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.     

基于霍尔效应的三线摆周期测量装置的研制

文章介绍了一种基于霍尔效应的三线摆周期测量装置的工作原理、性能和实验结果。该装置由霍尔元件、数据采集系统、电源和电脑构成。通过线性霍尔元件将三线摆下盘的扭摆转换成电压信号的振荡,然后利用数据采集系统采集并在电脑上实时显示与存储。实时显示可以杜绝漏计导致的周期计数错误现象,存储的数据可以进一步分析三线摆扭摆情况。由于采集的数据量比较大,数据包含的信息也更丰富。本文尝试利用极大值点线性拟合法和快速傅里叶变换法处理数据。由于三线摆的运动一般是扭摆和横摆同时存在的混合摆现象,横摆的周期与扭摆的周期不同,利用频谱分析可以排除横摆对扭摆周期测量的影响,确保周期测量准确,所以,快速傅里叶变换更适合处理此类实验数据。本文利用市场上现有的光电测量装置和基于霍尔效应的三线摆周期测量装置进行对比实验,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1.6%;利用基于霍尔效应的三线摆周期测量装置,相对误差可达0.81%,说明基于霍尔效应的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,具有一定的推广和使用价值。     

基于单片机计数计时仪的设计与制作

该设计以三线摆测量转动惯量实验为例.文章详细介绍了单片机作为控制核心的计数计时仪器制作方法,并采用光电传感器作为计数装置,解决了传统仪器中激光发射器和接收器的调整问题,简化了仪器的操作步骤.     

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。     

基于流量控制和遥控配置的感应冲水控制器

现有的感应冲水控制器使用红外反射感应原理, 按时长冲水, 浪费水资源且冲洗效果无法保证. 鉴于 此, 以单片机为核心研究了一种新型感应冲水控制器, 使用热释电红外传感器和超声测距传感器配合采集距离数 据, 霍尔流量传感器实时监测冲水量, 红外遥控器设置冲水器的运行参数, 能够检测洁具使用情况并自动控制冲水. 该装置进一步提高了节水效益, 并增强了感应冲水控制器的易用性     

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%.     

共振法测刚体转动惯量的研究

文章基于共振原理,将三线摆和单摆结合起来,利用共振状态下的单摆周期等效于三线摆的周期,将单摆的周期公式代入三线摆求转动惯量的理论推导式中,消掉重力加速度g,达到计算不用考虑g值的目的。     

小型弹箭转动惯量的测定

本文阐述了对称式三线摆的结构原理 ,介绍了该摆微角与大角摆动周期的计算方法 ,利用该摆可以测量小型弹箭、炮弹头、飞机模型及其他构件的转动惯量 .当R/L <1 /3 0、φ0 <60°时 ,该装置的测量准确度优于 1 % .     

智能型单摆测量仪的研制

智能型单摆测量仪不改变原单摆实验装置，采用8位单片机对红外光电传感器控制进行细小摆线的微弱反射信号检测，从而实现自动计时、自动计数功能，同时能将检测信号进行自动处理，算出重力加速度，达到自动、实时测量的目的。     

基于tracker视频分析软件分析三线摆的转动惯量

在传统三线摆模型的基础上,从机械能守恒定律出发,推导出三线摆圆盘高度、圆盘侧面研究点的横向速度及到中线距离3个变化量和转动惯量的关系式,对三线摆圆盘的扭转过程进行拍摄,借助tracker软件分析得到数据.根据本方法得到的实验结果精准度较高,且在实验过程中可大角度旋转.     

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。     

三线摆的运动方程、周期及角位置概率分布

基于保守系统拉格朗日方程给出三线摆在大摆角运动时的微分方程,以及小摆角线性振动近似处理方法,在考虑三线摆的结构尺寸取相应近似条件下,讨论了三线摆在大摆角和小摆角两种不同情况下的运动微分方程、周期及角位置概率密度分布情况及其在实验中的应用.     

用台式扭摆测量转动惯量

一前言 转动惯量是刚体转动过程中惯性大小的量度,是工程设计中常需知道的重要物理量,规则物体绕定轴的转动惯量可以通过数字运算求出,而对不规则物体用计算法计算则往往很困难并且不易算准.因此,测量转动惯量的实际意义并不在于对规则物体的测量,而是在于对不规则物体的测量. 目前,用来测量转动惯量的常用仪器是三线摆,它并不适用于测量不规则物体的转动惯量.因为,当不规则物体放在摆盘上时,造成三线摆的“三线”承受张力不同,破坏了推导三线摆测量转动惯量计算公式的适用条件.在这种情况下,待测物体的转动惯量不能再用公式 进行计算. 而用…     

微机在三线摆实验中的应用

在三线摆测量转动惯量的实验中，利用微机的串行口来记录三线摆的振动周期。     

框式转动惯量仪的研究──一种新型测量物体转动惯量仪

物体的转动惯量的测定是必不可少的实验内容．现有的三线摆等测转动惯量的装置，自身存在许多缺陷，使实验精度受到限制．框式转动惯量测量装置，克服了前者的缺陷，提高了实验精度。     

三线摆实验现象的分析

本文从理论和实验上分别研究了三线摆在大角度摆动下的周期与角度的关系,设计制作了仪器摆动角度测量装置。实验发现了三线摆摆动过程中的平动,在实验条件下,发现平动周期约是摆动周期的5倍。我们还研究了三线摆阻尼的实验情况,推导出了在有阻尼的情况下摆动周期的公式。     

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.     

三线摆测转动惯量实验中的扭动周期

三线摆测转动惯量实验中的扭动周期陶绪德（安徽师范大学物理系芜湖市２４１０００）在三线摆测转动惯量实验中，扭动周期的测定是十分重要的，当三线摆上未放待测物（即空载）和已放待测物时扭动周期是如何变化呢？本文作如下分析．根据教材测定三线摆圆盘（即悬盘）绕中...     

三线摆实验仪角度控制装置的设计与制作

用三线摆测刚体转动惯量的实验条件是转动圆盘角度要小于 5°,在实验中因仪器没有配置角度的控制装置 ,因此无法准确控制角度 ,不能满足实验条件 ,造成实验结果误差增大。装上角度控制装置后 ,转动角度可精确控制小于 5°,保证了实验条件和实验结果的误差减小。     

有热配合的激光/前视红外测距机

本发明论及一个由前视红外(FLIR)系统和激光系统组成的设备,前视红外系统用于目标定位和识别,激光系统用于测定目标距离。过去,典型的测距仪系统有一个相干辐射源,如Nd:YAG激光器,它所产生的脉冲能量发射到目标上,经目标反射,然后在发射点接收。整个传输时间可用来测量目标距离。测距机一般是用热成象传感器,例如前视红外,提供的信息来对准目标。以前的装置存在的问题很多,尤其是在恶劣气侯下,Nd:YAG测距机发射的能量