利用位移传感器测定加速度
matlab通过采集的位移数据计算加速度的方法
一、概述Matlab作为一款功能强大的工程计算软件，广泛应用于科学研究和工程领域。
在工程设计和实验过程中，需要对采集到的数据进行分析和处理，其中包括了位移数据和加速度数据。
本文将重点介绍如何使用Matlab通过采集的位移数据计算加速度的方法。
二、位移数据的采集在进行工程实验或者系统监测时，往往需要通过传感器等设备采集物体的位移数据。
位移数据的采集方式多种多样，可以是基于激光传感器、位移传感器、加速度计等。
在数据处理的过程中，可能需要根据位移数据计算出加速度，以便进行进一步的分析和研究。
三、计算加速度的原理为了从位移数据中得到加速度信息，需要了解加速度、速度和位移之间的关系。
根据牛顿第二定律，加速度可以表示为物体所受外力和物体质量的比值，即a = F/m。
而速度可以表示为位移关于时间的导数，即v = dS/dt。
根据链式法则，加速度可以表示为位移关于时间的二阶导数，即a = d^2S/dt^2。
通过位移数据的二阶导数即可得到加速度数据。
四、Matlab计算加速度的步骤1. 数据预处理在使用Matlab进行位移数据计算加速度之前，首先需要对采集到的数据进行预处理。
包括数据采集的校准、数据的滤波、去噪等步骤。
确保采集到的数据质量良好，以保证计算结果的准确性。
2. 数据导入将采集到的位移数据导入Matlab环境中，通常可以选择使用xlsread()函数或者csvread()函数将数据从Excel表格或者CSV文件中导入。
确保数据的格式正确，包括时间、位移等信息都能够正常导入。
3. 计算加速度一般而言，可以使用diff()函数对位移数据进行二阶差分来计算加速度。
具体步骤包括：首先计算位移数据的一阶差分，然后再计算一阶差分的一阶差分，即可得到加速度数据。
另外，还可以使用gradient()函数进行差分计算。
需要根据实际数据的特点选择合适的方法。
4. 数据可视化计算得到加速度数据后，通常需要进行数据可视化以便更直观地分析数据。
电动机运行时速度、加速度、位移测量标准
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利用传感器测量重力加速度大小的实验设计
利用传感器测量重力加速度大小的实验设计## 实验设计：利用传感器测量重力加速度大小### 1. 引言本实验旨在通过使用传感器测量重力加速度的大小，从而深入了解物体所受的引力。
通过合理设计实验步骤和使用适当的仪器，我们将能够准确地获取重力加速度的数据，并分析实验结果。
### 2. 实验目的掌握传感器测量重力加速度的原理和方法，熟悉相关仪器的使用，以及通过实验数据分析和处理获取准确结果的技能。
### 3. 实验材料和仪器- 加速度传感器- 数据采集器- 支持实时数据记录的计算机软件- 平稳水平的表面- 测试物体（可选）### 4. 实验步骤#### 4.1 设置实验环境确保实验室环境平稳，尽量消除外部干扰因素。
将传感器连接到数据采集器，并确保设备处于工作状态。
#### 4.2 传感器校准在开始实验前，对加速度传感器进行校准，以确保测量结果的准确性。
#### 4.3 测量基准将传感器放置在水平表面上，记录此时的重力加速度测量值，作为实验的基准。
#### 4.4 添加测试物体（可选）若需要测量特定物体的重力加速度，将该物体轻放在传感器附近。
注意保持物体相对静止，避免额外的力干扰。
#### 4.5 进行多次测量进行多次测量，记录每次测量的数据。
确保每次测量前传感器和测试环境都保持一致。
#### 4.6 数据记录与分析使用计算机软件实时记录和保存数据，然后进行数据分析。
计算平均值，并考虑任何异常值的排除。
### 5. 实验注意事项- 保持实验环境平稳，避免外部干扰。
- 传感器校准是确保准确测量的关键步骤。
- 对测试物体的添加需要小心，确保不引入额外的力。
### 6. 实验结果与讨论分析实验数据，得出重力加速度的大小，并与理论值进行比较。
讨论可能的误差来源和改进实验的方法。
### 7. 结论总结实验过程，强调实验的重要性，以及对物体受力的深入理解。
指出实验中的挑战和可能的改进方向。
通过以上实验设计，我们能够系统地测量重力加速度大小，培养学生实验设计和数据分析的能力，深化对物理学原理的理解。
上海高三物理等级考复习——实验题(1)
实验参考题1.在“用DIS测定位移和速度”的实验中：（1）．光电门传感器和位移传感器的发射器均发射红外线，前者发射红外线的作用是，后者的作用被位移传感器的接收器。
（2）．如图甲所示用DIS测变速直线运动的瞬时速度的实验装置图，在小车上固定挡光片（宽度为Δs），在倾斜导轨的A处放置光电门。
让小车从P点静止下滑，再利用光电门记录下挡光片经过A点所经历的时间Δt。
接下来，改用不同宽度的挡光片重复上述实验，最后运用公式svt∆=∆计算出不同宽度的挡光片从A点开始在各自Δs区域内的A v，并作出v t-∆图像。
①当光电门传感器A、B之间无挡光物体时，电路；当A、B之间有物体挡光时，电路。
（填“断开”或“接通”）②（多选）某同学测出4组数据，其中第3组数据发生了明显的偏差，如图乙所示。
造成偏差的可能原因是（）A. 小车从图甲中P点上方静止下滑 B. 小车从图甲中P点下方静止下滑C. 小车从图甲中P点静止下滑D. 小车从图丙中P点静止下滑③另一位同学测出如下图所示的6组数据，根据v t-∆图线，可知小车的加速度大小约为m/s2，挡光片经过A点时的瞬间速度大小约为m/s。
丙乙PAv－/ms-10.560.550.540.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 ∆t/sO 2.在用DIS 测定加速度的实验中 （1） 如图甲所示是运用DIS 实验的位移传感器测定小车运动规律的实验装置图。
图甲 图乙图乙是通过传感器、数据采集器，再经过计算机所绘制的小车运动的速度—时间图像。
由该图像可以求出小车加速度的大小为a =________m/s 2；小车的运动方向是________（选填“向左”或“向右”）运动。
（2）某同学设计了一个利用光电门测物体加速度的实验，其装置如图丙所示 ，一端带有滑轮的光滑长木板水平固定放置，1、2是两个固定的光电门传感器，小车甲上固定一宽度为d 的挡光片，在重物乙的牵引下，小车从木板的左端开始向右加速运动。
传感器测重力加速度
电脑控制的力学实验
• ——斜面法求重力加速度用传感器求重力加速度并且和理论值比较。
二实验器材 ScienceWorkshop接口，运动传感器，带质量的动力车，刻度尺，导轨， 底座和支杆。
三.实验原理
• sinφ 值等于导轨高度和导轨长度的比值。 • 可以通过运动传感器测得a1和a2. •
a1+a2=2gsinφ g'=(a1+a2)/2sinφ g测=(g'+g)/2
上海地区的重力加速度:g理论值=9.794m/s2
• 四.实验内容 • 1.仔细阅读PASCO综合力学实验中相关仪器的说明书，了解DataStudio 软 件的使用方法 • 2. 正确连接计算机、ScienceWorkshop接口及传感器；打开 ScienceWorkshop接口，然后打开计算机。 • 3. 双击电脑上DataStudio 图标，打开软件，创建新的实验项目，进行 ScienceWorkshop接口和传感器的参数设置(必要时可进行传感器初始化校 正)。 • 运动传感器用来测量小车的运动情况（位移，速度，加速度）。用软件 测量和绘制小车运动情况随时间变化的数据表格和图线。
• 将g测和g理论进行比较，得出实验结论。
1、DIS测定位移和速度加速度
用DIS测定位移和速度实验目的：研究变速直线运动物体的s－t图，并从中求物体的位移和速度。
实验原理：v=s/t实验器材：小车、1m长的轨道、DIS（位移传感器、数据采集器、计算机等）。
实验过程：1．实验装置如图所示，将位移传感器的发射器固定在小车上，接收器固定在轨道右端（轨道稍倾斜，使小车能做变速直线运动），将接收器与数据采集器相连，连接数据采集器与计算机。
2．开启电源，运行DIS应用软件，点击“实验条目”中的“用DIS测定位移和速度”，界面如图所示。
3．点击“开始记录”，放开小车使其运动。
计算机界面的表格内，将出现小车的位移随时间变化的取样点数据，同时在s－t图中将出现对应的数据点，如图所示。
从点的走向可大致看出小车位移随时间变化的规律。
点击“数据点连线”得到位移随时间变化的曲线。
用DIS测变速直线运动的平均速度按照前述学生实验的步骤，使载有位移传感器发射器的小车做变速直线运动，获得如图所示的s－t 图。
点击“选择区域”，先后将AD、AC、AB选定为研究区域，观察实验界面下方速度窗口中显示的数值，并将数值填入表，这就是相应区域的平均速度。
注意事项：在测平均速度时应选用位移传感器，实验时轨道略有倾斜，让小车加速下滑从而得到相应的s-t图象。
然后点击不同的“选择区域”得到相应的平均速度值，可以发现选取不同的时间段得到的平均速度值往往是不同的。
增大轨道倾角并重复实验，可发现同样的时间段内的平均速度值会增大。
用DIS测定变速直线运动的瞬时速度实验过程1．实验装置如图所示，在小车的中心位置上固定挡光片，将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端，使固定有挡光片的小车能够顺利通过并能挡光。
2．开启电源，运行DIS应用软件，点击“实验条目”中的“用DIS测定瞬时速度”，界面如图。
3．点击“开始记录”，依次将与软件中Δs对应的挡光片固定在小车上，让小车从轨道的同一位置由静止开始下滑，记录下四次挡光的时间，DIS实时计算出小车通过光电门时的平均速度。
用力传感器测量位移和加速度的方法
用力传感器测量位移和加速度的方法
徐庆华
【期刊名称】《南京航空航天大学学报》
【年(卷),期】1999(000)001
【摘要】指出用常规方法测量位移和加速度的局限性.依据力传感器良好的频响特性,并借助FFT技术,提出一种用力传感器测量位移和加速度的新方法.该方法实现简便,能在较宽的频率范围内测量位移和加速度,尤其能较精确地测量大位移和低频加速度,还能校准加速度传感器低频段特性.实验证明,该方法是行之有效的.
【总页数】5页(P103-107)
【作者】徐庆华
【作者单位】南京航空航天大学振动工程研究所,南京,210016
【正文语种】中文
【中图分类】O329
【相关文献】
1.基于电涡流位移传感器列车行驶速度在线测量的方法 [J], 高岩;安浩平;吴顺丽;冯志新;苏展
2.用PASCO光传感器测量圆盘转动速度和加速度 [J], 余剑敏;钟健松;魏健宁;谌庆春;吴米贵
3.基于单片机的发动机振动速度、位移和加速度测量方法 [J], 王育虔;杨纪明;董顺义;李伟
4.基于单片机的发动机振动速度、位移和加速度测量方法 [J], 王育虔;杨纪明;董顺
义;李伟
5.用加速度传感器测量振动位移的方法 [J], 刘继承;徐庆华;查建新
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高中物理—匀变速直线运动规律(一) T
匀变速直线运动规律（一）知识点讲解知识点一：探究小车速度随时间变化的规律知识点一：加速度一、利用DIS实验探究小车速度随时间变化的规律1、实验原理利用位移传感器测出运动物体的位移随时间的变化关系，进行数据处理得到v随时间的变化关系，即得到v－t图2、实验器材小车、轨道、位移传感器、数据采集器、计算机。
3、实验步骤（1）将位移传感器与数据采集器相连。
并将轨道垫高。
（2）开启电源，运行DIS应用软件，点击实验条目中的“用DIS测定加速度”，出现相应的实验界面。
（3）点击“开始记录”并释放小车，得到v－t图像。
（4）观察得到小车在轨道上运动的v－t图线，思考分析速度随时间的变化规律。
一、速度——时间关系的推导对于匀变速直线运动，其加速度是恒定的，由加速度的定义式v v a t-=，可得0v v at =+二、匀变速直线运动的速度时间关系 1、公式：v ＝v 0＋at 2、对公式的理解：由于加速度a 在数值上等于单位时间内的速度变化量，所以at 就是整个过程中的速度变化量，再加上开始时的初速度v 0，就得到t 时刻物体的速度v t 。
3、公式适用范围：匀变速直线运动 4、注意事项：v t 、v 0、a 都是矢量，方向不一定相同，在直线运动中，如果选定了该直线的一个方向为正方向，那么凡与规定正方向相同的矢量都为正，相反为负。
因此，应该先规定正方向。
另外在计算过程中应统一单位制。
5、公式不仅适用于匀加速直线运动，同样适用于匀减速直线运动【练一练】在公式v ＝v 0＋at 中，涉及到四个物理量，除时间t 是标量外，其余三个v 、v 0、a 都是矢量。
在直线运动中这三个矢量的方向都在同一条直线上，当取其中一个量的方向为正方向时，其他两个量的方向与其相同的取正值，与其相反的取负值，若取初速度方向为正方向，则下列说法正确的是（）（多选）A ．匀加速直线运动中，加速度a 取负值B ．匀加速直线运动中，加速度a 取正值知识点二：匀变速直线运动的速度时间关系 知识点一：加速度C ．匀减速直线运动中，加速度a 取负值D ．无论匀加速直线运动还是匀减速直线运动，加速度a 均取正值 【难度】★ 【答案】BC考点一：速度和时间关系的简单计算【例1】一个从静止开始做匀加速直线运动的物体，它的加速度是2m/s 2，求此物体在4s 末的速度，4s 初的速度和第5s 中间时刻的速度。
位移速度加速度计与隔振
位移计 钢弦式位移计的工作原理：
钢弦式位移计的两端随建筑物的位移而产生相对位移， 该位移通过受力弹簧传递给钢弦，引起钢弦受力变化， 从而改变钢弦固有频率。测量仪器输出脉冲信号通过线 圈激振钢弦，并检测出线圈所感应信号的频率，经换算 即可得到被测结构物相对位移的变化量。
速度计 速度传感器定义：能感受被测速度并转换成可用 输出信号的传感器。
被动隔振要求
被动隔振的隔振系数ηp用被隔振设备的振幅B与振源的振幅A 的比值来表示
被动隔振的隔振系数ηp越小，隔振效果越好。
加速度计 加速度计的一般结构：
加速度计由检测质量（也称敏感质量）、支承、 电位器、阻尼器和壳体组成。
加速度计的基本要求：
检测质量受支承的约束只能沿一条轴线移动， 这个轴常称为输入轴或敏感轴。
加速度计 重锤式加速度计工作原理：
基座加速度a 则a=a´ 弹簧恢复力Ft=K△S 质量块加速度a´
一﹥ Ft=ma´ 一﹥ a=a´=Ft/m=K△S/m
速度传感器
{
}
线速度传感器 角速度传感器
常见速度传感器：磁电感应式传感器、电涡流式转速传
感器、霍尔式转速传感器
速度计
恒磁通式磁电速度传感器：其运动部分可以是磁铁，
也可以是线圈，因此又分为动圈式和动铁式。
测速原理：使用时，将他与被测物体固定在一起。当
被测物体振动时，他的外壳随之一起振动。这时永久磁
铁和线圈之间的相对运动速度就等于振动速度v
位移计
位移传感器是把物体的运动位移转换成可测量的 电学量一种装置。 位移是和物体的位置在运动过程中的移动有关的 量，位移的测量方式所涉及的范围是相当广泛的。 小位移通常用应变式、电感式、差动变压器式（ LVDT）、涡流式、霍尔传感器来检测，大的位移常 用感应同步器、光栅、容栅、磁栅、磁致伸缩式等 传感技术来测量。
探究加速度与力、质量的关系(用位移传感器做)
探究加速度与力、质量的关系（用位移传感器做）江苏省宜兴市东山高级中学蒋涛教学目标：知识与技能：1．理解加速度与力和质量的关系；2．理解牛顿第二定律的内容，知道定律的确切含义；3．知道得到牛顿第二定律的实验过程。
过程与方法：培养学生的实验能力、分析能力和解决问题的能力。
引入控制变量法。
情感、态度价值观：1、利用实验激发学生的求知欲，启迪其思维，激励其探索的精神。
2、培养合作交流的思想，能主动的与他人合作，勇于发表自己的主张，勇于放弃自己的错误观点。
教学重点：1．牛顿第二定律的实验过程；2．牛顿第二定律。
教学难点：牛顿第二定律的推导及应用。
教学过程：一、引入新课1、教师活动：播放录像或展示图片。
（1）运动员用力踢球，球从静止到运动；（2）运动员用脚停球，球从运动到静止；（3）运动员用头停球，球的速度大小和方向都发生改变；2、提问：（1）足球在运动过程中运动状态是否发生了改变？（2）足球在运动过程中是否产生了加速度？（3）物体运动状态的的本质原因是什么？3、学生活动：同学进行思考并回答。
4、教师总结：物体运动状态改变就是速度的改变，其改变的原因是受到力作用后产生了加速度。
力是产生加速度的原因。
5、引入新课：通过上节课的学习，我们已知道：物体运动状态改变时产生加速度，而产生的加速度又和物体的质量及所受力的大小有关，那么：加速度跟物体所受力的大小及物体质量之间有什么样的定量关系呢？本节课我们就利用数字化实验室这种先进的实验设备来精确地研究这个问题。
为了研究方便，我们引入一种新的科学研究方法——控制变量法。
在本节课中，我们分二部分来研究：第一步是在控制质量不变的情况下，研究物体的加速度与物体所受力之间的关系；第二步是控制物体所受拉力不变的情况下，研究物体的加速度与物体质量之间的关系。
二、新课教学（一）、小车的质量不变时，小车的加速度和它所受的力之间的关系：教师活动：（1）教师用投影片出示本节课所用的实验装置并讲解：实验器材：GQY手持主机，导轨（J-4-1），小车（J-4-2），位移传感器，2克（J-25-1）专用钩码若干个，50克（J-25-2）专用钩码若干个。
测量速度与加速度实验报告
测量速度与加速度实验报告测量速度与加速度实验报告引言：测量速度与加速度是物理实验中最基础的内容之一。
通过实验，我们可以了解物体在运动过程中的速度变化以及加速度的概念。
本实验通过使用简单的装置和测量工具，来探究速度和加速度的测量方法，并通过实验数据分析，得出结论。
实验目的：1. 学习使用测量工具测量物体的速度和加速度；2. 通过实验数据分析，掌握速度和加速度的计算方法；3. 理解速度和加速度对物体运动的影响。
实验器材：1. 直尺2. 秒表3. 直线轨道4. 小车5. 线性位移传感器实验步骤：1. 将直线轨道平放在水平桌面上，并使用直尺测量轨道的长度；2. 将小车放置在轨道上，并用直尺测量小车的起始位置；3. 使用线性位移传感器连接小车，并将传感器的起始位置与小车的起始位置对齐；4. 用秒表计时，记录小车在轨道上运动的时间；5. 重复实验多次，取平均值。
实验结果与分析：通过实验测量得到的数据，我们可以计算出小车在轨道上的平均速度和加速度。
速度的计算方法为：速度=位移/时间。
加速度的计算方法为：加速度=（末速度-初速度）/时间。
根据实验数据和计算结果，我们可以得出以下结论：1. 速度与位移成正比：在实验中，我们可以观察到小车的速度与位移之间存在着一定的正比关系。
当小车的位移增加时，它的速度也会相应增加。
2. 加速度与时间成反比：实验中我们还观察到，小车的加速度与时间之间存在着一定的反比关系。
当时间增加时，小车的加速度会减小。
3. 加速度与速度成正比：实验中我们还可以观察到，小车的加速度与速度之间存在着一定的正比关系。
当小车的速度增加时，它的加速度也会相应增加。
实验结论：通过本次实验，我们了解了测量速度和加速度的方法，并通过实验数据分析得出了速度和加速度之间的关系。
实验结果表明，速度与位移成正比，加速度与时间成反比，加速度与速度成正比。
这些结论对于理解物体运动过程中的速度和加速度变化具有重要意义。
实验改进：为了提高实验的准确性和精度，我们可以采取以下改进措施：1. 使用更精确的测量工具，如数字测量仪器，以减少误差；2. 增加实验重复次数，取平均值，以提高数据的可靠性；3. 考虑其他因素对实验结果的影响，如摩擦力、空气阻力等，并进行相应的修正。
DIS测加速度实验
练习1．在用DIS测定小车刹车时加速度的实验中， 根据实验数据得到的速度图像如图所示。由该图像可 求出小车加速度的大小为a＝_______m/s2。 1.2
v/m.s-1 2.4 1.8 1.2 0.6 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 t/s
练习2．利用图示的装置来测量滑块A在长木板上运动的加速 度。图中d为安装在滑块A上挡光片的宽度，s是1和2两个光电门 之间的距离。实验时，使滑块A从长木板的顶端滑下。 （1）试写出除上述量（d和s）外还需测量的物理量 光电门记录的挡光时间t1、t2 _______________________，并根据这些物理量写出滑块A沿斜 面下滑时的加速度的表达式a＝_________________________； （2）简单叙述两个可以减小本实验误差的方法. 多测几次取平均值， 增大两个光电门之间的距离 ___________________________________________________.
用DIS测定加速度
一．实验目的： 测定沿轨道下滑物体的加速度。
二．实验器材： 小车、1m长的轨道、DIS（位移传感器等）。
三．实验步骤：
1．将位移传感器的发射器固定在小车上，接收器固定在轨 道的右端，将接收器与数据采集器、计算机连接好，使轨道的 倾角固定妥当。 使能产生适当的加速度
2．开启电源，点击“用DIS测定加速度”。 3．点击“开始记录”，放开小车使其运动，计算机表格内 出现取样点数据，v-t图中出现对应的数据点，点击“数据点连 线”，得到v-t图。 4．移动光标，在图像上 取较远的两点A与B，求出它们 B 所在直线的斜率即加速度。 A 5．多次测量得出加速度的 平均值。
v1＝d/t1 v2＝d/t2 a＝(v2－v1)/s ＝d(t1－t2)/2
实验探究小车速度随时间变化的规律(考点解读)(原卷版)
2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律（考点解读）（原卷版）【实验目的】探究小车速度随时间变化的规律。
【实验器材】打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交流电源。
【实验原理】1、利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。
2、用v－t图像表示小车的运动情况：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图像，图线的倾斜程度表示加速度的大小，如果v－t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的。
【实验步骤】1、如图所示，把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。
2、把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上槽码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。
3、把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点。
4、换上新的纸带，重复实验两次。
5、增减所挂槽码，按以上步骤再做两次实验。
【实验数据】1、采集数据舍掉纸带开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点，可选择相隔0.1 s(或更短)的若干计数点进行测量。
如图所示，先测量出各个计数点到计时起点的距离：x1、x2、x3、x4、x5…，再计算出相邻的两个计数点间的距离：Δx 1＝x 1，Δx 2＝x 2－x 1，Δx 3＝x 3－x 2，Δx 4＝x 4－x 3，Δx 5＝x 5－x 4，…，填入自己设计的表中。
2、求各计数点的瞬时速度（1）各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即T 2Δx Δx v 211+=，T2Δx Δx v 322+=，… T 为相邻两个计数点间的时间间隔，若交流电源频率为50 Hz ，每5个点取一个计数点(中间隔4个点)，则T ＝0.1 s 。
(2)设计表格并记录相关数据【实验数据分析】1、在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点。
位移传感器测速度的工作原理
位移传感器测速度的工作原理一、引言位移传感器是一种能够测量物体相对位移的装置，它可以将物体的位移转化为电信号输出。
在工业生产、医疗设备、车辆等领域中，位移传感器被广泛应用于测量物体的运动状态、速度和加速度等参数。
其中，测量速度是位移传感器应用中的一个重要方面。
二、位移传感器的工作原理位移传感器的工作原理基于测量物体的位移，并将其转化为电信号输出。
常见的位移传感器包括电阻式传感器、电容式传感器、光电传感器等。
这些传感器都有一个基本的工作原理：根据物体的位移改变传感器内部的电阻、电容或光强度等特性，从而实现位移到电信号的转换。
以电阻式传感器为例，它由一根弹性导线或弹性薄膜组成。
当物体发生位移时，导线或薄膜会被拉伸或压缩，导致电阻发生变化。
这个变化的电阻值可以通过电路进行测量，然后转化为相应的电信号。
通过测量位移前后的电阻变化，我们可以计算出物体的位移量。
三、位移传感器在测量速度中的应用在测量速度方面，位移传感器通常与时间相关联，通过测量时间内的位移变化来计算物体的平均速度。
在实际应用中，位移传感器常常与数据采集系统或微处理器相结合，以便更精确地测量速度。
数据采集系统可以记录位移传感器输出的电信号，并以一定的频率进行采样。
通过对连续两个时间点的位移差进行计算，我们可以得到物体在这段时间内的平均速度。
当物体的速度变化较大时，为了提高测量的精度，我们可以增加位移传感器的采样频率。
通过增加采样频率，我们可以更准确地捕捉到物体位移的变化，从而得到更准确的速度测量结果。
四、位移传感器测量速度的优势与其他速度测量方法相比，位移传感器具有以下优势：1. 高精度：位移传感器可以实现对物体位移的高精度测量，从而得到准确的速度值。
2. 实时性：位移传感器可以实时地测量物体的位移变化，从而实时地计算出物体的速度。
3. 非接触性：位移传感器的测量原理不需要与物体直接接触，可以避免传感器与物体之间的摩擦和磨损，提高传感器的使用寿命。
用力传感器测量位移和加速度的方法
Journal of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics 1999年 第1期
用力传感器测量位移和加速度的方法
徐庆华
摘要 指出用常规方法测量位移和加速度的局限性。依据力传感器良好的频响特性，并借助 FFT技术，提出一种用力传感器测量位移和加速度的新方法。该方法实现简便，能在较宽的频 率范围内测量位移和加速度，尤其能较精确地测量大位移和低频加速度，还能校准加速度传感 器低频段特性。实验证明，该方法是行之有效的。
图1 力传感器的安装
一样本长度为T的时域信号x(t)经数据采集后，形成离散数据x(nts)，ts为采样周期。如果在 时间T内采集N个数据，则x(t)归一化的离散傅立叶变换(DFT)与逆变换（IDFT）分别为
(7)
（8） 式中n和k取为0,1,2,…,(N-1)。DFT及IDFT采用离散傅里叶变换快速算法（FFT及IFFT）。x(n)经 离散傅里叶变换后得到的X(k)是一个长度为N的复数序列（频谱）
关键词：振动测量；力传感器；位移；加速度 中图分类号：O329
A Method for Measuring Displacement and Acceleration Using Force Transducer
Xu Qinghua (Research Institute of Vibration Engineering,) (Nanjing University of Aeronautics & Astronautics Nanjing，210016)
学位论文基于光纤brag光栅的叶轮机振动检测及压力检测2009高速旋转叶轮机振动实时监测技术是电力工业能源工业航空和航运业等亟待解决的难题传统的测量方法很难做到同时监测同级的所有叶片的振动情况因此国外一直在致力研究寻找一种可以测量所有旋转叶片振动的测量新技术
红外微位移传感器在测重力加速度实验中的应用
③巩 固知识 提高能力 对物理现象和规 ｆ 远大于 小球 直 径 Ｄ，绳 的质 量 远小 于 小球 的 律 的认识 和掌握 ，最 终都要 转化 为学 生 能力 的 质量 ｍ，并且 忽略空气 的浮力和摩 擦阻力 ，单
一
部 分 ，学会 应用 ， 以解决 实 际问题 ． 实验 就 摆 的运 动 可 看 作 简谐 运 动 ，根 据 牛 顿 第 二 定
电路是 常用 的三运放 差 动放大 电路 ，此 电路具
万 志 龙
（ 苏 常州 工学 院理 学院 江 ２ ３０ ） １０２
有 动态 范 围调 节方便 ，输 入阻抗 高 ，共模 抑制
比高等 特点． 具体 电路如 图 １ 所示．
用 单摆 测量重 力加速 度是 大学 普通 物 理实 验 中的一个基 础 实验 ，测 量 的核心 问题 是 如何 精确 的测量单 摆周 期 ，常有秒 表法 、光 电探测
个食指 之 间 ，测试 笔尖 和尾 部对手 指 的作 用效 要 测出摆 长 ￡和单 摆 周期 ，就可 以得 出重 力
果． 然后请 同学 分析 回答 ，检查知 识 的掌 握情 加 速度 况 ，同时 注意培 养分析 和解决 问题 的 能力．
３ 实验—— 复 习— — 扩展
ｇ＝ ， ４－ ｎ
维普资讯
物 理 实 验—— 课 堂 教 学 的 好 帮 手
第 ４期
即 ：ｍ 一 定 时 ，ａ与 ，成 正 比
在 教 师 指 导 量 而 且可 以得 出单摆 的运 动规律．
下 ，建 立三 者 之 间 的关 系 ，得 出 牛 顿 第 二 定 １ 原 理
器 、霍耳位置传感器等方法．这些方法各有优 缺 点 ，但无 法测 出单 摆在 摆 动过程 中的运 动情 况．本文设计 的基于红外微位移传感器的精密
利用位移传感器测定加速度
利用位移传感器测定加速度摘要: 位移传感器有发射器和接收器组成，发射器内装有红外线和超声波发射器；接收器内装有红外线和超声波接收器。
测量时，位移传感器的发射器与被测物体固定在一起，发射器按照一定的时间间隔发射超声波，同时发射相应的红外线信号。
位移传感器的接受器接收到红外线信号时开始计时，接收到超声波信号时停止计时关键字：位移传感器 发射器 数据采集器 计算机系统一 实验目的和要求1.加强对位移传感器的理解和掌握位移传感器的原理及用法。
2.学会用位移传感器测定斜面上下滑物体的加速度，加深对加速度的理解。
二实验仪器DISL 实验室、位移传感器、数据采集器（一个）、数据线（若干）、计算机（硬件和软件）、电源、力学轨道、小车、支架等。
三 实验原理介绍位移传感器有发射器和接收器组成，发射器内装有红外线和超声波发射器；接收器内装有红外线和超声波接收器。
测量时，位移传感器的发射器与被测物体固定在一起，发射器按照一定的时间间隔发射超声波，同时发射相应的红外线信号。
位移传感器的接受器接收到红外线信号时开始计时，接收到超声波信号时停止计时。
由于红外线的传播速度为光速，近距离内传播时传播时间可忽略不计，故可认为位移传感器收到的红外线的时间等同于发射器发射红外线的时间，把位移传感器把接收器记录的时间乘以声速就得到发射器和接收器之间的距离。
用位移传感器结合计算机获得v-t 图，通过图像求加速度。
在v-t 图像上取相距较远的两点A （t 1，v 1）与B （t 2，v 2），求出它们所在直线的斜率，即可求得加速度：1212t t v v a --=。
四 实验内容及步骤1．将位移传感器的发射器固定到小车上，接收器固定在力学轨道的顶端（木板倾斜，使小车下滑作匀加速直线运动）。
调整接收器、发射器的位置，使其基本正对。
将接收器用DIS 测定加速度装置图与数据采集器相连，数据采集器与计算机相连，构成DIS实验系统。
2．开启数据采集器电源和位移传感器发射器的电源，点击教材专用软件主界面上的实验条目“测量运动物体的加速度”，屏上将出现“v-t”坐标。
第6章位移、速度及加速度检测-王威立
6.6.1 光电码盘式传感器原理
光电码盘式传感器是
用光电方法把被测角
位移转换成以数字代
码形式表示的电信号
的转换部件。工作原
理如图示。
2-柱面镜，4-狭缝，5-光电元件
6.6 码盘式传感器
6.6.2 光电码盘
光电码盘一般用照相腐 蚀法制作。已有径向线宽 为6.7×10-8rad的码盘， 其精度高达10-8。
6.3.3 电位器传感器结构
①电阻丝：电阻系数大，温度系数小，对铜的热电势 应尽可能小。常用的有铜镍合金类、铜锰合金类、镍 铬丝等。 ②骨架：不易变形，表面绝缘电阻高，散热好。常用 的有陶瓷、酚醛树脂、工程塑料等。
③电刷：与电阻丝接触电势小，并有一定的接触力。
6.3 电位器传感器
6.3.4 电位器式位移传感器（p.229）
④ 半导体激光器：出现较晚，较成熟的是砷化镓激
光器。
三、激光的稳频方法
较常用的稳频方法是兰姆下陷稳频法。
6.7.2 激光干涉传感器测长原理
激光干涉传感器测长原理实质是光的干涉原理，常
用的是迈克尔逊双光束干涉系统（示意图见p.255）。
测长的基本公式：x N0
2n
（n为空气折射率）
6.8 磁电感应式速度传感器
磁电感应式传感器也称为感应式传感器或电动式传感 器，是利用导体和磁场发生相对运动产生感应电动势 的原理工作的。只能用于动态测量，工作频率为 10~1000Hz。
6.8.1 磁电感应式传感器原理与测量电路 一、磁电感应式传感器原理
根据电磁感应定律，线圈中的感应电势为
e N d
dt
6.8 磁电感应式速度传感器
(3)位移放大：莫尔条纹的间距随着
光栅线纹交角而改变，关系为：
实验三从v-t图像求加速度
实验三：从v-t 图求加速度
一、 实验目的
通过测量轨道小车的加速度，加深对加速度的理解。
二、实验器材
朗威 DISLab 数据采集器、位移传感器、DISLab 力学轨道、DISLab 力学轨道小车、支架、计算机。
三、实验原理与步骤
原理：由定义得: ()t v v a t /0
-= 步骤：1. 将位移传感器接收器固定在轨道的顶端，连接到数
据采集器第一通道；将位移传感器发射器固定到小车上。
2. 点击教材专用软件主界面上的实验条目“从
v-t 图求加速度”，打开该软件。
3. 点击“开始记录”，将小车放到轨道顶端，
打开位移传感器发射器电源开关，使小车从轨道上滑下。
4. 调节斜面的倾角，重复实验。
当获得的v-t
图线如图37 所示时，可点击“停止记录”，进入数据
分析阶段。
5.拖动滚动条，将对应小车运动状态的 v-t 图线置于显示区域中间，点击“选择区域”按钮，确定“开始点”和“结束点”，在v-t 图线上选择研究区域。
6.“开始点”和“结束点”确定后，即可获得该段v-t 图线对应的加速度值（图38 ）。
7.归纳加速度的概念和从 v-t 图求加速度的研究方法。
四、实验数据
五、数据处理及误差分析
从实验图像可看出测得的线条并不是完全的直线，只是近似于直线，从图像可看出t a v ∆=∆，所以加速度的定义就是物体速度的变化（0
v v t -）与完成这一变化所用时间t 的比值，即a ＝(0
v v t -)／t 。
图像不是完全的直线可能是因为轨道没有水平，小车车头磁铁与轨道另一端磁铁相斥，小车没有摆放平稳造成。
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利用位移传感器测定加速度
摘要: 位移传感器有发射器和接收器组成，发射器内装有红外线和超声波发射器；接收器内装有红外线和超声波接收器。
测量时，位移传感器的发射器与被测物体固定在一起，发射器按照一定的时间间隔发射超声波，同时发射相应的红外线信号。
位移传感器的接受器接收到红外线信号时开始计时，接收到超声波信号时停止计时
关键字：位移传感器 发射器 数据采集器 计算机系统
一 实验目的和要求
1.加强对位移传感器的理解和掌握位移传感器的原理及用法。
2.学会用位移传感器测定斜面上下滑物体的加速度，加深对加速度的理解。
二实验仪器
DISL 实验室、位移传感器、数据采集器（一个）、数据线（若干）、计算机（硬件和软件）、电源、力学轨道、小车、支架等。
三 实验原理介绍
位移传感器有发
射器和接收器组成，发射器内装
有红外线和超声波发射器；接收
器内装有红外线和超声波接收
器。
测量时，位移传感器的发射器
与被测物体固定在一起，发射器按照一定的时间间隔发射超声波，同时发射相应的红外线信号。
位移传感器的接受器接收到红外线信号时开始计时，接收到超声波信号时停止计时。
由于红外线的传播速度为光速，近距离内传播时传播时间可忽略不计，故可认为位移传感器收到的红外线的时间等同于发射器发射红外线的时间，把位移传感器把接收器记录的时间乘以声速就得到发射器和接收器之间的距离。
用位移传感器结合计算机获得v-t 图，通过图像求加速度。
在v-t 图像上取相距较远的两点A （t 1，v 1）与B （t 2，v 2），求出它们所在直线的斜率，即可求得加速度：1
212t t v v a --=。
四 实验内容及步骤
1．将位移传感器的发射器固定到小车上，接收器固定在力学轨道的顶端（木板倾斜，使小车下滑作匀加速直线运动）。
调整接收器、发射器的位置，使其基本正对。
将接收器用DIS 测定加速度装置图
与数据采集器相连，数据采集器与计算机相连，构成DIS实验系统。
2．开启数据采集器电源和位移传感器发射器的电源，点击教材专用软件主界面上的实验条目“测量运动物体的加速度”，屏上将出现“v-t”坐标。
3．将小车放到轨道高端，点击“开始记录"，令其滑下。
数据采集完成，点击“停止记录”，获得速度－时间图像，从点的走向可以大致看出小车速度随时间变化的规律。
4．拖动滚动条，将对应小车运动状态的v-t图线置于显示区域中间，点击“拟合”，得出速度随时间变化的曲线。
5．点击“选择区域”按钮，确定“开始点”和“结束点”，即可获得该段v-t图线对应的加速度值。
多次测量得出a的平均值。
实验结论：加速度等于速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值。
五注意事项
1、注意阅读DISL实验手册，一定要先连接好压强传感器后才能打开数据采集器的电源，实验结束时，先关DISL系统，再关数据采集器的电源，最后才能断开传感器。
2、调节轨道倾角，重复实验。
直至屏上显示的v-t图像是一段倾斜直线时，再进入数据分析。
3、使用位移传感器时，要注意开启位移传感器发射器电源。
六复习思考
1、分组实验时，不同小组的位移传感器发射器会相互干扰吗？应该怎样消除相互干扰？
答：分组实验时，不同小组的位移传感器发射器可能相互干扰，可用书本或木板加以简单遮档即可解决此问题。
七结语
本文利用位移传感器测定加速度，给出了加速度的测量值，本实验原理简单，操作过程方便，易操作。
在数据处理过程中用到了物理上常用的代换法，此实验虽然简单，但包含着很多物理思想，所以实验取得了较好效果。
八参考文献
（1）刘炳升.中学物理实验教学研究[M].北京高等教育出版社，1986
（2）杨述武，赵立竹，沈国土.普通物理实验（1）力学部分.高等教育出版社，2007。