用力传感器测量位移和加速度的方法
基坑变形监测水平位移测量的几种方法
基坑变形监测水平位移测量的几种方法 摘要:随着城市经济建设的快速发展，城市用地越来越紧张，使得城市发展不得不向上或向下发展,基坑开挖的深度越来越深。为了确保基坑支护的安全，不论是一、二、三级基坑，根据《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009的要求对基坑坡顶的水平位移都要求进行监测，现就当前基坑监测水平位移监测的几种方法进行探讨。 关键词：水平位移测量；视准线法；小角法；前方交会；后方交会；极坐标 Abstract: With the rapid development of the city’s economic construction, urban land is more and more tense, which makes the urban development had to go upward or downward, such as the deeper and deeper excavation of foundation pit. In order to ensure the safety of the excavation support system, no matter the primary, secondary, or third pit, according to the requirements of Building Foundation Pit Project Monitoring Technical Regulation GB50497-2009, the horizontal displacement of the pit top are required to be monitored. Hereby, this paper will expounds the several methods for the current horizontal displacement monitoring. Key words: horizontal displacement measurement; collimation line measurement; small-angle measurement; forward intersection; resection; polar coordinates 视准线法 视准线法，主要应用在场地比较开阔，基坑比较规整的长方形或正方形基坑。 (1)基准点的布设：在基坑的四个边上分别布设一对基准点。基准点应离开基坑的距离不小于开挖深度的3倍。一对基准点应与被监测点基本在一条直线上，误差不大于5cm。见附图： （2）观测方法：在一个基准点架设仪器，另一个基准点定向。利用经纬仪或激光准直仪直接观测一个强制对中装置的觇牌上的标尺读数。根据精度要求观测多个测回，求平均数计算位移增量，计算基坑坡顶监测点的本次位移量及累计位移量。 视准线法的优点和缺点：优点是观测数据直观，对仪器精度要求不高，方法简便。缺点是受场地影响较大，只适用于规则的基坑，幷且距离不宜太远。 2.小角度法：
传感器的位移测量实验
位移测量实验报告 专业班级姓名实验仪器编号实验日期 一、实验目得 掌握常用得位移传感器得测量原理、特点及使用,并进行静态标定。 二、实验仪器 CSY10B型传感器系统实验仪。 三、实验内容 (一)电涡流传感器测位移实验· 1、测量原理 扁平线圈中通以交变电流,与其平行得金属片中产生电涡流。电涡流得大小影响线圈得阻抗Z。Z = f(ρ,μ,ω,x)。 不同得金属材料有不同得ρ、μ,线圈接入相应得电路中,用铁、铝两种不同得金属材料片分别标定出测量电路得输出电压U与距离x得关系曲线。 2、测试系统组建 电涡流线圈、电涡流变换器(包括振荡器、测量电路及低通滤波输出电路)、测微头、电压表、金属片。 3、试验步骤 4、数据分析与讨论 画出输入输出关系曲线,确定量程,非线性误差,在测量范围内计算灵敏度,进行误差分析。
(二)光纤传感器测位移实验 1、测量原理 反射式光纤传感器属于结构型, 工作原理如图。 反射式位移传感器原理 当发光二极管发射红外光线经光纤照射至反射体,被反射得光经接收光纤至光电元件。经光电元件转换为电信号。经相应得测量电路测出照射至光电元件得光强得变化。 2、组建测试系统 光纤、光电元件、发光二级管、光电变换测量电路、数字电压表、反射体(片)、测微头。 3、实验步骤 4、数据分析与讨论 画出输入输出关系曲线,确定量程,非线性误差,在测量范围内计算灵敏度,进行误差分析。 (三)电容式传感器测位移实验 1、测量原理
电容式传感器就是将被测物理量转换成电容量得变化来实现测量得。本实验采用得电容式传感器为二组固定极片与一组动极片组成二个差动变化得变面积型平行极板电容式传感器。。 电容式位移传感器测量系统方框图: 2、组建测试系统 需用器件与单元:机头中得振动台、测微头、电容传感器;显示面板中得电压表;调理电路面板传感器输出单元中得电容;调理电路单元中得电容变换器(包括了振荡电路、测量电路与低通滤波电路在内)、差动放大器。 3、实验步骤 1)、接线。调节测微头得微分筒使测微头得测杆端部与振动台吸合,再逆时针调节测微头得微分筒(振动台带动电容传感器得动片阻上升),直到电容传感器得动片组与静片组上沿基本平齐为止(测微头得读数大约为20mm左右)作为位移得起始点。 2)、检查接线无误后,合上主、副电源开关,读取电压表显示值为起始点得电压,填入下表中。 3)、仔细、缓慢地顺时针调节测微头得微分筒一圈△X=0、5mm电压表上读出相应得电压值,填入下表中,以后,每调节测微头得微分筒一圈△X=0、5mm读出相应得输出电压直到电容传感器得动片X(mm) U(V) X(mm) U(V) 4、数据分析与讨论 根据表得数据作出△X—U实验曲线,在实验曲线上截取线性比较好得线段作为测量范围并在测量范围内计算灵敏度S=△U／△X与线性度。实验完毕,关闭所有电源开关。 (四)霍尔片测位移实验(选做) 1、基本原理 如图,把一块宽为b,厚为d得P型半导体薄片垂直放在磁感应强度为B得磁场中,并纵向通以电流I ,此时在板得横向两侧面,之间就呈现出一定得电势差,这一现象称为霍尔效应。
复摆法测重力加速度
复摆法测重力加速度 一．实验目的 1.了解复摆的物理特性，用复摆测重力加速度。 2.学会用作图法研究问题及处理数据。 二．实验原理 复摆实验通常用于研究周期与摆轴位置的关系，并测定重力加速度。复摆是一刚体绕固定水平轴在重力作用下作微小摆动的动力运动体系。如图1,刚体绕固定轴O在竖直平面内作左右摆动，G是该物体的质心，G与轴O的距离为h，θ为其摆动角度。若规定右转角为正，此时刚体所受力矩与角位移方向相反，则有： θ M- =，（1） sin mgh 又据转动定律，该复摆又有： θ I M=(I为该物体转动惯量) （2）
由（1）和（2）可得： θωθsin 2-= （3） 其中I mgh = 2 ω。若θ很小时（θ在5°以内）近似有： θωθ 2-= （4） 此方程说明该复摆在小角度下作简谐振动，该复摆振动周期为： mgh I T π =2 （5） 设G I 为转轴过质心且与O 轴平行时的转动惯量，那么根据平行轴定律可知： 2mh I I G += （6） 代入上式得： mgh mh I T G 2 2+=π （7） 设（6）式中的2mk I G =，代入（7）式，得： gh h k mgh mh mk T 2 22222+=+=ππ （8） k 为复摆对G （质心）轴的回转半径,h 为质心到转轴的距离。对（8）式平方则有： 2 2222 44h g k g h T ππ+= （9） 设22,h x h T y ==，则（9）式改写成： x g k g y 2 2244ππ+= （10） （10）式为直线方程，实验中测出n 组(x,y)值，用作图法求直线的截距A 和斜率B ，由 于224A k g π=，2 4B g π=，所以 2 4g B π=，k = =（11） 由（11）式可求得重力加速度g 和回转半径k 。 三．实验仪器 复摆装置、秒表。
加速度传感器测振动位移
加速度传感器测振动速度与位移方案 1. 测量方法（基本原理） 设加速度传感器测量振动所得的加速度为：()a t （单位：m/s 2） 对加速度积分一次可得速率： 1 1()()[ ]2N i i i a a v t a t dt t -=+==?∑? (单位：m/s) 对速率信号积分一次可得位移：1 1 ()()[ ]2 N i i i v v s t v t dt t -=+==?∑? (单位：m) 其中： ()a t 为连续时域加速度波形 ()v t 为连续时域速率波形 ()s t 为连续位移波形 i a 为i 时刻的加速度采样值 i v 为i 时刻的速率值 0a =0；0v =0 t ?为两次采样之间的时间差 2. 主要误差分析 误差主要存在以下几个方面： 1）零点漂移所带来的积分误差 由于加速度传感器的输出存在固定的零点漂移。即当加速度为0g 时传感器输出并不一定为0，而是一个非零输出error A 。传感器的输出值为：()a t +error A 。对error A 二次积分会产生积分累计效应。 2）积分的初始值所带来的积分误差 0a 和0v 的值并不为零，同样会产生积分累计效应。 3）高频噪声信号所带来的误差 高频噪声信号会对瞬时位移值测量精度带来影响，但积分值能相互抵销而不会带来累计。 3. 解决办法 1）零点漂移和积分初始值不为零可以加高通滤波器的方法滤除。
2）高频噪声信号的影响并不大，为了达到更高的精度，可以加一个低通滤波器。 选择高通滤波器和低通滤波器合理的截至频率，可以得到较理想的结果。 （注：高通滤波即去除直流分量；低通滤波即平滑滤波算法）。 4. 仿真研究 4.1 问题的前提背景 1.本课题研究的对象是桥梁振动的加速度()a t ，速度()v t 和位移()s t ，可以认为桥梁的加速度，速度，位移的总和为0。 即：0()0a t dt ∞ =? 0()0v t dt ∞ =? ()0s t dt ∞ =? 其离散表达式为：00()N i i a N ===∞∑ 0()N i i v N ===∞∑ 0()N i i s N ===∞∑ 2.加速度传感器测量值存在误差，它主要是在零点漂移和测量噪声两个方面。 即测量值()()()measure error a t a t a t =+ 其中：()measure a t 为加速度传感器测量加速度值 ()a t 为桥梁振动的实际加速度值 ()error a t 为传感器测量误差 3.振动速度与振动位移取决于振动加速度与振动频率，可以证明，振动速度与振动加速度成正比，与振动频率成反比；振动位移与振动速度成正比，与振动频率成反比。 4.2 仿真 1.取一组仿真用振动加速度信号：()9.8sin(240)3measure a t t π=??+，如图1所示。 其中：()measure a t 代表加速度传感器测量值
水平位移监测方案
水平位移监测方案 一、精度选择 按照设计要求，对照《工程测量规范》（GB 50026-2007），选用三等水平位移监测网进行检测，可以满足精度要求。 表1-2 水平角方向观测法的技术指标 （1）观测原理：如下图所示，如需观测某方向上的水平位移PP′，在监测区域一定距离以外选定工作基点A，水平位移监测点的布设应尽量与工作基点在一条直线上。沿监测点与基准点连线方向在一定远处（100~200m）选定一个控制
（2）精度分析： 由小角法的观测原理可知，距离D和水平角β是两个相互独立的观测值，所以由上式根据误差传播定律可得水平位移的观测误差： 水平位移观测中误差的公式，表明： ①距离观测误差对水平位移观测误差影响甚微，一般情况下此部分误 差可以忽略不计，采用钢尺等一般方法量取即可满足要求； ②影响水平位移观测精度的主要因素是水平角观测精度，应尽量使用 高精度仪器或适当增加测回数来提高观测度； ③经纬仪的选用应根据建筑物的观测精度等级确定，在满足观测精度 要求的前提下，可以使用精度较低的仪器，以降低观测成本。 优点：此方法简单易行，便于实地操作，精度较高。 不足：须场地较为开阔，基准点应该离开监测区域一定的距离之外，设在不受施工影响的地方。 由此可知，对仪器测角精度的要求，取决于监测点距离站点的远近。距离越远，则要求测角精度越高。根据现场踏勘布点，最远监测点距离站点不超过50m，对照《工程测量规范》，选用三等或四等水平位移监测网进行检测，可以满足精度要求。本次实习采用测小角法测量三等水平位移监测网进行检测。 二、作业流程 1.选点选取两个监测点P1，P2、一个测站点（工作基点）A、一个后视点B。 2.观测按照测回法水平角观测水平夹角。在A点安置全站仪，在B点和P1,P2点设置瞄准标志，按下列步骤进行测回法水平角观测。 （1）在全站仪盘左位置瞄准目标B，将度盘置零，读得水平度盘读数并记录。（2）瞄准目标P1，读得水平度盘读数并记录。盘左位置测得半测回水平角。（3）倒转望远镜成盘右位置，瞄准目标B，将度盘置零，读得水平度盘读数并记录。 （4）瞄准目标P1，读得水平度盘读数并记录。盘右位置测得半测回水平角。（5）用盘左、盘右两个位置观测水平角取平均值作为一测回水平角观测的结果。
水平位移监测方案
水平位移监测方案 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
水平位移监测方案 一、精度选择 按照设计要求，对照《工程测量规范》（GB 50026-2007），选用三等水平位移监测网进行检测，可以满足精度要求。 表1-1 水平位移基准网的主要技术指标 表1-2 水平角方向观测法的技术指标
（1）观测原理：如下图所示，如需观测某方向上的水平位移PP′，在监测区域一定距离以外选定工作基点A，水平位移监测点的布设应尽量与工作基点在一条直线上。沿监测点与基准点连线方向在一定远处（100~200m）选定一个控制点B，作为零方向。在B点安置觇牌，用测回法观测水平角BAP，测定一段时间内观测点与基准点连线与零方向间角度变化值，根据δ=△β*D/ρ（式中D为观测点P至工作基点A的距离，ρ=206265）计算水平位移。 （2）精度分析： 由小角法的观测原理可知，距离D和水平角β是两个相互独立的观测值，所以由上式根据误差传播定律可得水平位移的观测误差： 水平位移观测中误差的公式，表明： ①距离观测误差对水平位移观测误差影响甚微，一般情况下此部分误差可以忽 略不计，采用钢尺等一般方法量取即可满足要求； ②影响水平位移观测精度的主要因素是水平角观测精度，应尽量使用高精度仪 器或适当增加测回数来提高观测度； ③经纬仪的选用应根据建筑物的观测精度等级确定，在满足观测精度要求的前 提下，可以使用精度较低的仪器，以降低观测成本。 优点：此方法简单易行，便于实地操作，精度较高。 不足：须场地较为开阔，基准点应该离开监测区域一定的距离之外，设在不受施工影响的地方。 由此可知，对仪器测角精度的要求，取决于监测点距离站点的远近。距离越远，则要求测角精度越高。根据现场踏勘布点，最远监测点距离站点不超过50m，对照《工程测量规范》，选用三等或四等水平位移监测网进行检测，可以满足精度要求。本次实习采用测小角法测量三等水平位移监测网进行检测。
气垫导轨测重力加速度 大学物理实验
气垫导轨测重力加速度 【试验目的】： 1．研究测重力加速度的方法； 2．测量本地区的重力加速度。 【实验原理】： 当气轨水平放置时，自由漂浮的滑块所受的合外力为零，因此，滑块在气轨上可以静止，或以一定的速度作匀速直线运动。在滑块上装一与滑块运动方向严格平行、宽度为的挡光板，当滑块经过设在某位置上的光电门时，挡光板将遮住照在光敏管上的光束，因为挡光板宽度一定，遮光时间的长短与滑块通过光电门的速度成反比，测出挡光板的宽度L和遮光时间t，则滑块通过光电门的平均速度为： V=L／t (1-1) 若挡板很小，则在挡光范围内滑块的速度变化也很小，故可以把平均速度看成是滑块经过光电门的瞬时速度。挡板越小，则平均速度越准确地反映该位置上滑块的瞬时速度，显然，如果滑块作匀速直线运动，则滑块通过设在气轨任何位置的光电门时瞬时速度都相等，毫秒计上显示的时间相同，在此情形下，滑块速度的测量值与挡板的大小无关。 若滑块在水平方向受一恒力作用，滑块将作匀加速直线运动，分别测出滑块通过相距S的2个光电门的始末速度和V1和V2则滑块的加速度： 2as=v12–v22 (1-2) 将式（1-1）代入（1-2）中 得： 2as=L2(1/t22-1/t12) (1-3) 其原理如图1. 气垫导轨与水平面的夹角为α 则 a=g*ginα. (1-4) 【待测物理量】： V〈物体运动速度〉、a〈物体运动加速度〉、g〈本地区的加速度〉、α〈气垫导轨与水平面的夹角〉、Δt〈物体在两光电门之间的运动时间〉． 【实验仪器及其使用介绍】： 气垫导轨、数字毫秒计、滑块、游标卡尺、垫块。 一、气垫导轨 气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。实物如下图所示：
位移测量传感器
西南科技大学城市学院 City College of Southwest University Of Science and Technology 目录
一.为什么选择这篇论文 二．单片机LVDT位移测量传感器摘要 1.总体方案设计 2.传感器的工作原理 3. 设计总结 4．位移传感器的优点 三．心得体会 四．该论文的优缺点 1.论文的优点 2.论文的缺点
一．为什么选择这篇论文 原本想找一篇关于纺织机（即电脑横机）上的传感器来写实训报告的，结果度娘告诉我纺织机上面的传感器太多了！！！！所以就选了个感兴趣的又不难的来完成实训任务。 选择‘位移测量传感器’来做我的实训报告是因为一方面上学期学过自动检测技术，对于传感器并不陌生。另一方面是因为位移传感器的应用范围很广，同时也适合于纺织机并且位移传感器在纺织机设备中起到非常重要的反馈作用，。 同时因为我自己本身平时也接触过纺织机，看见过这几代纺织机的变化，从原始的全手工，到半自动，直到现在实现真正的全自动。以前的手工纺织机差不多就和《花木兰》里面的“唧唧复唧唧，木兰当户织”一样传统的纺织机织出来的衣服慢，花样少，而且一人只能操作一台机器。半自动化的纺织机是加入了电动机由激光传感器来计算一件衣服所需要的转数，但是当一件有花样的衣服还是需要较多的手工操作，一个人最多可以看管四台纺织机。全自动的纺织机能够织出整件服装版型并且同时无需人员看管就能够自动完成花样。 那全自动纺织机和我的论文有什么关系呢？ 答案是必然并且有非常重要的关系因为位移传感器，在全自动纺织机织花样（花样是指衣服上的各种图案，像小熊啊！花朵啊！还有树之类的图案！）时位移传感器能够使机头准确的停在我们所需花样的准确位置。能够使纺织机机头在配置的电脑上及时的报告他所处的位置。因为在在整台纺织机运行中，可以通过位移传感器进行反馈传回来的的数值进行调整变频电机的速度。进而调整整台纺织机相关运转。对控制电机的运转或停止有极大的帮助 并且位移传感器在纺织机上有非常广阔的应用前景近年来，随着技术进步和纺织行业客户的要求的提高，对纺织机械装备技术水平的要求也越来越高！纺织机械设备的产业升级也在不断进行中，所以传感器就在纺织机上应用的越来越频繁，从而提高了生产效率！所以综上选择这篇论文
复摆法测重力加速度
实验名称： 复摆法侧重力加速度 仪器与用具：复摆、秒表。复摆，一块有刻度的匀质钢板，板面上从中心向两侧对称的开一些悬孔。 另有一固定刀刃架用以悬挂钢板。调节刀刃水平螺丝，调节刀刃水平。 实验目的：①了解复摆小角摆动周期与回转轴到复摆重心距离的关系。②测量重力加速度。 实验报告内容（原理预习、操作步骤、数据处理、误差分析、思考题解答） [实验原理] 一个围绕定轴摆动的刚体就是复摆。当复摆的摆动角θ很小时，复摆的振动可视为角谐振动。根据转动定律有 22 dt d J J mgb θβθ-=-= 即 02 2 =+ θθJ m g b dt d 可知其振动角频率 J m g b =ω 角谐振动的周期为 m g b J T π 2= （3.3.10） 式中J 为复摆对回转轴的转动惯量；m 为复摆的质量；b 为复摆重心至回转轴的距离；g 为重力加速度。如果用Jc 表示复摆对过质心轴的转动惯量，根据平行轴定理有 2 mb Jc J += (3.3.11) 将式（3.3.11）代入式（3.3.10）得 mgb mb Jc T 2 2+=π （3.3.12） 以b 为横坐标，T 为纵坐标，根据实验测得b 、T 数据，绘制以质心为原点的T-b 图线，如图3.3.3所示。左边一条曲线为复摆倒挂时的b T '-'曲线。过T 轴上1T T =点作b 轴的平行线交两条曲线于点A 、B 、C 、D 。则与这4点相对应的4个悬点A '、B '、C '、D '都有共同的周期T 1。
设1b A O ='，2b B O ='，1b C O '='，2 b D O '='，则有 12 11 2 1 122b mg b m Jc mgb mb Jc T ' '+=+=π π 或 2 2 2 2 2 2122b mg b m Jc mgb mb Jc T ''+=+=π π 消去Jc ，得 g b b g b b T 2 211122'+='+=π π （3.3.13） 将式（3.3.13）与单摆周期公式相比较 ，可知与复摆周期相同的单摆的摆长 11b b l '+=或 2 2b b l '+=，故称11b b '+（或2 2b b '+）为复摆的等值摆长。因此只要测得正悬和倒悬的T-b 曲线，即可通过作b 轴的平行线，求出周期T 及与之相应的11b b '+或2 2b b '+，再由式（3.3.13）求重力加速度g 值。 [实验内容] (1) 将复摆一端第一个悬孔装在摆架的刀刃上，调解调节螺丝，使刀刃水平，摆体竖直。 (2) 在摆角很小时（θ
传感器的位移测量实验
传感器的位移测量实验 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
位移测量实验报告 专业班级姓名实验仪器编号实验日期一、实验目的 掌握常用的位移传感器的测量原理、特点及使用，并进行静态标定。 二、实验仪器 CSY10B型传感器系统实验仪。 三、实验内容 （一）电涡流传感器测位移实验· 1、测量原理 扁平线圈中通以交变电流，与其平行的金属片中产生电涡流。电涡流的大小影响线圈的阻抗Z。 Z = f（ρ，μ，ω，x）。 不同的金属材料有不同的ρ、μ，线圈接入相应的电路中，用铁、铝两种不同的金属材料片分别标定出测量电路的输出电压U与距离x的关系曲线。 2、测试系统组建 电涡流线圈、电涡流变换器（包括振荡器、测量电路及低通滤波输出电路）、测微头、电压表、金属片。 3、试验步骤 ①安装传感器测微头；②连接电路；③依次用铁片、铝片进行位移测量。
4、数据分析与讨论 画出输入输出关系曲线，确定量程，非线性误差，在测量范围内计算灵敏度，进行误差分析。
（二）光纤传感器测位移实验 1、测量原理 反射式光纤传感器属于结构型, 工作原理如图。 反射式位移传感器原理 当发光二极管发射红外光线经光纤照射至反射体，被反射的光经接收光纤至光电元件。经光电元件转换为电信号。经相应的测量电路测出照射至光电元件的光强的变化。 2、组建测试系统 光纤、光电元件、发光二级管、光电变换测量电路、数字电压表、反射体(片)、测微头。 3、实验步骤 ①观察光纤结构；②安装光纤探头、反射片；③连接电路；④旋动测微仪测位移。 X(mm) U(V)`` X(mm) U(V)`` X(mm) U(V)`` X(mm) U(V)`` 4、数据分析与讨论
复摆侧重力加速度
一、复摆法测重力加速度 一．实验目的 1. 了解复摆的物理特性，用复摆测定重力加速度， 2. 学会用作图法研究问题及处理数据。 二．实验原理 复摆实验通常用于研究周期与摆轴位置的关系，并测定重力加速度。复摆是一刚体绕固定水平轴在重力作用下作微小摆动的动力运动体系。如图1,刚体绕固定轴O在竖直平面内作左右摆动，G是该物体的质心，与轴O的距离为h，θ为其摆动角度。若规定右转角为正，此时刚体所受力矩与角位移方向相反，则有 θ =， (1) M- mgh sin 又据转动定律，该复摆又有 θ&& M=，（2） (I为该物体转动惯量) 由（1）和（2）可得I
θωθsin 2-=&& ， （3） 其中I mgh = 2ω。若θ很小时（θ在5°以内）近似有 θωθ2-=&& ， （4） 此方程说明该复摆在小角度下作简谐振动，该复摆振动周期为 mgh I T π =2 ， （5） 设G I 为转轴过质心且与O 轴平行时的转动惯量，那么根据平行轴定律可知 2mh I I G += ， （6） 代入上式得 mgh mh I T G 2 2+=π ， （7） 设（6）式中的2mk I G =，代入（7）式，得 gh h k mgh mh mk T 2 22222+=+=π π， （11） k 为复摆对G （质心）轴的回转半径,h 为质心到转轴的距离。对（11）式平方则有 2 2222 44h g k g h T ππ+=， （12） 设22,h x h T y ==，则（12）式改写成 x g k g y 2 2244ππ+=， （13） （13）式为直线方程，实验中(实验前摆锤A 和B 已经取下) 测出n 组(x,y)值，用 作图法求直线的截距A 和斜率B ，由于g B k g A 2 224,4ππ==，所以 ,4,422 B A Ag k B g == =ππ （14） 由（14）式可求得重力加速度g 和回转半径k 。 三．实验所用仪器 复摆装置、秒表。
各类传感器简介
1.BY-1型土压力传感器 钢弦式表面应变传感器主要用于量测混凝土、钢筋混凝土、钢结构、网状钢结构的表面应变；也可用于已产生微裂的混凝土、钢筋混凝土工程裂缝变化的观测；或用于混凝土应力解除和温度应力的测量。 2.JXW-1型位移传感器 主要用于测试隧道岩层之间、土层之间及其它工程地基基础等受压力后产生的位移量。 3.钢筋应力传感器 除用于量测钢筋混凝土结构中的钢筋应力外还可将其串接起来用于量测隧道及地下结构锚杆的应力分布。 4.孔隙水压力传感器 主要用于测试软基处理和病害水坝整治等工程中的岩石和土壤地下水的流动状态和水压力的大小，并把水压力从所量测的总土压力中分离出来；也可用孔隙水压力传感器量测孔隙水压力的大小和分布。 5.BY-1型土压力传感器 采用双油腔结构形式，它的最大特点是，当传感器受力时，传感器油腔中的液体可使力传递均匀，同时由于弹性敏感元件的变形比弹性传力元件的变形增大若干倍，提高了传感器 的灵敏度。该产品主要用于路基、挡土墙、坝体及隧道等地下结构工程，动静态的测试。 6.基泰VSL570系列振弦式静力水准沉降系统 广泛适用于测量土石坝、港口建设、公路、输（气）油管道、储油罐等基础填方结构的沉降（浮升）。本系统为解决一族多个高程相近监测点的垂直位移及相对沉降变化提供了技术先进的解决方案。数据采集可以用CTY-203型振弦读数仪人工读取，亦可接入其他振弦式自动化测量模块获取。
7.高智能型单点沉降计 属于岩土工程监测设备或岩土工程测试仪器，是位移传感器的一种；单点沉降计是由位移计、测杆、锚头、沉降板组成。钻孔后将单点沉降计埋入土体基础内部，测量锚头与沉降板之间的相对位移变化。单点沉降计主要应用于公路、铁路、水利大堤等各种基础沉降、边坡位移的变形测量。 8.分层沉降计 属于岩土工程监测设备或岩土工程测试仪器，是位移传感器的其中一种；分层沉降计是由多个位移计通过安装套件串联组成。钻孔后将分层沉降计埋设于软土路基，测量软基的分层沉降变形情况。 9.分层沉降仪（沉降磁环） 分层沉降仪是一种地基原位测试仪器。它适用于测量地基、路基、尾矿坝、基坑、堤防等地下各分层沉降量。根据测试数据的变化，可计算出沉降趋势，分析其稳定性，监控施工过程等。分层沉降仪与CX―I型高精度钻孔测斜仪配合使用，是地基原位监测较理想的设备。 工作原理及特点 分层沉降仪所用传感器是根据电磁感应原理设计，将磁感应沉降环预先通过钻孔方式埋入地下待测的各点位，当传感器通过磁感应环时，产生电磁感应信号送至地面仪表显示，同时发出声光报警。读取孔口标记点上对应钢尺的刻度数值，即为沉降环的深度。每次测量值与前次测值相减即为该测点的沉降量。 探头结构牢固，密封性好。钢尺电缆一体化，整机为便携式，重量轻，采用直流电源供电，适合各种野外环境。
大学物理实验单摆测重力加速度
大学物理实验单摆测重力加速度 学院： 班级： 姓名： 学号： 时间： 辅导老师： 实验目的 1、研究测定重力加速度的方法； 2、测定本地区的重力加速度。 实验器材 带孔小钢球一个，约1m长的细线一条，铁架台，米尺，数字毫秒计，记时器，螺旋测微仪. 实验原理
一个小球和一根细线就可以组成一 个单摆. 单摆在摆角很小的情况下 做简谐运动.单摆的周期与振幅、摆 球的质量无关.与摆长的二次方根 成正比.与重力加速度的二次方根 成反比. 单摆做简谐运动时，其周期为： 故有： 因此只要测出单摆的摆长L和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度g的值，并可研究单摆的周期跟摆长的关系.
实验步骤 (1)取约1m长的细线穿过带孔的小钢球，并打一个比 小孔大一些的结，然后拴在桌边的支架上. (2)用米尺量出悬线长L′，准确到毫米；用螺旋测微 仪测摆球直径，算出半径r。则单摆的摆长为L＋r. (3)把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度(例如不 超过10o)，然后放开小球让它摆动，用停表分别测量单摆完成10、15、20、25、30、35次全振动所用的时间，求出完成一次全振动所需要的时间，这个平均时间就是单摆的周期. (4)把测得的周期和摆长的数值代入公式，求 出重力加速度g的值. 数据处理 误差分析 ①本实验系统误差主要来源于单摆模型本身是否符 合要求.即：悬点是否固定，是单摆还是复摆，球、线是否符合要求，振动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动，以及测量哪段长度作为摆长等等。只要注意了上面这些方面，就可以使系统误差减小到远小于偶然
误差而忽略不计的程度. ②本实验偶然误差主要来自时间(即单摆周期)的测量上.因此，要注意测准时间(周期).要从摆球经过平衡位置开始计时，并采用倒数计时计数的方法，不能多记或漏记振动次数.为了减小偶然误差，应进行多次测量后取平均值. ③本实验中长度(摆线长、摆球的直径)的测量值.
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：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
水平位移观测法、垂直位移观测法的种类_特点和适用条件(仅供参考版)
水平位移观测法、垂直位移观测法的种类,特点和适用条件 水平位移监测：对水工建筑物的顺水流方向或顺轴线方向的水平位移变化进行监测常用观测方法分两大类。一类是基准线法,基准线法是通过一条固定的基准线来测定监测点的位移,常见的有视准线法、引张线法、激光准直法、垂线法。 另一类是大地测量方法,大地测量方法主要是以外部变形监测控制网点为基准,以大地测量方法测定被监测点的大地坐标,进而计算被监测点的水平位移,常见的有交会法、精密导线法、三角测量法、GPS观测法等。 一、视准线法：通过视准线或经纬仪建立一个平行或通过坝轴线的铅直平面作为基准面，定期观测坝上测点与基准面之间偏离值的大小即为该点的水平位移。 适用于直线形混凝土闸坝顶部和土石坝坝面的水平位移观测。当采用这一方法时，主要的是要求它们的端点稳定，所以必须要作适当的布置，只能是定期地测定端点的位移值，而将观测值加以改正。视准线观测方法特点是速度快，精度较高，原理简单、方法实用、实施简便、投资较少的特点, 在水平位移观测中得到了广泛应用。不足是对较长的视准线而言, 由于视线长, 使照准误差增大, 甚至可能造成照困难。当即准线太长时，目标模糊，照准精度太差且后视点与测点距离相差太远，望远镜调焦误差较大，无疑对观测成果有较大影响。 小角法：是水平位移监测中常用的方法，该方法最早应用于水库大坝的变形监测，其基本原理是一通过大坝轴线的固定不变的铅直平面为基准面，通过测定基准线方向之间的微小角度从而计算观测点相对予基准线的偏离值，根据偏离值在各观测周期中的变化确定位移量。由于所需测定的位移通常很细微，因此对位移的观测精度要求很高，需要采取各种提高观测精度的措施，观测过程中需要对各作业环节严格把握，哪怕仅仅是一个小环节的失误，都可能导致最终监测精度不能满足要求。 二、引张线法：利用张紧在两工作基点之间的不锈钢丝作为基准线，测量沿线测点和钢丝之间的相对位移，以确定该点的水平位移。 适用于大型直线形混凝土的廊道内测点的水平位移观测。主要用于测定混凝土建筑物垂直于轴线方向的（顺水流方向）水平位移。 活动觇牌法: 主要用于短距离视准线观测中，活动觇牌多用于水工建筑物、桥梁、码头和滑坡等水平位移观测，可满足坝内精密导线测量的近坝区水平位移监测网等各种场合的测量需要，活动觇标是被安置在位移标点上，供经纬仪照准，从而在觇标的游标尺上读出位移标点的偏离值。主要特点传动灵活、隙动差小，可精确到0.1mm .
位移检测传感器应用
位移检测传感器的应用 实验课程： 实验名称： 姓名： 学号： 班级： 指导教师： 实验日期：
位移检测传感器应用 一、实验类型 综合性实验。 二、实验目的和要求 1．了解微位移、小位移、大位移的检测方法。 2．运用所学过的相关传感器设计三种位移检测系统。 3．对检测系统进行补偿和标定。 三、实验条件 本实验在没有加速度、振动、冲击（除非这些参数本身就是被测物理量） 及环境温度一般为室温（20±5℃）、相对湿度不大于85% ，大气压力为101±7kPa的情况下进行。 四、实验方案设计 为了满足实验要求，现使用电涡流，光纤，和差动三种传感器设计位移检测系统，电涡流取0.1mm为单位，光纤取0.5mm为单位，差动取0.2为单位。进行试验后，用MATLAB处理数据，分析结论。 （一）：电涡流传感器测位移 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（频率较高，一般为1MHz～2MHz）I1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，这样就可得到如图中的等效电路。
电涡流传感器原理图电涡流传感器等效电路图 图1 （二）：光纤传感器测位移 实验原理：反射式光纤传感器工作原理如下图所示，光纤采用Y型结构，两束多模光纤合并于一端组成光纤探头，一束作为接受，另一束为光源发射，近红外二极管发出的近红外光经光源光纤照射至被测物，由被测物反射的光信号经接受光纤传输至光电转换器转换为电信号，反射光的强弱与反射物与光纤探头的距离成一定的比例关系，通过对光强的检测就可得知位置量的变化。 图2 （三）：差动电感式传感器测位移 实验原理：差动动螺管式电感传感器由电感线圈的二个次级线圈反相串接而成，工作在自感基础上，由于衔铁在线圈中位置的变化使二个线圈的电感量发生变化，包括两个线圈在内组成的电桥电路的输出电压信号因而发生相应变化。下图为差动式位移检测传感器原理图。
浅谈水平位移的几种方法
浅谈几种水平位移的方法 【摘要：】本文对常用的几种水平位移的观测方法进行了比较系统的分析和比较，列出了这几种方法的原理，精度分析，优点以及不足，他们适用的场合等内容，对于在生产实践中进行水平位移观测时进行方法的选取具有一定的指导价值。 【关键字：】水平位移，视准线法，测小角法，前方交会法，极坐标法，反演小角法 当要观测某一特定方向（譬如垂直于基坑维护体方向）的位移时，经常采用视准线法、小角度法等观测方法。但当变形体附近难以找到合适的工作基点或需同时观测变形体两个方向位移时，则一般采用前方交会法。水平位移观测观测实践中利用较多的前方交会法主要有两种：测边前方交会法和测角前方交会法。另外还有极坐标法以及一些困难条件下的水平位移观测方法。 视准线法： 当需要测定变形体某一特定方向（譬如垂直于基坑维护体方向）的位移时，常使用视准线法或测小角法。
另外此方法还受到大气折光等因素的影响。 优点： 视准线观测方法因其原理简单、方法实用、实施简便、投资较少的特点, 在水平位移观测中得到了广泛应用，并且派生出了多种多样的观测方法，如分段视准线，终点设站视准线等。 不足： 对较长的视准线而言, 由于视线长, 使照准误差增大, 甚至可能造成照准困难。当即准线太长时，目标模糊，照准精度太差且后视点与测点距离相差太远，望远镜调焦误差较大，无疑对观测成果有较大影响。精度低，不易实现自动观测，受外界条件影响较大，而且变形值（位移标点的位移量）不能超出该系统的最大偏距值，否则无法进行观测。 测小角法： 当需要测定变形体某一特定方向（譬如垂直于基坑维护体方向）的位移时，常使用视准线法或小角度法 原理：如下图所示，如需观测某方向上的水平位移PP′，在监测区域一定距离以外选定工作基点A，水平位移监测点的布设应尽量与工作基点在一条直线上。沿监测点与基准点连线方向在一定远处（100~200m）选定一个控制点B，作为零方向。在B
位移测量传感器简介
位移测量传感器简介 测量位移的方法很多，现已形成多种位移传感器,而且有向小型化、数字化、智能化方向发展的趋势。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器，磁致伸缩位移传感器以及基于光学的干涉测量法，光外差法，电镜法，激光三角测量法和光谱共焦位移传感器等技术。 1、电感式位移传感器 电感式位移传感器是一种属于金属感应的线性器件，将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化，接通电源后，在开关的感应面将产生一个交变磁场，当金属物体接近此感应面时，金属中则产生涡流而吸取了振荡器的能量，使振荡器输出幅度线性衰减，然后根据衰减量的变化来完成无接触检测物体的目的。电感式位移传感器具有无滑动触点，工作时不受灰尘等非金属因素的影响，并且低功耗，长寿命，可使用在各种恶劣条件下。电感式位移传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制方面。 电感式传感器种类很多，常见的有自感式，互感式和涡流式三种。 电感式传感器的特点是：（1）无活动触点、可靠度高、寿命长；（2）分辨率和灵敏度高，能测出0.01微米的位移变化；（3）传感器的输出信号强，电压灵敏度一般每毫米的位移可达数百毫伏的输出。（4）线性度高、重复性好，在一定位移范围（几十微米至数毫米）内，传感器非线性误差可达0.05%~0.1%；（5）测量范围宽（测量范围大时分辨率低）；（6）无输入时有零位输出电压，引起测量误差；（7）对激励电源的频率和幅值稳定性要求较高；（8）频率响应较低，不适用于高频动态测量。电感式传感器主要用于位移测量和可以转换成位移变化的机械量（如力、张力、压力、压差、加速度、振动、应变、流量、厚度、液位、比重、转矩等）的测量。常用电感
水平位移几种监测方法
水平位移几种监测方法的分析和比较 【摘要：】本文对常用的几种水平位移的观测方法进行了比较系统的分析和比较，列出了这几种方法的原理，精度分析，优点以及不足，他们适用的场合等内容，对于在生产实践中进行水平位移观测时进行方法的选取具有一定的指导价值。 【关键字：】水平位移，视准线法，测小角法，前方交会法，极坐标法，反演小角法 当要观测某一特定方向（譬如垂直于基坑维护体方向）的位移时，经常采用视准线法、小角度法等观测方法。但当变形体附近难以找到合适的工作基点或需同时观测变形体两个方向位移时，则一般采用前方交会法。水平位移观测观测实践中利用较多的前方交会法主要有两种：测边前方交会法和测角前方交会法。另外还有极坐标法以及一些困难条件下的水平位移观测方法。 视准线法： 当需要测定变形体某一特定方向（譬如垂直于基坑维护体方向）的位移时，常使用视准线法或测小角法。 原理：如下图所示，点A、B是视准线的两个基准点（端点），1、2、3为水平位移观测点。观测时将经纬仪置于A点，将仪器照准B点，将水平制动装置制动。竖直转动经纬仪，分别转至1、2、3 三个点附近，用钢尺等工具测得水准观测点至A—B这条视准线的距离。根据前后两次的测量距离，得出这段时间内水平位移量。 精度分析： 由基准线的设置过程可知，观测误差主要包括仪器测站点仪器对中误差，视准线照准误差，读数照准误差，其中，影响最大的无疑是读数照准误差。 可知，当即准线太长时，目标模糊，读数照准精度太差；且后视点与测点距离相差太远，望远镜调焦误差较大，无疑对观测成果有较大影响。 另外此方法还受到大气折光等因素的影响。 优点： 视准线观测方法因其原理简单、方法实用、实施简便、投资较少的特点, 在水平位移观测中得到了广泛应用，并且派生出了多种多样的观测方法，如分段视准线，终点设站视准线等。