M1，M2 相同，二次线圈感应电动势 E21、E22 也相同，所以差动输出为零。 等衔铁有偏移时， 互感 M1≠M2， 因而二次线圈感应电动势 E21≠E22， 这是电路输出电压 U2 不为零。在量程范围内，衔铁位移越大，差动输 出电动势就越大。衔铁位移方向不同时，差动输出电动势也反相。因 此差动变压器输出电动势的大小和相位可以反应衔铁位移量的大小 和方向，输出电压的有效值为：
图 3-3 光栅位移传感器组成结构 1-标尺光栅 2-指示光栅 3-光敏元件 4-光源 光栅传感器的光源通常采用钨丝灯泡或半导体发光器件， 光敏元 件有光电池和光电二极管等。在光敏元件输出端，接有放大器，以得 到足够大的输出信号防止干扰的影响。 光栅副有标尺光栅和指示光栅组成， 两者栅距完全相同， 标尺光 栅的有效长度即为测量范围， 指示光栅比标尺光栅短得多。两光栅互 相重叠，担保持有 0.05~0.1 mm 的间隙，可以相对运动。使用时标尺 光栅固定，而指示光栅则安装在被测物体上随之移动。 当被测物体运动时， 光源发出的光透过光栅缝隙形成的光脉冲被 光敏元件接收并计数, 即可实现位移测量，被测物体位移=栅距×脉 冲数。 用光敏元件接收莫尔条纹移动时光强的变化并转换为电信号输 出。光敏元件接收的光强变化近似于正弦波，其输出电压信号的幅值
四、实验原理 1.电感测微仪
差动变压器是一种互感式位移传感器，本身相当于一个互感系数 可变的变压器。工作时，一次线圈接入激励电源，两个二次线圈反向 串联，以差动方式输出感应电动势。 由于被测位移的变化会影响线圈 间的互感，输出感应电动势就会有相应的变化。 差动变压器的结构上也有变气隙式和变面积式， 但采用较多的是 螺管式。图 3-1（a）为螺管式差动变压器结构示意图。
100.087 99.933 100.070 99.848 均值 标准差 平均值的标准 差 100.0299 0.0988 0.0313
7.036 6.999 7.044 7.061 7.0302 0.0253 0.0080
4.048 4.075 4.030 4.054 4.0826 0.0297学习和掌握位移测量方法 2、学习使用典型测量位移装置
二、实验内容
1、使用光栅位移传感器测量大位移 2、使用电感测微仪测量小位移
三、实验设备
1、DS-DRO 2M 光栅位移测量装置 2、MOS 系列 LVOT ，MDSL-0500M6-1A 电感测微仪 3、支架 4、量块
图 3-2 差动变压器的输出特性曲线 图中 U2 为差动输出电动势，x 表示衔铁偏离中心位置的距离。图 中 U0 为零点残余电压， 这是由于工艺上的原因， 差动变压器二次绕组
不可能完全对称，当位移 x 为零时，输出电动势不等于零，该不为零 的输出电动势称为零点残余电压。 零点残余电压会使传感器输出特性 在零点附近的范围内不灵敏，限制者分辨力的提高，使线性度变坏， 需要采取一定措施加以补偿以减小或消除其影响。
表 3-1 实验三小量块数据记录 对长量块进行测量，数据记录如表 3-2 所示。 第一次 第二次 第三次 第四次 第五次 均值 平均值 的标准 348.147 348.023 347.931 347.896 348.043 348.041 差 第六次 第七次 第八次 第九次 第十次 标准差 0.0403 347.885 347.939 348.245 348.180 348.116 0.127 表 3-2 实验三长量块数据记录 对薄片进行测量，数据记录如表 3-3 所示。 第一次 第二次 第三次 第四次 第五次 均值 平均值 的标准 78.19 78.02 78.71 79.02 78.42 78.39 差 第六次 第七次 第八次 第九次 第十次 标准差 0.66 79.50 77.93 78.10 79.01 77.04 0.70 表 3-3 实验三薄片数据记录 2、数据分析 对测量数据求取均值， 标准差以及平均值的标准差，对于 A 类不 确定度，其值就是其平均值的标准差。 对于小量块，可以得到其测量值：长 L=（100.0299 ±0.0313 ） mm；宽 D=（7.0302 ±0.0080）mm；高 H=（4.0826±0.0094 ）mm。 对于长量块，可以得到测量值：L=（348.041 ±0.0403 ）mm。 对于薄片，可以得到测量值：D=（78.39±0.70）μm。