单片机在汽车速度加速度测量系统中的硬软件设计
２０１０年第７期。科教前沿。科技信■
并ｂｏｘ：０．００．００．００．６１．２０．５ｃｏｎｃｒｅｔｅ
掀：０．２０．５０．１ＯＡ０．７０．３ｆｒｅｅｓｐａｃｅ
＃ｈｅｒｔｚｉａｎ＿ｄｉｐｏｌｅ：１．０９００ｅ６ｔｉｃｋｅｒＭｙＤｉｐｏｌｅ
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＃ｅｎｄ＿ａｎａｌｙｓｉｓ：
图３三维探地雷达模型示意图
利用ｇｐｒｍａｘ．ｍ和ｏｕｒ．ｍ读取输出文件ｓｅｃｏｎｄ．ｏｕｔ中的数据。获得此模型Ｅ数据的剖面图如图４所示
图４三维模拟模拟数据Ｅ的剖面示意图
３结论
由以卜两例可知．利用ＧｐｒＭａｘ２Ｄ和ＧｐｒＭａｘ３Ｄ与ＭＡＴＬＡＢ进行ｃＰＲ正演数值模拟是可行的，并且具有很好的效果。ｅ
【参考文献】
［１］周奇才，李炳杰，郑宇轩，等．基于ＧＰＲＭａｘ２Ｄ的探地雷达图像正演模拟【刀．工程地球物理学报，２００８，５（４）：３９６—３９９．
［２］Ｕｓｅｒ＇ｓＭａｎｕａｌｏｆＧｐｒＭａｘ２Ｄｖｅｒｓｉｏｎ２．０．
［３］ＧＰＲｍａ．ｘ２Ｄｄｏｗｎｌｏａｄｓ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｐｒｍａｘ．ｏｒｇ．
［４］ＹｅｅＫｓ．ＮⅢｅｒｉｃａｌｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｉｎｉｔｉａｌｂｏｕｎｄａｒｙｖａｌｕｅｐｒｏｂｌｅｍｉｎｖｏｌｖｉｎｇＭａｘｅｌｌｅｑｌｌ觚ｏｎｓｉｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｍｅｄｉａ［Ｊ１．ＩＥＥＥＴｒａｍＡｎｔｅｎｎａｓＰｒｏｌｍＳａｔｅ，１９６６，１４（３）：３０２—３０７．
作者简介：宋审宇（１９８３一），男。聊城大学囊士研究生，研究方向为光通信技术。
［责任编辑：汤静】
（上接第５８页）译码器——乇Ｄ４５１４以及驱动器ＭＣｌ４１３，
４软件设计
系统软件设计要求
要求软件不仅能完成测量任务，还要求软件显示任务、完成系统初始化。具体来说主要以下几个方面的要求：
１）系统初始化；
２）显示缓冲区初始化．设置堆栈指针以及开中断．
３）参数显示；
４１中断服务；
软件设计思路
根据设计要求，要测鼍每Ｏ．３６秒的脉冲数．最简单的方案是利用单片机内部三个定时器，计数器．其中定时器ｎｆ数器２用来产生０．３６秒的定时，定时器／计数器ｌ用来计外部脉冲数。定时器，计数器０用来测量开关闭合，断开之间的时间。按此构思，程序由几大模块组成。其中模块应包含有：
１１单片机．８２７９的初始化
２１定时器，计数器初始化
３）显示缓冲区初始化．设置堆栈指针以及开中断．
４１显示子程序
软件没计方案
根据设计要求，要测量每０．３６秒的脉冲数．最简单的方案是利用单片机内部三个定时器，计数器，其中定时器，计数器２用来产生０．３６秒的定时，定时器，计数器ｌ用来计外部脉冲数。定时器，计数器０用来测量时间。
系统软件设计框图如图
汽车性能的测量系统
系定时器，计数器模块显示模块
８２７９初始化显示缓冲区初始化，设置堆栈指针以及开中断
初始化程序包括定时器初始化和中断系统初始化，主要是对伊、ＩＥ、ＴＣＯＭ、ＴＭＯＤ的相应位进行正确的设置。并将时间常数送入定时器中。
５结束语
通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求ｊ电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；近几年新研制的五轮仪结构充分体现了小薄轻的发展方向。
该系统具有硬件电路简单、系统功能比较强大、所选用元器件流行实用、数据传输准确、实时性好等特点。其小型化、模块化、集成化、智能化的检测其有较为广泛的前景。ｌ争
●
【参考文献】
［１】王宝光，蒲昭邦．测控仪器设计［Ｍ１．机械工业出版社，２００１，３．
［２］袁辉．光电传感器及其应ｍｌＭ］．机械工业出版社，１９９２，１．
［３】李宝琛．微型计算机常用器件手册【Ｍ】．福建科学技术出版社，１９９９，９．
［４】刘植甄．微行控制系统设计工程——从芯片到系统【Ｍ】．清华大学出版社。２００１，７．
［５】马顺心，等．单片机的｛亡编语言应用程序设计．北京航空航天大学出版社。１９９９．
［责任编辑：张新■】
基于压电加速度计速度测量信号调理电路设计要点
课程设计报告 题目基于单片机的压电加速度传感器 低频信号采集系统的设计 2014-2015 第二学期 专业班级2012级电气5班 姓名赵倩 学号201295014196 指导教师马鸣 教学单位电子电气工程学院 2015年7月6日
课程设计任务书 1．设计目的： ①掌握电子系统的一般设计方法和设计流程；并完成加速器低频信号的理论设计。 ②掌握应用电路的multisim等软件对所设计的电路进行仿真，通过仿真结果验 证设计的正确性，完成电路设计。 2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：压电式加速度传感器作为一种微型传感器，其输出信号比较微弱，通常为几十个毫伏或几百个微伏。所以有必要对其输出电压进行信号调理。主要包括电源模块、放大模块、滤波模块等组成。 3．设计工作任务及工作量的要求： （1）查阅相关资料，完成系统总体方案设计； （2）完成系统硬件设计； （3）对所设计的电路进行仿真； （4）按照要求撰写设计说明书；
一、压电式加速度传感器的概要 (4) 二、信号采集系统的总设计方案 (5) 三、信号采集系统分析 (6) 1、电荷转换部分: (6) 2、适调放大部分 (6) 3、低通滤波部分: (7) 4、输出放大部分 (7) 5、积分器部分： (8) 四、单片机软件设计 (8) 五、Multisim仿真分析 (10) 1．仿真电路图 (10) 2.仿真波形及分析 (11) 六、误差分析 (11) 1、连接电缆的固定 (11) 2、接地点选择 (12) 3、湿度的影响 (12) 4、环境温度的影响 (12) 七、改进措施 (12) 六、心得体会 (12) 七、参考文献 (13)
测量平均速度
测量平均速度 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
测量平均速度 教学目标 【知识与技能】 学会使用停表和刻度尺正确地测量时间和距离，并求出平均速度。 【过程与方法】 体会设计实验、实验操作、纪录数据、分析实验数据的全过程。 【情感态度与价值观】 逐步培养学生学会写简单的实验报告。 教学重点：使学生会用停表和刻度尺正确测量平均速度，加深对平均速度的理解。 教学难点：设计实验测量物体的平均速度。 教学方法：演示法、观察法、分析讨论法 教学过程 一.谈话导入 放学回家骑车行驶在斜坡上，感觉车越往下运动速度越快。小明想：车在斜坡上向下运动的速度究竟有没有变化呢？同学们,证明自己或别人的看法是否正确,需要收集有说服力的证据才行,大家想一想，（测量出速度）那我们现在出去测量你觉得合适吗？想想能 否通过设计一个模型，做个实验来研究呢？ 二.研究新知 出示一个这样的模型，这个模型是研究什么问题的呢？或者说通过这个模型你可以提出什么问题呢？（提出问题：如小车从斜面上滚下来速度是否变化？如何变化？）现在你们猜想一下会是什么情况？（猜想与假设）。猜想后不行动永远只能是猜想，所以我们要 设计实验来证明我们的猜想（设计实验） 课本上已经设计了一个实验，请同学们自学课本第23页内容，带着问题去阅读，明 确： 实验目的:学会测量平均速度（板书课题） 实验原理：v=s/t 实验器材:刻度尺（测量s），停表（测量t），斜面、小车、金属片教师视频演示测量平均速度的实验，请同学们仔细观察，仔细听，思考： 1.斜面上下滑的小车做什么运动？ 变速直线运动 2.怎样表示小车运动的快慢？ 平均速度 3.怎样测量小车的速度？ 用刻度尺测出小车运动的路程s，用停表测出小车运动的时间t，由公式v=s/t可算出小车的平均速度。 4.小车运动的距离（也就是s）测量哪里到哪里的距离？ 车头到车头或车尾到车尾 5.实验的过程中,斜面的坡度大一点好,还是小一点好为什么 将斜面调整好坡度，坡度既不能太陡，这样会使小车下滑的时间太短；也不能太小，由于摩擦，小车可能无法自行下滑。所以要使斜面保持较小的坡度,小车运动的时间长一些，主要是为了便于记录小车运动的时间.减少误差的产生
重力加速度多种测量方法的讨论汇总
分类号： 密级：毕业论文（设计） 题目:重力加速度多种测量方法的讨论系别: 专业年级: 姓名: 学号: 指导教师: 2015年06月03日
原创性声明 本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：日期：
关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、试验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属吕梁学院。本人完全了解吕梁学院有关保存、使用毕业论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权吕梁学院可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为吕梁学院。本人离校后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为吕梁学院。 论文作者签名：日期： 指导老师签名：日期：
摘要 物理学的产生和发展都离不开实验，而对于一个相同的物理量来说，可以有不同的测量方法和测量途径。本论文主要是研究用弹簧测力计和天平组合测量法、水滴法、单摆法、打点计时器法来测量重力加速度。并分别从以下几个方面来对这四种实验进行讨论：实验原理理解的难易程度、操作过程的繁易程度、是否适合自身条件、是否适合测量当地的重力加速度、每个实验所产生误差的原因。通过对前边四种实验的理解，结合自己的实验条件，设计出了一个用小球和细管的组合来测量重力加速度的方法。并多次做了这个实验，并把实验的结果与前边四种实验方法进行比较，比较了这几种方法的优点缺点以及测量的精确度。最后对这几种测量方法进行分析归纳，总结出这几种实验方法的利与弊，找出了一种既方便又能精确测量当地重力加速度的方法。 关键词：重力加速度；实验；测量方法
压电式传感器测量加速度
压 电 式 加 速 度 测 试 系 统 姓名：张书峰 学号：201003140125 学院：机电学院 班级：机自101 指导教师：王玮
一设计概论 压电传感器是一种可逆性传感器，既可以将机械能转换为电能，又可以将机械能转换为电能。它是利用某些物质（如石英、钛酸钡或压电陶瓷、高分子材料等）的压电效应来工作的。在外力作用下，在电介质表面产生电荷，从而实现非电量测量的目的。因此是一种典型的自发电式传感器。压电传感器是力敏感元件，它可以测量最终能变换为力的那些非电物理量，例如，动态力、动态压力、振动加速度等 现有测试系统的各个组成部分常常以信息流的过程来划分。一般可以分为：信息的获得，信息的转换，信息的显示、信息的处理。作为一个完整的非电量电测系统，也包括了信息的获得、转换、显示和处理等几个部分。因为它首先要获得被测量的信息，把它变换成电量，然后通过信息的转换，把获得的信息变换、放大，再用指示仪或记录仪将信息显示出来，有的还需要把信息加以处理。因此非电量电测系统，具体来说，一般包括传感器(信息的获得)、测量电路(信息的转换)、放大器、指示器、记录仪(信息的显示)等几部分有时还有数据处理仪器(信息的处理)。它们间的 关系可 用右框 图来表 示。 其中传感器是一个把被测的非电物理变换成电量的装置，因此是一种获得信息的手段，它在非电量电测系统中占有重要的位 置。它获得信息 的正确与否，直 接影响到整个 测量系统的测 量效果。测量电 路的作用是把 传感器的输出
变量变成易于处理的电压或电流信号，使信号能在指示仪上显示或在记录仪中记录。测量电路的种类由传感器的类型而定。压电加速度传感器常用的测量电路是电荷放大器。常用的压电加速度传感器的动态测量系统如图1.2 二整体设计方案 1、测量的示意图 2、设计的原理 压电式加速度传感器属于惯性式传感器，工作原理是以某些物质的压电效应为基础，在加速度计受振时，加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比，可以把被测的非电物理量加速度转化为电量。由于压电式传感器的输出电信号是微弱的电荷，而且传感器本身有很大内阻，故输出能量甚微，这给后接电路带来一定困难。为此，通常器信号选用电荷放大器作为电信号的测量电路。 3、方框图
速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证
中国石油大学（华东）现代远程教育 实验报告 课程名称：大学物理（） 实验名 称： 速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证 实验形式：在线模拟+现场实践 提交形式：提交书面实验报告 学生姓学号： 年级专业层次：高起专 学习中心：________ 提交时间：2016 年6 月15 日
、实验目的 1.了解气垫导轨的构造和性能，熟悉气垫导轨的调节和使用方法。 2?了解光电计时系统的基本工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。 3.掌握在气垫导轨上测定速度、加速度的原理和方法。 4?从实验上验证F=ma的关系式，加深对牛顿第二定律的理解。 5?掌握验证物理规律的基本实验方法。 二、实验原理 1速度的测量 一个作直线运动的物体，如果在t~t+ △时间内通过的位移为\x x~x+ Ax ,则该物体在 1F =—— At时间内的平均速度为亠，△越小，平均速度就越接近于t时刻的实际速度。当 A t T 时，平均速度的极限值就是t时刻（或x位置）的瞬时速度 ir = lim ------------------——— （1） 实际测量中，计时装置不可能记下 A t T0勺时间来，因而直接用式（1）测量某点的速 度就难以实现。但在一定误差范围内，只要取很小的位移Ax测量对应时间间隔At就可 以用平均速度订近似代替t时刻到达x点的瞬时速度r。本实验中取Ax为定值（约10mm ）, 用光电计时系统测出通过Ax所需的极短时间A,较好地解决了瞬时速度的测量问题。 2.加速度的测量 在气垫导轨上相距一定距离S的两个位置处各放置一个光电门，分别测出滑块经过这两 个位置时的速度v1和v2。对于匀加速直线运动问题，通过加速度、速度、位移及运动时间之间的关系，就可以实现加速度a的测量。 （1）由■- "-+■-测量加速度 在气垫导轨上滑块运动经过相隔一定距离的两个光电门时的速度分别为v1和v2,经过 两个光电门之间的时间为t21，则加速度a为 (2) （2）根据式（2）即可计算出滑块的加速度。 （3）由厂测量加速度 设v1和v2为滑块经过两个光电门的速度，S是两个光电门之间距离，则加速度a为 根据式（3）也可以计算出作匀加速直线运动滑块的加速度。
重力加速度测量设计性试验
重力加速度测量（设计性实验） 【实验目的】 （1）推导单摆测量重力加速度的公式。 （2）掌握单摆测量重力加速度实验的实验设计方法及验证方法。 （3）掌握间接测量量不确定度的计算方法。 （4）了解单摆测量重力加速度实验的主要误差来源。 （5）估算实验仪器的选取参数并设计实验数据记录表格。 【设计实验】 设计性实验的设计过程主要有以下几步： （1）根据待测的物理量确定出实验方法（理论依据），推导出测量的数学公式；判定方法误差给测量结果带来的影响。 （2）根据实验方法及误差设计要求，分析误差来源，确定所需要采用的测量仪器（包括量程、精度等）以及测量环境应达到的要求（如空气、电磁、振动、温度、海拔高度等）。 （3）确定实验步骤、需要测量的物理量、测量的重复次数等。 （4）设计实验数据表格及要计算的物理量。 （5）实验验证。要用测得的实验数据，采用误差理论来验证实验结果。若不符合测量要求，则需对上述步骤中的有关参数做出适当调整并重做实验，据测得的实验数据进行实验验证，以此类推直到符合要求为止。 设计实验的原则应在满足设计要求的前提下，尽可能选用简单、精度低的仪器，并能降低对测量环境的要求，尽量减少实验测量次数。 【设计要求】 （1）测定本地区的重力加速度，要求重力加速度的相对不确度小于0.5%，即 g 0.5u g ≤%。确 定所需仪器的量程和精度，以及测量参数（摆长和摆动次数）。 （2）本实验是测量重力加速度的设计性实验，但考虑到设计难度、仪器资源的限制等因素，规定其实验方法采用单摆法。 （3）可用仪器有：钢卷尺（1 mm/2 m ，表示最小分度值为1 mm ，量程为2 m ，下同）、钢直尺（1 mm/1 m ）、游标卡尺（0.02 mm/20 cm ）、普通直尺（1 mm/20 cm ）、电子秒表（0.01 s ）、单摆实验仪（含摆线、摆球等）。 【实验内容】 （1）原理分析。写出单摆法测量公式完整的推导过程及近似要求，并画出原理图（查阅相关书籍及网站）。 （2）误差分析。分析实验过程中的主要误差来源并估算。 （3）不确定度的推导与计算。 （4）估算实验参数（摆长和摆动次数）。 （5）设计实验步骤与数据表格。 （6）实验与验证。 【设计提示】
压电加速度测试系统设计
课程设计说明书 题目：压电加速度测试系统设计 课程：工程测试技术 院、系：机电工程学院 学科专业：机械设计制造及其自动化 学生：李崧伟，刘嘉豪 学号： 14020111109，14020111111 指导教师：齐忠霞 2016 年 6 月15号
工程测试技术课程设计任务书 （2015—2016学年第 2 学期） 指导教师齐忠霞 2016 年 6 月15 日
目录 1.简介 2.测试方案设计 3.测试系统组成 3.1压电加速度传感器 3.1.1组成 3.1.2工作原理 3.1.3灵敏度 3.1.4加速度传感器的选用3.2电荷放大器 3.2.1测试电路图 3.2.2数据计算处理 3.3动态信号分析仪 4.实验测试流程 5.说明总结 6.参考文献
压电加速度测试系统设计 1.简介 现代工业和自动化生产过程中，非电物理量的测量和控制技术会涉及大量的动态测试问题。所谓动态测试是指量的瞬时值以及它随时间而变化的值的确定，即被测量为变量的连续测量过程。它以动态信号为特征，研究了测试系统的动态特性问题，而动态测试中振动和冲击的精确测量尤其重要。振动与冲击测量的核心是传感器，常用压电加速度传感器来获取冲击和振动信号。 压电式传感器是基于某些介质材料的压电效应，当材料受力作用而变形时，其表面会有电荷产生，从而实现非电量测量。压电式传感器具有体积小，质量轻，工作频带宽，结构简单，成本低，性能稳定等特点，因此在各种动态力、机械冲击与振动的测量以及声学、医学、力学、宇航等方面都得到了非常广泛的应用。 所以在此设计了一种压电式加速度测试系统，能够满足测试0—3G的低频率加速度测试。 2.测试方案设计 系统组成：压电加速度传感器、电荷放大器、动态信号分析仪 被测对象的振动加速度信号经传感器拾振，由传感器电缆将加速度信号送入该系统电荷放大器，电荷放大器将信号转换成电压信号并放大，通过数据采集测试仪采样，便实现对信号的采集。最后在PC端对实验数据进行处理并显示。 如下图所示 3.测试系统组成 3.1压电加速度传感器
重力加速度测量的十种方法
重力加速度测量的十种方法 方法一、用弹簧秤和已知质量的钩码测量 将已知质量为m的钩码挂在弹簧秤下，平衡后，读数为G.利用公式 G=mg得g=G/m. 方法二、用滴水法测重力加速度 调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出n个（n取50—100）水滴所用时间t，则每两水滴相隔时间为t′=t/n，用米尺测出水滴下落距离h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2. 方法三、用单摆测量（见高中物理学生实验） 方法四、用圆锥摆测量.所用仪器为：米尺、秒表、单摆. 使单摆的摆锤在水平面内作匀速圆周运动，用直尺测量出h（见图1），用秒表测出摆球n转所用的时间t，则摆球角速度ω=2πn/t 摆球作匀速圆周运动的向心力F=mgtgθ，而tgθ=r/h所以mgtgθ=mω2r由以上几式得：
g=4π2n2h/t2. 将所测的n、t、h代入即可求得g值. 方法五、用斜槽测量，所用仪器为：斜槽、米尺、秒表、小钢球. 按图2所示装置好仪器，使小钢球从距斜槽底H处滚下，钢球从水平槽底末端以速度v作平抛运动，落在水平槽末端距其垂足为H′的水平地面上，垂足与落地点的水平距离为S，用秒表测出经H′所用的时间t，用米尺测出S，则钢球作平抛运动的初速度v=S/t.不考虑摩擦，则小球在斜槽上运动时，由机械能守恒定律得：mgH=mv2/2.所以g=v2/2H=S2/2Ht2，将所测代入即可求得g值. 方法六、用打点计时器测量.所用仪器为：打点计时器、直尺、带钱夹的铁架台、纸带、夹子、重物、学生电源等. 将仪器按图3装置好，使重锤作自由落体运动.选择理想纸带，找出起始点0，数出时间为t的P点，用米尺测出OP的距离为h，其中t=0.02 秒×两点间隔数.由公式h=gt2/2得g=2h/t2，将所测代入即可求得g.
加速度测试系统设计
机械工程测试技术基础
目录 1.简介 2.测试方案设计 3.测试系统组成 3.1压电加速度传感器 3.1.1组成 3.1.2工作原理 3.1.3灵敏度 3.2电荷放大器 3.2.1测试电路图 3.2.2数据计算处理 3.3动态信号分析仪 4.实验测试流程 5.说明总结 6.参考文献
压电加速度测试系统 1.简介 现代工业和自动化生产过程中，非电物理量的测量和控制技术会涉及大量的动态测试问题。所谓动态测试是指量的瞬时值以及它随时间而变化的值的确定，即被测量为变量的连续测量过程。它以动态信号为特征，研究了测试系统的动态特性问题，而动态测试中振动和冲击的精确测量尤其重要。振动与冲击测量的核心是传感器，常用压电加速度传感器来获取冲击和振动信号。 压电式传感器是基于某些介质材料的压电效应，当材料受力作用而变形时，其表面会有电荷产生，从而实现非电量测量。压电式传感器具有体积小，质量轻，工作频带宽，结构简单，成本低，性能稳定等特点，因此在各种动态力、机械冲击与振动的测量以及声学、医学、力学、宇航等方面都得到了非常广泛的应用。 所以在此设计了一种压电式加速度测试系统，能够满足测试0—3G的低频率加速度测试。 2.测试方案设计 系统组成：压电加速度传感器、电荷放大器、动态信号分析仪 被测对象的振动加速度信号经传感器拾振，由传感器电缆将加速度信号送入该系统电荷放大器，电荷放大器将信号转换成电压信号并放大，通过数据采集测试仪采样，便实现对信号的采集。
最后在PC 端对实验数据进行处理并显示。 如下图所示 3.测试系统组成 3.1压电加速度传感器 3.1.1组成 由质量块、压电元件、支座以及引线组成 如下图所示 3.1.2工作原理 压电加速度传感器采用具有压电效应的压电材料作基本元件，是以压电材料受力后在其表面产生电荷的压电效应为转换原理的传感器。这些压电材料，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象 ，同时在它的两个相对的表面上便 产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又重新恢复不带电的状质压电 元件支座输出引线
实验练习,测量平均速度
1.在“测平均速度”的实验中：1>. 本实验的原理：； 2>.本实验除图2所示的器材外，还缺； 3>.用刻度尺测出S=78cm，用停表测出t=2S，则 本实验中的平均速度= m/s。 2.一个小球从斜面滚下，用闪频照相机每隔0.1s 拍摄一次，记录小球运动情况的照片如图3所示。 则小球从A点运动到D点用时_____s，平均速度 为__ _m/s，小球整个运动过程中速度越来越 __ ___。 3．如图所示，这是小明设计的“测平均速度的 实验”装置，利用这个装置测小车在斜面上做变 速直线运动的平均速度．这个实验的原理是，实 验必须测量的物理量是和．如图，若秒表每格为 1s，该次实验中，小车通过全程的平均速度 v=m/s，实验中小车通过上半路程的平均速度小 车通过下半路程的平均速度（填“大于”、“小于” 或“等于”）． 4．如图是某实验小组做”测平均速度”的情形． （1）测平均速度的原理是 （2）小车从位置A开始沿直线运动到位置B为 止，通过的距离是cm． （3）小车从位置A出发开始计时，到位置B时， 所用时间如数字钟所示，小车从A到B所用时 间是s． （4）小车的平均速度是m/s． 5.如图所示是测量小车沿斜面下滑的平均速度的 实验． （1）该实验目的是练习用测平均速度． （2）该实验原理是． （3）实验时观察到，小车沿斜面顶端下滑到斜 面底端的运动是直线运动．（选填“匀速” 或“变速”） （4）实验中测得路程s1上的平均速度为v1，路 程s2上的平均速度为v2，路程s3上的平均速度 为v3．那么，v1、v2、v3的大小关系是． （选 填＞、＜、=） 6．在用如图所示的方法“测平均速度”的实验 中，请据图回答问题： （1）实验原理是； （2）在实验中，除了用到如图所示的器材外， 还缺少； （3）所测路程为m． （4）假设所用时间为7s，那么小车的平均速度 m/s． （5）实验时，斜面的坡度应很小，其原因是为 了． 图3 图2
加速度测量仪的设计
<<综合课程设计>> 课程设计报告 题目：加速度测量仪的设计专业：电子信息工程 年级：2010级 学号： 学生姓名： 联系电话： 指导老师： 完成日期：2013年 12月10日
摘要 利用ADXL345模块、STC89C52RC、LCD1602、12MHZ晶振等元件，制作加速度测量仪，实现能够测量静态下的重力加速度值和物体的倾角。经测试，系统达到课程设计的基本要求，具有易于操作，制作成本低的优点。 关键词：ADXL345模块；STC89C52RC；LCD1602；加速度测量仪；重力加速度；倾角
ABSTRACT Using the ADXL345 module, STC89C52RC, LCD1602, 12MHZ crystal element, making acceleration measurement instrument, and can dip angle acceleration of gravity measuring static values and objects. After testing, the system to meet the basic requirements of curriculum design, has the advantages of easy operation, advantages of low production cost. Key Words:the ADXL345 module; STC89C52RC; LCD1602; accelerometer; gravity acceleration; angle
用三种方法测量重力加速度
用三种方法测量重力加速度 朱津纬1 （1.复旦大学物理学系，上海市200433） 摘要：本实验通过手机phyphox软件，用三种方法测量了重力加速度。分别将落币法、复摆法和弹簧法所得的重力加速度结果与实际值比较，误差不超过4%。 1 引言 随着科技的发展，如今智能手机功能越来越丰富。许多应用软件全面地利用手机中传感器，可以用来实施物理实验[1,2]。其中，“phyphox”是集合了很多实验项目的应用软件。本实验将利用它来测量重力加速度。 重力加速度可通过多种方法进行测得。如单摆法[3]，多管落球法[4]，和利用自由落体的方法[5]等。在本实验中，重力加速度利用落币法、复摆法和弹簧法三种方法被测量，并与标准值比较。 2 实验原理 首先，分别介绍三种方法的理论原理。 2.1 落币法 该实验将利用“phyphox”中的“声控秒表”项目，测量硬币从不同高度?自由落体所 需的时间t。通过对t?√?数据线性拟合，得到重力加速度g=2 斜率2 。 如图1所示，硬币自由落体下落的高度为?。用水笔敲击直尺发出敲击声，设该时刻为t0。经过微小时间差Δt（与高度无关，假设为常量），硬币开始下落，设该时刻为t1。一段时间后，硬币落到地上，并发出与地面的碰撞声，设该时刻为t2。“声控秒表”测量了两次声响的时间差t=t2?t0。 由自由落体公式可知 ?=1 2g(t2?t1)2=1 2 g(t?Δt)2，(2.1) 即 t=√2 g √?+Δt。(2.2) 因此t?√?呈线性关系，斜率为√2 g 。 2.2 复摆法 图1 落币法实验示意图
该实验将利用“phyphox ”中的“单摆”项目，测量不同摆长L 复摆的摆动周期T 。通过 对T 2? L 2+bL+ b 23 (L+b 2) 数据线性拟合，得到重力加速度g = 4π 2 斜率 。 如图2所示，长度为L 的细线与宽度为b 的手机组成复摆，以杆子为轴前后摆动。设复摆的转动惯量为I ，手机（过中心水平轴）的转动惯量为I c = mb 212 。则由平行轴定理得 I =I c +m(L +b 2)2。 (2.3) 由复摆摆动周期公式得 T =2π√ I mg(L+b 2 ) =2π√ L 2+bL+ b 23 g(L+b 2 ) 。 (2.4) 因此T 2? L 2+bL+ b 23 (L+b 2) 呈线性关系，斜率为4π2g 。 2.3 弹簧法 该实验将利用“phyphox ”中的“弹簧”项目，测量悬挂不同质量重物弹簧的（平衡时的）下端位置x 和振动周期T 。通过对x ?T 2数据线性拟合，得到重力加速度g =斜率。之后，将考虑空气阻力，得到修正结果。 如图3所示，弹簧悬挂重物。设弹簧不悬挂重物时的平衡位置为x 0（是常量）、弹簧的弹性系数为k 、塑料袋重物的总质量为m 。 由受力平衡，得 mg =k (x ?x 0)。 (2.5) 再由弹簧的周期公式 T =2π√m k ， (2.6) 消去m ，得 x =g (T 2π)2+x 0。 (2.7) 图3 弹簧法实验示意图 图2 复摆法实验示意图
测平均速度实验题
xxxXXXXX学校XXXX年学年度第二学期第二次月考 XXX年级xx班级 姓名：_______________班级：_______________考号：_______________ 题号 一、实验, 探究题 总分 得分 一、实验,探究题 （每空？分，共？分） 1、在“测平均速度的实验”中，测出物体运动的路程和运动物体通过这段路程的时间，即可求出小车的平均速度。斜面应保持较小的坡度，这是为了方便测量_____________，如图所示，该次实验中，小车通过全程的平均速度 v=___________m/s，实验中小车通过上半路程的平均速度____________小车通过下半路程的平均速度（填“大于”“小于”或“等于”） 2、小明在“测小车的平均速度”的实验中,设计了如图所示的实验装置：小车从带刻度(分度值为1 cm)的斜面顶端由静止下滑,图中的圆圈是小车到达A、B、C三处时电子表的时间显示(数字分别表示“小时：分：秒”)。 (1)该实验是根据公式进行测量的。 (2)实验中为了方便计时,应使斜面的坡度较(选填“大”或“小”)。 (3)实验前必须学会熟练使用电子表,如果让小车过了A点才开始计时,则会使所测AC段的平均速度v AC偏 (选填“大”或“小”)。 评卷人得分
3、在用如图所示的方法“测平均速度”的实验中，请据图回答问题： （1）实验原理是． （2）在实验中，除了用到如图所示的器材外，还缺少的器材是． （3）所测路程为m． （4）假设所用时间为7s，那么小车的平均速度m/s．（保留两位小数） 4、在如图所示的斜面上测量小车运动的平均速度．让小车从斜面的A点由静止开始下滑，分别测出小车到达B点和C点的时间，即可测出不同阶段的平均速度。 (l)图中AB段的路程S AB=____cm，如果测得时问t AB=1.6s．则AB段的平均速度V AB=____cm/s。 (2)在测量小车到达B点的时间时，如果小车过了B点才停止计时，测似AB段的平均速度V AB会偏___________。 (3)为了测量小车运动过程中下半程的平均速度，某同学让小车从B点由静止释放，测出小车到达C点的时间，从而计算出小车运动过程中下半程的平均速度。他的做法正确吗？_______，理由是： _________________________________________________________。 5、小明和同学们一起用硬纸板搭建了图12所示的轨道，测量小球运动的平均速度． （1）根据实验的原理，需要测量的物体量是小球运动的路程s和所用的时间t．
振动加速度测试系统学习报告
精密测试技术课外项目学习报告 课外项目课题：振动加速度测量系统 姓名： 学号：
振动加速度测试系统 1对于振动系统的了解 1.1振动测试系统 振动测量系统就是指利用传感器将物体振动的物理信号转化成数字信号或者模拟信号，由控制系统对转化过的信号进行处理，再根据需要实现一系列的动作的系统。现代工业和自动化生产过程中，非电物理量的测量和控制技术会涉及大量的动态测试问题。所谓动态测试是指量的瞬时值以及它随时间而变化的值的确定，即被测量为变量的连续测量过程。它以动态信号为特征，研究了测试系统的动态特性问题，而动态测试中振动和冲击的精确测量尤其重要。 1.2传感器的选用 振动与冲击测量的核心是传感器，由于传感器内部机电变换原理的不同，输出的电量也各不相同。有的是将机械量的变化变换为电动势、电荷的变化，有的是将机械振动量的变化变换为电阻、电感等电参量的变化。因此，振动传感器的类型按机电变换原理可分为：①电动式；②压电式；③电涡流式； ④电感式；⑤电容式；⑥电阻式。 其中，压电式加速度传感器因其频响宽、动态范围大、可靠性高、使用方便，而受到广泛应用。压电式加速度传感器机电部分利用的是压电晶体的正压电效应。其原理是某些晶体(如人工极化陶瓷、压电石英晶体等)在一定方向的外力作用下或承受变形时，它的晶体面或极化面上将有电荷产生，这种从机械能(力，变形)到电能(电荷，电场)的变换称为正压电效应。而从电能(电场，电压)到机械能(变形，力)的变换称为逆压电效，从而实现非电量测量。压电式传感器具有体积小，质量轻，工作频带宽等特点，因此在各种动态力、机械冲击与振动的测量以及声学、医学、力学、宇航等方面都得到了非常广泛的应用。 压电加速度传感器的原理如图1所示。实际测量时，将图中的支座与待测物刚性地固定在一起。当待测物运动时，支座与待测物以同一加速度运动，压电元件受到质量块与加速度相反方向的惯性力的作用，在晶体的两个表面上产生交变电荷(电压)。当振动频率远低于传感器的固有频率时传感器的输出电荷(电压)与作用力成正比。电信号经前置放大器放大，即可由一般测量仪器测试出电荷(电压)大小，从而得出物体的加速度。影响压电式传感器选择的主要因素有：电压灵敏度、频率特性、内部结构和内置电路。
测量平均速度实验报告
测量平均速度实验报告教学目的： 1.学会正确使用刻度尺； 2.学会正确使用停表测时间； 3.了解平均速度的意义和测量方法。 自主学习，小组合作 一、阅读课本并查阅资料，完成以下问题： 1.实验原理：___________________________ 2.测量平均速度需要测量哪些物理量？ 3.测量路程需要什么仪器？测量时间需要哪些仪器？ 二、测量物体运动的平均速度实验 1、实验器材：斜面、小车、金属片、________________ 2设计实验：参照教材或如右图所示。 3、实验步骤：1.2.3.参照课本23页 4、分别计算下半段路程S3和时间t3 算出小车通过下半段路程的平均速度V3 5、设计表格，记录数据 路程运动时间平均速度
分析与论证：比较V 2 V 3 即：小车沿斜面下滑的速度越来越____________________ 。 6、结论：说明小车沿斜面下滑运动越来越__________ 。 7、注意：测量小车通过的路曾时，必须从开始计时的车头（或车尾）量到计时结束的车头（或车尾），不可以从斜面的顶端量到斜面的底端或从车头量到车尾。 五、知识点归纳： 1.测量长度的基本工具是______________ ，长度的基本单位是__________ ;测量时间的工具是__________ ，时间的基本单位是________ 。 2.实验测得斜面全长是S,小车在全程的运动的时间是t ;上半段的长是S i,运动的时间是t i。则全程的平均速度是 __________________ ，上半段的平均速度是 ___________ ;下半段路程是__________ ，运动的时间是_______ ，下半段的平均速度是. 3.实验证明：小车在斜面的______ 段平均速度最大，运动最 ______ ;在斜面_______ 段平均速度最小，运动最______ 。结果表明：物体做变速运动的平均速度的大小与 _______ 和_ _____ 有关。 课后反思:
压电式传感器测量加速度的课程设计
题目应用压电式传感器测量加速度的电 路设计 姓名徐健学号201003130214 院（系）电子电气工程学院 班级P10电子信息2班 指导教师朱相磊职称教授 二O一二年七月二日
摘要 现代工业和自动化生产过程中，许多的设备都用到传感器，传感器的应用已经普及到很多的生产车间和生活当中。此次设计是利用某些物质如石英晶体的压电效应，在加速度计受振时，质量块加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比。 本文介绍了一种压电式加速度传感器，利用压电式传感器来测量运动物体的加速度，本设计的操作简单，具有较高的灵敏度，准确的测量加速度。根据不同的测量需要可以进行智能调整，以达到提高性价比的目的。 关键字：压电加速度传感器电荷转换电路放大电路A\D转换电路显示电路
目录 摘要............................................. 目录............................................... 第一章设计概论.................................... 1.1 应用的传感器 .............................................................................................. 1.2课题的目的和意义 ....................................................................................... 第二章整体设计方案................................. 2.1测量的示意图 ............................................................................................... 2.2 设计的原理 .................................................................................................. 2.3方框图 ........................................................................................................... 第三章单元电路设计................................. 3.1 测量电路 ...................................................................................................... 3.2 放大电路 ...................................................................................................... 3.3 A\D转换电路................................................................................................ 3.4 显示电路 ...................................................................................................... 第四章整机电路图................................... 4.1 整机电路介绍 第五章总结与展望................................... 参考文献 ...........................................
实验一-测量小车的平均速度
实验一测量小车的平均速度 1、（16丰台一模）小华想测一辆小车的平均速度，设计了如图19所示的实验装置：小车从有刻度(分度值为1mm)的斜面顶端由静止下滑，图中的圆圈是小车到达A、B、C三处时电子表的显示情况。 （1）请根据图中所给信息回答：s AB=______cm，t B C=______s，v AC=______cm/s； （2）实验前必须学会熟练使用电子表，如果让小车过了A点后才开始计时，则会使所测AC段的平均速度v AC偏______。（填“大” 或“小”） 答案：4、1、3 2、（16朝阳二模）在测量小车平均速度的实验中，采用如图21所示实验装置，实验中为了方便计时， 应使斜面的坡度较（选填：“大”或“小”）。小车沿斜面从顶端滑到底端，运动的路程和秒表指针如图（指针未转过一周，每格表示1s），则小车从顶端到达底端所用时间是S，小车的平均速度为m/s。（3分） 答案：小、4、0.2 3、（16东城二模）小明在“测小车的平均速度”的实验中，设计了如图13所示的实验装置：小车从斜面上的A点静止下滑，B为 AC的中点，C处立有一金属片。小车左端经过三点时电子表的显示如图所示（数字分别表示小时：分：秒）（3分） （1）该实验是根据公式进行测量的； （2）已知S1=1m，则由上述测量值可知AB段的平均速度v2=m/s。 （3）实验前必须学会熟练使用电子表，如果让小车左端过了A点后才开始计时，则会使所测AC段的平均速度v1偏（选填“大”或“小”）。 答案：V=S/t、0.05、大 图19 14:35:00 B A C14:35:10 14:35:15 图13
4、（16北京中考）图20是一个水滴下落过程的示意图，水滴通过AB和BC所用时间均为0.1s。水滴由A位置下落到 C位置运动的距离是cm,则这个过程中水滴下落的平均速度是m/s。 该水滴下落过程是运动。（选填“匀 速直线”或“变速直线”） 答案：变速直线 4、（14东城一模）如图12所示，在测量小车沿斜面下滑的平均速度的实验中，发现小车下滑过程中在相等时间内通 过的路程越来越大，则小车的运动是直线运动（选填“匀速”或“变速”）；测得路程s1上的平均速度为v1，路程s2上的平均速度为v2。那么，v1、v2的大小关系是v1v2。（选填“＞”、“=”或“＜”） 答案：变速、＜ 5、（15平谷一模）一个小球从斜面滚下，用照相机每隔0.1s拍摄一次，记录小球运动情况的照片如图16所示．则小球从A点运动到D点的平均速度为________ m/s。 答案：1图16 A B C 图20
压电加速度测量系统的设计
收稿日期:2007 10 17 作者简介:邢丽娟(1973 ),女,内蒙古包头市人,讲师,硕士,主要从事智能仪器及计算机过程控制的研究与应用。 文章编号:1004 2474(2009)02 0215 03压电加速度测量系统的设计 邢丽娟,杨世忠 (青岛理工大学自动化工程学院,山东青岛266520) 摘 要:现代工业和自动化生产过程中,动态测试中振动和冲击的精确测量很重要。常用压电加速度传感器 来获取冲击和振动信号。在研究压电加速度传感器的基础上,分析了测量的工作原理,提出加速度测量的设计方法;加入温敏元件,进行温度补偿,使其应用温度范围扩大。给出适合该类传感器的信号检测电路和加速度测量系统组成。此设计方法具有较高的准确性和应用推广价值,并具有结构简单,成本低,性能稳定等优点。 关键词:压电加速度传感器;测量;设计中图分类号:T P212 文献标识码:A Design for Piezoelectric Accelerometer Measurement System XING Li juan,YANG Shi zhong (College of Automation En gineering,Qingdao T echnological University,Qingdao 266520,Chin a) Abstract:In modern industry and automatic pro ductio n,the accurate measurement of the v ibration and str ike in test ing dynamically seems especially import ant.Fo r the acquisit ion of signal,the mo st co mmon used sensor is piezoe lect ric accelero meter.On the basis o f researching piezo electric acceler ometer senso r,this paper analyzed the w o rk pr inciple o f measurement,pro po sed a kind o f acceler ometer measur ement desig n method.A dding temperature sensor to com pensat e t emperat ur e,the applied temperature rang could be w ider.Detectio n cir cuit suiting this kind of sensor and the sy stem co mpo sitio n o f acceler ometer measurement was also g iv en in the paper.T his desig n metho d w as ac curate w ith hig h v alue for application and ext ensio n.A lso the st ruct ur e w as simple,the pr ice was lo wer and the per fo rmance w as stable. Key words:piezoelect ric accelero meter senso r;measurement;design 现代工业和自动化生产过程中,非电物理量的测量和控制技术会涉及大量的动态测试问题。所谓动态测试是指量的瞬时值以及它随时间而变化的值的确定,即被测量为变量的连续测量过程。它以动态信号为特征,研究了测试系统的动态特性问题,而动态测试中振动和冲击的精确测量尤其重要。振动与冲击测量的核心是传感器,常用压电加速度传感器来获取冲击和振动信号。压电式传感器是基于某些介质材料的压电效应[1],当材料受力作用而变形时,其表面会有电荷产生,从而实现非电量测量。压电式传感器具有体积小,质量轻,工作频带宽等特点,因此在各种动态力、机械冲击与振动的测量以及声学、医学、力学、宇航等方面都得到了非常广泛的应用。 1 测量原理 压电加速度传感器采用具有压电效应的压电材料作基本元件,是以压电材料受力后在其表面产生电荷的压电效应为转换原理的传感器。这些压电材料,当沿着一定方向对其施力而使它变形时,内部就 产生极化现象,同时在它的两个相对的表面上便产生符号相反的电荷;当外力去掉后,又重新恢复不带电的状态;当作用力的方向改变时,电荷的极性也随 着改变。 压电加速度传感器的原理如图1所示。实际测量时,将图中的支座与待测物刚性地固定在一起。当待测物运动时,支座与待测物以同一加速度运动,压电元件受到质量块与加速度相反方向的惯性力的作用,在晶体的两个表面上产生交变电荷(电压)。当振动频率远低于传感器的固有频率时,传感器的 图1 压电加速度传感器原理图 第31卷第2期压 电 与 声 光 Vo l.31No.22009年4月 PI EZO EL ECT ECT RI CS &ACO U ST OO PT ICS Apr.2009