第六章 位移测量

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。

第六章位移测量教学目的：①掌握常用的位移传感器的结构及工作原理②理解位移测量的实际应用教学重点：常用的位移传感器的结构及工作原理教学方法：讲授法§6－1概述位移测量是线位移和角位移测量的统称,测量时应根据具体的测量对象,来选择或设计测量系统.常用的位移传感器：1.变阻器式2.电阻应变式3.电感式4.电容式5.霍尔式6.感应同步器7.光栅8.编码器§6－2 常用的位移传感器一、变阻器式常用变阻器式传感器有直线位移型、角位移型和非线性型等变阻式传感器的后接电路，一般采用电阻分压电路：滑线电阻式位移传感器具有结构简单、使用方便、输出大、性能稳定等优点，但由于触头运动时有机械摩擦，其使用寿命受限、分辨率较低、输出信号噪声大、不宜用于频率较高时的动态测量。

二、电阻应变式应变片式位移传感器的测量原理：利用一弹性元件把位移量转换成应变量，而后用应变片、应变仪等测量记录。

电阻的变化率：三、差动变压器式差动变压器式位移测量系统具有精度较高、性能稳定、线性范围大、输出大、使用方便等优点。

由于可动铁心具有一定的质量，系统的动态特性较差。

四、光电脉冲式实际上是一个位移—数字编码器，工作时可将机械位移转换成数量的电脉冲信号输出。

1、透射式2、反射式光电脉冲式位移传感器的后续测量电路和显示记录装置如图所示：§6－3 位移测量的应用一、回转轴径向运动误差的测量1、回转轴运动误差是指在回转过程中回转轴线偏离理想位置而出现的附加运动。

2、运动误差是回转轴上任何发生与轴线平行的移动和在垂直于轴线的平面内的移动。

前一种移动称为该点的端面运动误差，后一种移动称为该点的径向运动误差。

3、测量一根通用的回转轴的径向运动误差时，可将参考坐标选在轴承支承孔上。

这时运动误差所表示的是回转过程中回转轴线对于支承孔的相对位移，它主要反映轴承的回转质量。

任意径向截面上的径向误差运动可采用置于x 、y方向的两ρρd A dA l dl R dR +-=只位移传感器来分别检测径向运动误差在x、y方向的分量。