微幅摆重力加速度仪的设计

微幅摆重力加速度仪采用容栅尺位移传感器测量摆长变化量,提高了测量精度,避免了摆球尺寸及重心偏移量的影响,微摆幅设计与高精度的计时装置,能使该仪器更准确地测量单摆的摆动周期,提高重力加速度的测量精度.     

气体加速度传感器的研制

设计了以气体做敏感质量的气体摆加速度传感器,与传统的固体和液体加速度传感器相比,气体加速度传感器避免了用固体或液体作敏感质量块难以承受强振动、高冲击的缺点。用气体摆原理制作的加速度传感器除了具有抗冲击外还具有响应快、结构简单、价格低廉等优点。     

直升机旋翼挥舞、摆振的激光动态测试系统

提出一种直升机旋翼挥舞、摆振角的动态测试系统。在直升机桨毂安装与旋翼同步旋转的三叉件 ,每个三叉件悬臂上装有光学三角位移传感器和线阵 CCD位移传感器 ,实现了动态测量直升机旋翼桨叶的挥舞和摆振角。为保证系统在恶劣条件下正常工作 ,系统采用了加装干涉滤光片、L D调制技术和自动增益控制电路等一系列技术措施。最后给出了实验结果。由位移 -角度转换和传感器自身的非线性引起的误差用若干静态标定点为节点插值的方法修正。得到较高精度的测试曲线     

新型三线摆周期测量装置的研制与探讨

形状复杂或非匀质刚体的转动惯量可以利用三线摆测量,其中,扭摆周期是关系到测试精度的重要参数.人工计数和秒表计时费心费力,容易出错.采用光电传感器和单片机测量容易受到横摆或晃动的影响,导致漏记一个周期.为此,提出一种新型三线摆周期测量装置,由光源、起偏器、检偏器、光敏电阻模块、数据采集系统和安装有上位机软件的电脑构成,利用光的偏振特性和马吕斯定律来检测三线摆下盘的扭摆情况.利用Origin软件的线性拟合功能处理数据可以得到三线摆扭摆的周期.利用市场上现有的光电测量装置和新型三线摆周期测量装置同时进行对比实验,测量三线摆下盘的转动惯量.实验结果表明:利用现有的光电测量装置,相对误差为0.83%;利用新型三线摆周期测量装置,相对误差可达0.11%,系列实验结果说明新型三线摆周期测量装置的准确度比现有的光电测量装置要高.因为三线摆下盘的横摆或晃动引起的起偏器小范围的平动并不影响透射光的强度,所以,新型三线摆周期测量装置的抗干扰能力较强.此外,该装置还具有测量速度快、操作简单、方便、快捷等优点,具有一定的推广价值.     

基于红外反射传感器的三线摆周期测量装置

将红外反射传感器应用于三线摆周期测量装置,通过红外反射传感器将三线摆下盘的扭摆转换成电压信号的变化,利用数据采集系统采集并在电脑上实时显示与存储.改进后的实验装置相对误差仅有0.19%,准确度更高,调节简便、可靠性高.     

二维定心激光扫描器及其摆角测量系统的研制

简要介绍了一种二维定心偏转激光扫描器的工作原理和结构设计。对二维摆角的两种不同测量方式的优劣进行了比较,并详细介绍了采用光电位置传感器(PSD)实现摆角测量的系统,包括它的测量原理、光学系统构造和PSD后续信号处理电路。结果表明,所研制的二维定心激光扫描器摆角测量系统可以实现±7.5°的二维摆角和30°圆锥角的大范围扫描,其重复精度为0 05°,分辨率为0 01°。具有快速灵巧、实时性强、工作稳定、抗环境干扰能力强等优点。     

三线摆实验中用大摆角测量转动惯量

利用智能手机APP的陀螺仪传感器可以获得三线摆运动过程中角速度的运动轨迹.对测量数据分析发现初始摆角很小时三线摆周期的测量数据不一定可靠,这与传统测量方法强调的小角度转动有出入.通常对大角度摆动的周期修正基于测出的初始摆角,但一般实验室中不易对其进行准确测定而难以应用于实际测量中.通过测量多个不同初始摆角测量的最大振幅及对应周期,再对振幅与周期相关数据进行多项式拟合,得到初始摆角趋于零的最佳周期值T0.运用此法测量标准圆环的转动惯量,由T0值获得的转动惯量测量结果与理论值比较精度优于0.2%.     

利用智能手机测定刚体转动惯量

基于传统方法,将智能手机与传统方法相结合,将其运用于传统三线摆测量刚体的转动惯量实验之中,利用智能手机自带的角速度传感器和SensorKinetics传感器软件,通过绘制"角速度—时间"图像来进行周期的计算,再将得到的两次周期数值代入原计算公式中,进而求得刚体转动惯量。经过多次实验后,利用智能手机得到的结果和传统方法相近,与理论值比较其相对误差也较小。在传统三线摆实验中运用智能手机不仅测量方便,而且增加了实验的趣味性和可操作性。     

利用智能手机磁传感器研究单摆运动

本文基于Phyphox手机App,利用智能手机中的磁传感器(电子罗盘)研究磁性单摆运动.结果表明,不同最大摆角测量出来的磁感应强度随时间变化规律不同.只有最大摆角小于1°时,单摆才可看作简谐振动.不同最大摆角的磁感应强度随时间变化曲线可以用磁偶极子模型结合大角度单摆公式来描述.利用磁传感器测量的当地重力加速度为9.868m/s 2,由于磁性摆空气阻尼较小,测得的实验误差仅为0.8%.     

利用智能手机旋转传感器测量转动惯量

在用三线摆测量转动惯量的实验中,利用智能手机旋转传感器测量出刚体在转动时的旋转角度与时间的图像,然后计算出摆动的周期,进而测量出刚体的转动惯量。并将手机测量结果与传统实验结果进行比较,验证其可行性。     

激光加速度传感器的理论研究

提出了一种新型加速度传感器的设计理论。该传感器设计以角锥棱镜作为惯性摆，利用光学干涉原理，可以实现对运动物体的二维加速度测量。对该传感器进行了系统的理论研究，给出了二维加速度激光传感器设计参量选取的一般规律，并给出了实验的初步结果。     

Achieving geodetic motion for LISA test masses: ground testing results

The low-frequency resolution of space-based gravitational wave observatories such as LISA (Laser Interferometry Space Antenna) hinges on the orbital purity of a free-falling reference test mass inside a satellite shield. We present here a torsion pendulum study of the forces that will disturb an orbiting test mass inside a LISA capacitive position sensor. The pendulum, with a measured torque noise floor below 10 fN m/square root of Hz from 0.6 to 10 mHz, has allowed placement of an upper limit on sensor force noise contributions, measurement of the sensor electrostatic stiffness at the 5% level, and detection and compensation of stray dc electrostatic biases at the millivolt level.     

激光单摆演示仪的研制与应用

设计的激光单摆演示仪是利用霍尔传感器测量摆球的摆动周期,通过演示仪底盘上的小型激光器可观测摆动面的偏转,将计时、计数、测角等功能合为一体,有效摆动时间内能够分辨出地球的自转现象.     

智能传感器在大学生物理实验中的应用

实验利用智能传感器测量复摆大角度振幅的周期,同时用计算机控制复摆得到实验数据,再利用配套软件根据数据做出图形;配合Excel对实验图形进行分析处理,得出结论。     

重力加速度测量实验的误差分析与改进

重力加速度测量实验中,通过对实验进行设计与改进,消除由于传感器触发及摆线固定端等问题带来摆长与摆动周期测量的误差,并采用录像和Vegas、Origin等软件进行测量和分析摆动状态,实验结果表明,改进后减少了误差的引入,提高了实验测量的精确度.     

Application of new numerical algorithm for solving the Navier—Stokes equations for modelling the work of a viscometer of the physical pendulum type

A model is proposed, which describes the work of the viscometer sensor of the physical pendulum type. The model enables the obtaining of data on fluid viscosity directly from the measurement of the settling frequency of sensor oscillations or the amplitude of these oscillations. To describe the sensor operation a numerical computational algorithm is developed. This method enables the solution of a wide class of three-dimensional laminar fluid flow problems involving moving solids of arbitrary geometry. The results of testing the proposed numerical technique are presented.     

Temperature-insensitive 2-D tilt sensor by incorporating fiber Bragg gratings with a hybrid pendulum

A novel two-dimensional (2-D) tilt sensor is demonstrated by incorporating only two fiber Bragg gratings (FBGs) with a hybrid pendulum transducer. The pendulum transducer is specially designed with hollow half at the upper side and solid half at the lower side. Two FBGs were attached on the surface separated by one fourth of the circumference of the rod of pendulum and across the interface of its hollow and solid parts. Reflection peaks of FBGs split by the applied tilt angle. 2-D tilt angle can be determined by monitoring the wavelength separations of the split peak in two FBGs, which is inherently insensitive to temperature. In the experiment, a sensitivity of 0.054 nm/° over a wide range of 20º has been achieved, with the accuracy of 0.27°.     

大学普通力学实验中单摆线弹性对重力加速度测量结果的影响

文章尝试通过不同材料的摆线来改变单摆的弹性,以研究大学普通力学实验中摆线的弹性对重力加速度测量结果的影响,同时通过多线验证探究了摆长对重力加速度不确定度的影响,相关结果在提高实验教师对单摆运动理解、把控学生探索数据的正确性方面具有一定的意义.