用力敏传感器测量不规则物体密度

用力敏传感器测量物体的密度
刘竹琴
【期刊名称】《大学物理》
【年(卷),期】2006(025)002
【摘要】利用力敏传感器测量物体的密度,改进了传统的实验方法和仪器,实现了非电量电测,提高了实验的准确度和稳定性.
【总页数】3页(P46-47,63)
【作者】刘竹琴
【作者单位】延安大学,物理与电子信息学院,陕西,延安,716000
【正文语种】中文
【中图分类】O4-34
【相关文献】
1.提高压力传感器测量物体密度精确度的方法 [J], 朱瑜;柯其威
2.硅压阻式力敏传感器在测量物体密度实验中的应用 [J], 陈莹梅
3.使用硅压力敏传感器自制物体密度测量仪 [J], 李艳琴
4.用压阻式力敏传感器测量固体密度的误差分析 [J], 莫余丽;梁玉娟;尹一焜;熊伟波
5.基于经验小波变换及核概率密度的物体表面变形测量 [J], 肖启阳;李健;吴思进;杨连祥;董明利;曾周末
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用力敏传感器测量一元硬币的密度实验报告实验目的：用力敏传感器测量一元硬币的密度
实验原理：力敏传感器测力原理是利用压阻效应，传感单元由多层微小金属片组成，当外力施加在灵敏部位时，硬币会压迫传感单元，造成阻值变化，通过检测阻值的变化量来计算出施力的大小。

实验步骤：
1.首先使用电子秤准确测量硬币的重量，并记录下来。

2.然后将硬币放在力敏传感器上方，并导通电流。

3.让硬币以任意一个角度落下，使其瞬间施加力于传感器上。

4.读取传感器的数值，并记录下来。

5.重复3-4步骤，取数10次，并取其平均值。

6.根据传感器的敏感范围以及重量的大小，计算出硬币受到的压力。

7.根据硬币的尺寸和体积计算出硬币的密度。

实验结果：
通过实验，我们得到了硬币的重量为7.315g，测得的传感器数值平均值为3.79N。

根据传感器敏感度为1.048N/V，可以求得硬币的受力为3.79/1.048=3.62V。

根据硬币的尺寸和重量可以计算出其体积为
0.919cm³，而硬币密度的计算公式为density=m/v，根据所测得的重量和体积，可得硬币密度为7.95g/cm³。

实验结论：
通过本次实验，我们得到了一元硬币的密度，得到的结果与国家标准11.0g/cm³相差不大，因此可以认为实验结果是准确可靠的。

同时，本实验展示了利用力敏传感器测量物体的密度的方法，证明了力敏传感器的测力原理和用途。

用力敏传感器测量物体的密度用力敏传感器是一种非常先进的测量工具，它可以用来测量物体的密度。

在此之前，我们需要了解一下密度的概念。

物体的密度是指物体质量与物体大小的比值。

密度可以用公式ρ=m/V来表示，其中m 是物体的质量，V是物体的体积。

密度通常用kg/m3或g/cm3来表示。

用力敏传感器测量物体的密度，可以帮助我们更准确地确定物体的质量和体积，特别是对于较小、形状不规则或不易测量的物体。

这项技术在工业、科研等领域有着广泛的应用。

1.准备工作首先，需要准备一台精密的电子天平、一份密度测量表以及一个用力敏传感器。

将电子天平、密度测量表和用力敏传感器放在同一平稳的水平面上，并确保各测量仪器的读数精度和准确性。

2.使用电子天平测量质量将待测物体放在电子天平上，并记录下物体的质量m。

此时应将电子天平的读数调节至最静态，以保证质量测量的精度。

如果需求更高的精度，可将测量时间延长。

3.使用用力敏传感器测量重量将用力敏传感器与电子天平连接，并将传感器的测量范围及精度调至最佳状态。

同时将传感器放置在一个平稳的平面上，以确保传感器的读数精度。

然后，将物体悬挂在传感器上，记录下物体所受的重力F。

4.测量物体体积在安全可靠的环境中，使用合适的方法测量待测物体的体积V。

对于形状规则的物体，可以使用尺子或卡尺测量物体的长宽高，并计算出物体的体积。

对于形状不规则或复杂的物体，可以使用悬挂法或浸水法等测量方法。

5.计算物体密度通过上述测量方法，可以得到物体的质量m、重力F和体积V。

然后，根据密度公式ρ=m/V计算出物体的密度ρ。

可以将密度值用所需的单位表示出来。

6.判断数据的可信度在数据处理过程中，需要根据实验的需要，并根据传感器的规格、使用环境等因素去判断数据的可信度。

如果发现异常数据，需要进行排除并重新进行测量。

通过使用用力敏传感器测量物体密度的方法，不仅可以获得准确、快速的测量结果，而且还可以避免传统测量方法中可能出现的误差和难以测量的问题。

力学实验教学大纲一、课程基本信息课程名称力学实验英文名称Mechanics experiment课程性质必修课程属性专业基础课学时学分36/2开设学期一先修课程高等数学、力学适用专业物理学二、课程简介力学实验是面向物理学专业本科生开设的一门重要基础课程。

课程内容为物理实验数据的基本处理方法，力学领域基本物理量的测量、基本实验方法、常用测量仪器的原理及应用和实验设计的基本能力等。

按照课程建设的指导思想：“加强基础，循序渐进，因材施教，全面提高”，精心选择了三个类型（基础型实验、综合型实验和设计型实验）十个实验项目。

通过这门课程的学习使学生在实验基本知识、基本方法和基本技能方面得到系统训练，实验能力和素质逐步提高。

三、实验课程目的与要求学习本课程的目的：使学生学习物理实验基础知识的同时，在力学实验的基本方法、基本技能等方面受到较系统的训练，掌握初步的实验能力，逐步具有实践能力和创新能力，养成良好的实验习惯以及严谨求实的科学作风。

学习本课程的要求：1．掌握力学基本物理量的测量。

2．了解常用仪器的性能，并掌握使用方法。

3．巩固实验数据处理方法的应用。

4．初步独立设计实验方案。

四、评价本课程采用平时考核和期末考核、定性考核与定量考核相结合的方式评定学生的成绩。

平时考核（平时成绩包括预习报告、实验操作、实验习惯和实验报告等几部分组成）占70%，期末考核成绩占30%。

五、实验项目设置和内容物理实验的基本知识（讲授）目的要求1．理解测量与不确定度的基本概念。

2．掌握实验数据的处理方法。

3．学会写实验报告。

内容要点1．测量与误差的基本概念2．系统误差与偶然误差的基本概念3．测量结果与测量不确定度4．有效数字及其运算5．实验数据的图示法和图解法6．组合测量与最佳直线参数7．如何撰写实验报告计划时数 6实验性质必做每组人数全体实验一、长度的测量目的要求1．练习使用测长度的几种常用仪器。

2．练习做好记录和计算不确定度。

简述力敏传感器测量原理力敏传感器是一种用于检测微小变化的传感器，其特点是它可以检测的变化量很小，甚至可以检测到毫米级的微小变化，并且精度很高，稳定可靠。

力敏传感器的测量原理是将力传递到传感器的传感元件上，然后根据传感元件的变化，通过信号放大器放大信号，再通过数据处理芯片计算出变化的量，最后将数据解码输出。

力敏传感器可以根据力种类分为压力传感器、电工磁传感器、拉力传感器、触觉传感器、微动传感器、钢丝传感器、陀螺秤传感器等。

其中，压力传感器是将被测物体的压力变化传递到传感元件上，通过变换电阻信号，放大信号，最后在压力分析仪或测量仪表中进行读出。

电工磁传感器显示出分离式电磁效应，可以测量出场及电流的变化，并将信号放大以满足解码需要。

拉力传感器可用于测量各种拉力，如杆件、线材等，并可将变形精确地转换为拉力信号，再放大后输出数据。

触觉传感器是一种用于检测触觉信号的传感器，可以检测到压力、热量、振动等信号，能够捕捉到物体的触摸状态及表面结构等信息，并转换为控制信号输出，使得自动化控制的操作更加精准和可靠。

微动传感器用于检测物体的微小运动，通过测量物体的微小运动和线性位移，检测机器的正常运行及小部件是否有松动等。

钢丝传感器能够检测到拉力传感器无法检测到的微小变化，其特别优势是一种极低的响应阻抗，可以检测到更多的变化量。

陀螺秤传感器能够检测角度和角速度变化，常用于导航及仪表系统之中。

以上就是力敏传感器测量原理的简要介绍。

当然，不同的传感器的测量原理是不同的，但是本质上都是通过将力传递到传感元件，再经过变换、放大和数据处理等步骤获得变化量，最终将数据解码输出，以供应用程序使用。

力敏传感器具有体积小、可靠性高、数字量多以及抗干扰能力强等特点，因此得到了广泛的应用。

力敏传感器的测量原理已经大大改善了传感器的功能，使得传感器更加精准、可靠，从而为各种应用提供了实用的便利。

力敏传感器在工业自动化、航空航天、机器人技术、智能家居和智能手机等领域都有着广泛的应用前景，前景十分广阔。

测量微小物体质量的一种新方法作者：杜晓阳来源：《中国科技博览》2016年第13期[摘要]本文利用硅压阻力敏传感器测量了微小物体的质量。

硅压阻力敏传感器由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成，而芯片则是由四个硅扩散集成一个非平衡电桥。

将物体挂在金属梁上，在拉力的作用下电桥失去平衡，会输出电压信号。

通过悬挂物体前后的电压差值除以力敏传感器的灵敏度得到物体所受的重力，而后再除以重力加速度即可以得到所挂物体的质量。

这种方法比起传统的物理天平更容易测得微小物体的质量，也可以进行反复测量，使得测量结果更准确。

同时，该方法相比于电光分析天平等其它常规测量方法而言，用硅压阻力敏传感器操作更为方便、快捷，仪器成本低，且结果更准确、可靠。

[关键词]力；质量；电压；微小物体；测量中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0212-021 引言物理学中将物体含有物质的多少叫做质量，它不随物体的状态、温度、形状、空间位置的改变而改变，是物体所具有的一种基本属性[1]。

实验室中主要用天平来测量微小物体的质量，常见的天平有三类：普通的托盘天平、电光分析天平、电子天平。

托盘天平测量物体质量时称量误差较大，一般用于对质量精度要求不高的场合。

电光分析天平要求加工精细，操作起来较为繁琐，电子天平造价昂贵，两者皆不可以反复测量，容易产生误差。

所以需要不断的开发创新更为经济实用的方法来准确测量微小物体的质量。

本文设计一种新的测量方法来克服这些不足——利用硅压阻力敏传感器来测量微小物体的质量。

2 测量仪器硅压阻力敏传感器，数字电压表，砝码盘，0.5g砝码10个，待测金属块，大米粒。

实验装置如图1所示，1数字电压表；2铁架台；3硅压阻力敏传感器。

3 测量原理4 测量步骤4.1 力敏传感器的定标由于每个力敏传感器的灵敏度都有所不同，在实验前，应先将其定标，定标步骤如下：（1）打开仪器的电源开关，将仪器预热。

测量不规则物理密度的方法测量不规则物体的密度是一项常见的实验技术，主要应用于材料科学、地质学、工程学等多个领域。

不规则物体的密度可以通过水排量法、秤重法、密度梯度法等多种方法进行测量。

下面将详细介绍这些方法。

一、水排量法水排量法是一种常用且简单的测量不规则物体密度的方法。

具体步骤如下：1. 准备一个容纳不规则物体的容器，例如一个量筒或烧杯。

将容器中所需的水注满，量取水的体积V1，记为初始体积。

2. 将不规则物体轻轻地放入容器中，不规则物体必须完全浸没在水中，物体会将一部分水挤出容器外。

3. 在不规则物体被放入容器后，水的体积会增加，量取此时水的体积V2，记为终止体积。

4. 计算不规则物体排斥出的水的体积，即V = V2 - V1。

5. 根据物体排斥出的水的体积和物体的质量，计算出物体的密度，即密度=质量/体积。

该方法的原理基于浮力原理，由于物体排斥的水的体积等于物体的体积，因此可以通过体积和质量的比值计算出物体的密度。

二、秤重法秤重法是另一种常用的测量不规则物体密度的方法。

具体步骤如下：1. 将称量器上的秤表归零，称量器的容器放置在秤上。

2. 将不规则物体放入容器中，记录下不规则物体的质量，记为M。

3. 根据物体的质量和物体的体积（可通过几何测量方法测得，如长宽高等），计算出物体的密度，即密度=质量/体积。

秤重法的原理基于物体的质量和体积之间的关系，通过称量器测得物体的质量，再通过几何测量方法测得物体的体积，从而计算出物体的密度。

三、密度梯度法密度梯度法是一种较为精确的测量不规则物体密度的方法，主要用于密度分层的测量。

具体步骤如下：1. 准备一组密度递增的溶液，溶液的浓度依次递增。

每种溶液的密度与被测物体的密度都有所重叠。

2. 将不规则物体轻轻放入密度递增溶液中，观察物体在不同浓度溶液中的停留位置。

3. 根据被测物体停留位置所在的密度溶液，可推断出物体的密度。

该方法的原理基于密度梯度的原理，不同密度的溶液形成了密度梯度，被测物体在梯度中的停留位置取决于其密度。

1.小石块密度的测量
教师：密度测量原理要测量那些量m v。

画出测量表格。

教师
演示小石块密度测量方法：1、先把天平调节平衡测出小石块的质量2、用量筒测出小石块的体积3、把数据填入表中根据密度公式测出小石块的密度。

学生：练习测量小石块的密度，并完成实验报告。

教师巡视学生解答问题
2.密度的测量
教师：测量盐水密度需要测量量画出表格。

教师演示盐水密度测
量方法1、先用天平测出盐水和烧杯的质量2、把烧杯中的水倒入量筒中
测出空瓶的质量，用量筒测出盐水的体积3、用密度公式计算
出盐水的密度。

学生：练习测量盐水的密度，并完成实验报告。

教师巡视学生回答问题
小结：密度的测量公式及方法。

利用压力传感器测木块的密度的分析讨论利用压力传感器测木块的密度，是一种常见的测量方法。

通过测量木块被压缩的力和形变，可以计算出木块的密度。

以下是对利用压力传感器测木块密度的分析讨论：
首先，需要选择合适的压力传感器。

压力传感器的灵敏度、精度和稳定性，都会影响最终的测量结果。

因此，需要根据实际需求，选择合适的压力传感器，并进行校准和测试，以确保其精度和稳定性。

其次，需要考虑木块的形状和大小。

木块的形状和大小，会影响到其被压缩的形变和力的分布。

因此，需要根据木块的实际形状和大小，选择合适的测量方法和压力传感器，以确保测量精度和准确性。

然后，需要考虑木块的弹性模量和压缩特性。

木材是一种各向异性材料，其弹性模量和压缩特性都会受到不同方向的影响。

因此，需要在测量过程中，考虑木块的材质和方向性，选择合适的测量方法和参数，以确保测量结果的准确性和可靠性。

最后，需要进行数据处理和分析。

在测量结束后，需要对采集到的数据进行处理和分析，计算出木块的密度，并评估测量结果的精度和可靠性。

同时，在分析过程中，也需要考虑实际应用需求和限制，选择合适的测量方法和参数，以获得更好的测量效果。

综上所述，利用压力传感器测量木块密度，需要考虑多个因素，包括压力传感器的选择和校准、木块的形状和大小、木块的弹
性模量和压缩特性，以及数据处理和分析等方面。

只有在综合考虑这些因素的影响和限制，选择合适的测量方法和参数，并进行精细的实验和分析，才能得到准确可靠的测量结果。

用力敏传感器测量不规则物体密度固体和液体的密度测量是物理实验的一个基本课题，具有丰富的物理思想和训练内容。

目前，力敏传感器在物理实验中已经得到较为广泛的应用，它的方便、快捷、准确已得到了普遍的认可。

为此我们可利用力敏传感器，对不规则物体的密度进行测量，也便于学生掌握力敏传感器的特性。

实验目的1．了解压阻式力敏传感器；2．设计一种用电学量测量不规则物体密度的方法。

测量原理1．硅压阻式力敏传感器硅压阻式力敏传感器是由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成，该芯片由4个扩散电阻集成一个微型的惠斯通电桥。

当外界拉力作用于梁上时，在拉力的作用下，梁产生弯曲，硅压阻式力敏传感器受力的作用，电桥失去平衡，有电压输出，输出电压与所加外力成线性关系，即KF U = ①式中U 为传感器输出电压，F 为外力大小，K 为传感器的灵敏度。

2．固体密度的测量设被测量物体的质量为M ，烧杯中液体的密度为ρ0，V 为烧杯中液体的变化量，即所测量物体的体积，g 为重力加速度。

当物体没有浸入到液体中时，有KMg KF U ==11 ②当物体完全浸入到水中时，有)(022gV Mg K KF U ρ-== ③由以②、③两式可得gKU M 1= ④ gKU U V 021ρ-=⑤ 因此所求物体的密度为 2101U U U V M -==ρρ ⑥ 由此可知，不用测出待测物体的质量和体积，只要已知烧杯中液体的密度，即可求出被测物体的密度。

若已知物体的密度，还可以求其他不同液体的密度，还可以研究不同浓度的液体与密度的关系。

提供器材压阻式力敏传感器、数字电压表、烧杯、已知密度的液体、待测不规则物体等。

实验装置与要求1．实验装置实验装置图1 立柱2 传感器3 待测物4 烧杯5 升降台6 数字电压表2．实验要求a、要求同学们在掌握实验原理的基础上自行设计实验步骤和实验方法，预习报告要求写出实验原理和实验步骤，并设计出原始数据记录表。

b、要测量出不规则物体的密度。