实验一 位移测量
实验01-用DIS测量运动物体的位移和速度
实验一：用DIS测量运动物体的位移和速度一、用DIS测位移和平均速度实验目的：研究变速直线运动物体的s-t图像，并从中求物体的位移和平均速度实验原理：斜面上小车从静止开始加速下滑，利用位移传感器记录小车的位移随时间变化的过程，通过DIS实验系统的专用软件，显示小车的位移随时间变化的曲线。
然后选择不同的研究区域，计算相应区域的平均速度。
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）。
实验装置：实验步骤：1)连接如图：将位移传感器接收端固定在侧面固定板上，放在轨道高端，连接到数据采集器的二号口（注：位移传感器不能插在一号口上）；将位移传感器发射端固定到小车上，并使之与接收端基本正对。
2)双击图标，打开DAS程序，等待传感器自动连接，待变成，传感器就连接成功了。
单击“新课改实验”，双击实验条目“用DIS测定位移和速度”,进入实验界面。
3)将小车放到倾斜的轨道上，打开位移传感器发射端的电源开关，点击“”，放手让小车下滑。
4)当获得的s-t 图线如（图1）所示时，表明此次数据采集完成，点击“”，并关闭位移传感器发射端的电源开关。
图1 图25)点击“选择范围”按钮，以便在s-t 图线上选择研究区域。
把鼠标移到左侧y轴附近的“开始点选择线”，此时鼠标变形为手指。
单击并按住左键，拖拉选择线，选定研究区域的“开始点”；同样方法用右侧的“结束点选择线”，确定“结束点”。
此时在软件界面左下方的数据窗口中，即可显示出研究区域内s-t 图线的初位移、末位移、时间差、速度的值，如（图2）。
如果选不同的区域，得到的速度基本一样，说明运动是匀速的。
6)点击“v-t 图像”，图像变为研究区域内s-t 图线对应的v-t 图线。
点击“选择范围”按钮，按步骤5在v-t 图线上选择“开始点”和“结束点”，此时在软件界面左下方的数据窗口中，即可显示出研究区域内v-t 图线的初速度、末速度、时间差、加速度的值。
7)点击软件窗口右下角“截取屏幕”按钮，可将当前实验结果以图像文件的形式保存下来，记录在电脑中。
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。
位移测量及静态标定实验报告
位移测量及静态标定实验报告一、实验目的掌握常用的位移传感器的测量原理、特点及使用，并学会进行静态标定。
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：电涡流效应：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（铁片和铝片）。
3、试验步骤①分别安装传感器、测微头；②连接电路；③依次用铁片、铝片进行位移测量，依次记录U(V) 铁片U(V) 铝片X/mmU(V) 铁片U(V) 铝片X/mmU(V) 铁片U(V) 铝片4、数据分析与讨论画出输入输出关系曲线，确定量程范围（在实验曲线上截取线性较好的区域作为传感器的位移量程），估算非线性误差，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。
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，记录位移及测试系统的输出电压。
4、数据分析与讨论画出输入输出关系曲线，实验曲线上截取线性较好的区域作为传感器的位移量程，估算非线性误差，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是将被测物理量转换成电容量的变化来实现测量的。
本实验采用的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的变面积型平行极板电容式传感器。
物理实验技术中的位移测量方法与技巧
物理实验技术中的位移测量方法与技巧在物理实验中，位移测量是非常重要的一项工作。
无论是研究物体的运动，还是测量材料的性能，位移测量都扮演着关键的角色。
本文将介绍一些常用的位移测量方法与技巧。
1. 光栅测量法光栅测量法是一种基于光学原理的位移测量方法。
利用光栅的特性，可以将位移转化为光强的变化。
通过测量光强的变化来得到位移的大小。
这种方法具有分辨率高、精度高的特点。
在实际应用中，常常使用光电二极管或光敏电阻来接收并转化光强的变化信号。
2. 激光干涉法激光干涉法是一种常用的位移测量方法。
它利用激光的相干性原理来测量两个相邻位置之间的位移。
通过将激光分为两束，分别照射到待测物体上，然后再将两束光进行干涉，通过测量干涉条纹的变化来得到位移的大小。
激光干涉法具有高精度、非接触等优点，广泛应用于工业制造、材料研究等领域。
3. 压电传感器压电传感器是一种常用的位移测量设备。
它利用压电材料的特性来实现位移的测量。
当压电材料受到外界力的作用时，会产生电荷的积累，通过测量电荷的变化来得到位移的大小。
压电传感器具有高灵敏度、快速响应等特点，广泛应用于机械工程、材料科学等领域。
4. 电容位移传感器电容位移传感器是一种常见的位移测量设备。
它利用电容的变化来实现位移的测量。
当电容器的电极之间发生位移时，电容的数值会发生变化。
通过测量电容的变化来得到位移的大小。
电容位移传感器具有广泛的测量范围、高分辨率等特点，常用于位移测量和控制领域。
5. 实验技巧在进行位移测量实验时，还需要注意一些实验技巧，以确保测量结果的准确性和可靠性。
首先，要保证测量设备的稳定性，包括测量仪器的固定、电源和线路的稳定等。
其次，要校准测量设备，以确保测量结果与实际位移一致。
并且，在进行测量时，应尽量减小系统误差，例如避免测量设备与被测物体之间的摩擦、振动等。
总结：位移测量是物理实验中不可或缺的一项技术。
通过本文介绍的光栅测量法、激光干涉法、压电传感器、电容位移传感器等常用的位移测量方法，可以更加准确地获得位移信息。
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。
1实验一-双光栅测量微弱振动位移量
实验一 双光栅测量微弱振动位移量精密测量在自动化控制的領域里一直扮演着重要的角色，其中光电测量因为有较佳的精密性与准确性，加上轻巧、无噪音等优点，在测量的应用上常被采用。
作为一种把机械位移信号转化为光电信号的手段，光栅式位移测量技术在长度与角度的数字化测量、运动比较测量、数控机床、应力分析等领域得到了广泛的应用。
多普勒频移物理特性的应用也非常广泛，如医学上的超声诊断仪、测量海水各层深度的海流速度和方向、卫星导航定位系统、音乐中乐器的调音等。
双光栅微弱振动测量仪在力学实验项目中用作音叉振动分析、微振幅(位移)、测量和光拍研究等。
【实验目的】1. 了解利用光的多普勒频移形成光拍的原理并用于测量光拍拍频；2. 学会使用精确测量微弱振动位移的一种方法；3. 应用双光栅微弱振动测量仪测量音叉振动的微振幅。
【实验原理】1． 位移光栅的多普勒频移多普勒效应是指光源、接受器、传播介质或中间反射器之间的相对运动所引起的接收器接收到的光波频率与光源频率发生的变化，由此产生的频率变化称为多普勒频移。
由于介质对光传播时有不同的相位延迟作用，对于两束相同的单色光，若初始时刻相位相同，经过相同的几何路径，但在不同折射率的介质中传播，出射时两光的位相则不相同。
对于位相光栅，当激光平面波垂直入射时，由于位相光栅上不同的光密和光疏媒质部分对光波的位相延迟作用，使入射的平面波变成出射时的摺曲波阵面，见图1。
激光平面波垂直入射到光栅，由于光栅上每缝自身的衍射作用和各缝之间的干涉，通过光栅后光的强度出现周期性的变化。
在远场，我们可以用大家熟知的光栅衍射方程即(1)式来表示主极大位置：λθk d ±=sin ⋅⋅⋅=,2,1,0k （1）式中 ，整数k 为主极大级数，d 为光栅常数，θ为衍射角，λ为光波波长。
如果光栅在y 方向以速度v 移动，则从光栅出射的光的波阵面也以速度v 在y 方向移动。
因此在不同时刻，对应于同一级的衍射光线，它从光栅出射时，在y 方向也有一个vt 的位移量，见图2。
位移测量实验报告
位移测量实验报告位移测量实验报告导言：位移测量是工程领域中非常重要的一项任务，它可以帮助我们了解物体的运动和变形情况，从而为工程设计和结构分析提供依据。
本实验旨在通过使用传感器和测量仪器，进行位移测量，并分析测量结果的准确性和可靠性。
实验目的：1. 掌握位移测量的基本原理和方法。
2. 熟悉传感器和测量仪器的使用。
3. 分析测量结果的准确性和可靠性。
实验装置和方法：实验中使用了一台位移传感器和一台数据采集仪。
首先，将位移传感器固定在待测物体上，然后将数据采集仪与传感器连接。
在实验过程中，通过对物体施加不同的力或振动，观察传感器的反应并记录数据。
最后，通过数据分析软件对测量结果进行处理和分析。
实验结果分析：通过实验，我们获得了一系列位移测量数据。
在数据分析过程中，我们发现有时候测量结果与预期值存在一定的偏差。
这可能是由于实验中存在的误差所导致的。
首先，我们需要考虑到传感器本身的精度和灵敏度。
传感器的精度决定了它能够测量到的最小位移量，而灵敏度则表示传感器对位移变化的响应程度。
如果传感器的精度或灵敏度较低，那么测量结果可能会有一定的误差。
其次，环境因素也会对位移测量结果产生影响。
温度、湿度等环境参数的变化都可能导致传感器的性能发生变化。
因此，在进行位移测量时，我们需要尽量控制环境参数的稳定，以减小误差的影响。
此外，实验中操作人员的技术水平和经验也是影响测量结果准确性的重要因素。
操作人员在安装传感器和进行数据采集时需要严格按照操作规程进行，以避免人为误差的产生。
针对上述误差来源，我们可以采取一些措施来提高位移测量的准确性和可靠性。
首先，选择合适精度和灵敏度的传感器，以满足实际测量需求。
其次，进行定期的校准和维护工作，确保传感器的性能处于最佳状态。
此外，加强操作人员的培训和技术指导，提高其操作水平和经验。
结论：通过本次实验，我们深入了解了位移测量的原理和方法，并通过实际操作获得了一系列测量数据。
在数据分析过程中，我们发现位移测量结果可能存在一定的误差，这主要是由于传感器精度、环境因素和操作人员技术水平等因素所导致的。
物理实验中的位移测量技术要点
物理实验中的位移测量技术要点引言：物理实验中，位移测量是一项关键的技术，它可以帮助我们准确地测量物体的位置变化。
位移测量在各个领域都有广泛的应用，包括机械、电子、光学等。
然而，位移测量的精度和准确性往往受到多种因素的影响。
本文将讨论物理实验中位移测量的要点，包括仪器选择、误差分析、校正方法等。
仪器选择：在进行位移测量时，我们需要选择合适的仪器来满足实验需求。
常见的位移测量仪器包括游标尺、激光测距仪、光栅尺等。
选择仪器时需要考虑测量范围、精度、灵敏度等因素。
例如，在需要测量较小位移的实验中，可以选择灵敏度较高的激光测距仪或光栅尺，而在需要测量较大位移的实验中，可以选择测微计或游标尺。
误差分析：位移测量中的误差往往来源于多个因素，如仪器本身的误差、环境因素的影响等。
对于精确的位移测量，我们需要对误差进行详细的分析和处理。
一种常见的误差分析方法是通过重复测量并计算平均值来降低随机误差。
此外，还可以通过校正和补偿来减小系统误差。
例如，利用标准物体进行校准，可以消除仪器本身的系统偏差。
校正方法：在位移测量中，常常需要进行校正以提高测量的精度和准确性。
校正方法可以分为直接校正和间接校正两种。
直接校正是通过测量已知位移的标准物体来校正仪器的指示值。
例如，通过测量已知长度的线段，可以校正游标尺的刻度误差。
而间接校正是通过测量与位移相关的物理量来校正。
例如，通过测量物体运动的速度和时间，可以间接得到位移值。
动态位移测量：在一些需要测量快速运动物体位移的实验中，静态位移测量已经无法满足要求。
此时需要采用动态位移测量技术。
常见的动态位移测量方法包括高速摄像技术和激光雷达技术。
高速摄像技术可以记录物体在瞬间的位置，通过分析图像序列可以得到位移值。
激光雷达技术则通过测量激光的时差来计算物体的位移。
位移测量在实验中的应用：位移测量是物理实验中一项广泛应用的技术，下面将介绍几个实验中常用的位移测量方法。
1. 弹簧振子实验：弹簧振子的位移是一个周期性的变化过程，可以通过测量振子的最大位移来计算振幅。
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。
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实验一位移测量及其数据处理
一、实验目的
1．了解电容式传感器结构及其特点。
2．学习如何使用电容式传感器测量位移。
3．掌握误差的基本性质及等精度测量列测量结果的数据处理方法。
二、实验仪器
电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、数显单元、直流稳压源、导线若干。
三、基本原理
利用平板电容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中三个参数中，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）、测微小位移（变d）和测量液位（变A）等多种电容传感器。
四、实验步骤
1、按图1－1安装示意图将测微头和电容传感器装于电容传感器模板
上。
将传感器引线插头插入实验模板的插座中。
2、将电容传感器实验模板的输出端Vo1与数显表单元V
i
相接(插入主
控箱V
i 孔),R
W
调节到中间位置。
图1－1电容传感器位移实验接线图
3、接入±15V电源旋动测微头推进电容器传感器动极板位置，固定某
一位置记录输出电压值，要求重复测量10次，每次往返间隔0.5mm 返回原位置再记录输出电压值，并填入表1－1。
表1－1固定位移（）mv的输出电压测量值
五、要求：
1、记录实验结果。
2、对测量结果进行数据处理，计算算术平均值及其标准差，判别是否
含有粗大误差，并写出最后测量结果。
3、分析误差产生的原因。