利用阻尼振动测量气垫导轨阻尼系数的新思路

利用气垫导轨上两根弹簧连接滑块做阻尼振动的模型,通过求解阻尼振动方程推算得到了滑块运动的最大速度衰减式,从而求得气垫导轨的阻尼系数.此外,从品质因数的角度推算阻尼系数的计算式,在阻尼很小时,该方法可视为最大速度衰减法的近似.通过气垫导轨阻尼振动实验,测量振幅、周期和光电门遮光时间等物理量,利用最大速度衰减和品质因数法得出阻尼系数的值非常接近.进一步对做阻尼振动的滑块拍摄视频,通过慢放视频得到其振动过程中振幅的衰减值,利用最大振幅衰减法计算出阻尼系数,所得结果与上述两种方法的数值符合较好,从另一个角度证明了本文提出的最大速度衰减法和品质因数法测阻尼系数的可靠性,该类方法在实验中易于操作、实践性强、所得结论可靠,为气垫导轨阻尼系数的测量提供了一种新的思路.     

利用智能手机研究气垫导轨上的阻尼振动

在气垫导轨上探究弹簧振子的阻尼振动实验中, 一般采用半衰期法来测量黏性阻尼常量. 而半衰期通 常是依靠肉眼判断半衰点并利用手动控制电子秒表来测量的, 这种方法不仅误差大而且不易操作. 利用智能手机 传感器和S P ARK v u e软件, 通过绘制弹簧振子的“ 加速度 时间”图像来测量黏性阻尼常量, 既提高了实验精度也增 强了实验的可操作性     

气垫导轨上弹簧振子阻尼振动的数字化实验研究

对传统的气垫导轨上弹簧振子的简谐运动和阻尼振动的实验进行改进,同时利用DISLab位移传感器测量数据并结合MATLAB软件进行数据处理,能够方便精确地计算弹簧的弹性系数以及滑块与导轨间的阻尼常量,从而实现了物理实验的数字化。     

利用Tracker软件分析气垫导轨上弹簧振子的阻尼振动

利用Tracker视频软件的自动追踪功能,有效地跟踪气垫导轨上弹簧振子的阻尼振动,实时描绘出振动的位移-时间曲线,利用软件自带的功能拟合出振动曲线方程和包络线方程,计算出该气垫导轨的阻尼常数,并由坐标转换功能得到运动的相图.     

利用DIS传感器研究通断电自感现象

将DIS传感器应用到通断电自感演示实验中,可直接测量出小灯泡的电流和电压曲线,使学生可以定量的观察实验现象,加深对其对自感现明的理解.     

基于差动电容传感器的阻尼振动研究

本文利用差动变面积传感器和数字示波器对实验台位移进行了动态测量,通过阻尼振动方程的拟合,得到较好拟合优度,计算了阻尼因数、振动频率等参数,并与幅值-时间拟合方法得到的参数进行比较.     

气垫导轨上测定加速度的讨论

滑块在倾斜导轨上运动时,可用以下几种方法来测定加速度α(见图1)。 (1)根据匀变速直线运动公式有 v_B=v_A αt_(AB)α=(v_B-v_A)/t_(AB) (1) 其中v_A、v_B为滑块通过A、B两点的瞬时速度,t_(AB)为滑块从A点运动到B点时间。 (2)根据匀加速运动公式     

基于空间滤波测量气垫导轨上滑块的运行速度

当作为传感器的敏感器件通过一定的敏感体积来检测物体的运行状况时,敏感器件将以其特定的空间权函数对信息进行加权平均,其作用等效于空间低通滤波器.本文介绍了传感器的空间滤波原理,利用空间滤波测量了气垫导轨上滑块的运行速度.该方法不需要触发时间计数装置的开启信号和停止信号,也不需物体在2只传感器之间稳定运动,因而也降低了对运动物体的要求.     

用DIS研究弹簧振子系统中的机械能守恒

利用DISLab实验系统中的光电门传感器,在气垫导轨装置上验证不忽略弹簧质量的情况下的机械能守恒,本实验更为精确地验证了弹簧振子系统的机械能守恒.     

气垫导轨上物体受变力作用运动规律的研究

主要研究物体在气垫导轨上受变力作用下的运动规律。用粗细均匀的刚性尼龙绳来改 变物体的受力大小,使其在变力作用下运动,并且通过实验获得数据来验证实验原理是 否一致。     

气轨上的非线性振动

在气垫导轨上设计了一个非线性振动实验，通过计算机进行数值计算，得出非线性振动周期随振幅的增大而减小的结论，并从理论上进行了分析。     

复测法测定气轨的粘性阻尼常量

运用解决天平不等臂的复称法的思想，设计了复测法测定气轨的粘性阻尼常量的方法。     

气垫导轨上的电磁感应实验

利用滑块带动金属杆切割亥姆霍兹线圈中心区域匀强磁场的磁感应线,可以产生感应电动势.通过实验可以验证感应电动势大小与金属杆运动速度、长度以及磁感应强度之间的关系,也可以验证感应电动势大小和磁通量变化率成正比.     

气垫导轨实验的拓展

针对传统的气垫导轨实验起点低,过于简单的缺憾,补充了实验原理及实验方法,使其原有的实验内容得以拓展。     

气轨导轨阻尼常数测量的研究

对用平均值代替瞬时值就可以用动力学的方法测定气垫导轨上的阻尼常数进行了理论分析,并指出该方法所得到的测量表达式与运动学测量方法表达式是等价的。     

绝对重力测量中振动传感器振动补偿性能的分析

绝对重力测量的精度主要受振动噪声的限制.振动补偿是一种简单可行的振动噪声处理方法,它通过传感器探测振动噪声来对测量结果进行修正.现阶段对于不同传感器的振动补偿性能缺乏系统的分析与评估,仅停留在应用阶段.本文从理论出发分析了传感器性能对补偿效果的影响,并通过实验评估了不同振动环境下不同传感器的振动补偿性能.实验结果显示,采用低噪声地震计的振动补偿效果主要受带宽和量程的限制,在安静环境下可实现优于百微伽的单次测量标准差,但补偿效果随振动噪声高频成分的增强而降低,在动态环境下地震计则受量程限制而无法工作.采用加速度计的振动补偿效果主要受分辨率的限制,在复杂和动态环境下均可实现毫伽量级的单次测量标准差.本文为振动补偿技术应用于绝对重力测量提供了振动传感器选型的理论和实践依据,有望为振动补偿技术的进一步发展提供技术支撑.     

反射式光纤位移传感器应用设计实验

基于光的反射原理并结合光纤传感器的特点,设计了反射式光纤位移传感器应用设计性实验.利用反射式光纤传感器测量微小位移的原理,通过测量输出电压与位移的关系确定工作点,测得表面柤糙程度不同的真假钞的输出信号,从而实现对纸币的真假识别.     

纳米级光纤位移传感器

介绍利用高斯光束干涉测微小位移的方法,利用该方法设计了纳米级光纤位移传感器,测试了该传感器的位移响应与频率响应.     

Theoretical and experimental studies on coupler based fiber optic displacement sensor with concave mirror

A new fiber optic displacement sensor (FODS) is proposed and demonstrated using a multimode fiber coupler as a sensor probe and a concave mirror as a reflective target. A mathematical model is also developed to investigate the performance of proposed FODS at various coupling ratio, fiber diameter, and surrounding media. Three slopes are obtained for the displacement response where the third slope starts at a displacement position of twice the focal length. The numerical results show that higher performance is attained at lower coupler ratio of 50:50 or smaller core diameter. The results also show that the proposed FODS has a potential application in liquid and gas chemical sensors. The experimental performances are also investigated for the proposed sensor where it is observed that the second peak of the displacement curve is located at exactly two times of the focal length or 20 mm.