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.     

摩擦力演示装置

为了辅助摩擦力的教学,自制了摩擦力演示装置,通过模拟电路与数字电路的转换可以直接显示出滑块与传送带间的摩擦力.该装置不仅可以探究静摩擦力和滑动摩擦力,而且还可直观地显示出物体间摩擦力的渐变过程.     

全自动相位差法声速测量装置的研制与探讨

针对传统的相位比较法测声速不能定量测量相位差的问题,引入了AD8302相位差测量模块,设计了全自动相位差法声速测量装置.该装置以上位机控制器为核心,通过数据采集卡采集AD8302输出的电压值,通过单片机和步进电机驱动器控制步进电机的转动,利用步进电机带动丝杠转动,从而实现声波接收器的运动,以达到对各点相位情况的自动测量;获得数据的同时,将不同位置的AD8302输出的电压值绘制成二维直角坐标图,并保存和输出.实验结果表明:该装置可以直接测量发射信号与接收信号之间的相位差,实现了相位测量的数字化,消除了回程差,提高了测量效率.     

爱因斯坦-德哈斯实验的现代设计

提出并设计了基于爱因斯坦-德哈斯实验的多功能教学实验装置。该实验装置集成了角度传感和磁滞回线测量模块,能够在验证爱因斯坦-德哈斯实验的基础上,进一步测量磁性材料的磁化曲线和磁滞回线。经过实验测试,该装置可以实现教学实验功能,进一步的应用开发可为精密实验测量提供可行的教学科研设备。     

高精度光学对准测量装置的设计

设计了一套光学对准测量装置,该装置主要由面阵CCD相机、光学镜头、图像处理模块、LED红光光源、球面反光镜组成。介绍了测量原理,测量目标采用等腰三角形排列,通过面阵CCD对目标所反射的图像进行采集,由图像处理模块对该图像进行实时处理,能够同时得到X、Y、Z以及旋转角度等四维坐标数据。推导了光斑图像坐标和被测平面距离等计算公式,并进行了对准精度分析。结果表明,该装置位置误差〈1mm,角度误差为0．24°,实现了高精度、自动、快速对准测量。     

“摩擦力器”的设计与应用

 利用“摩擦力器”能直接观察物体在各种状态下图1所受摩擦力的大小和方向,并能测量出两种物体间的滑动摩擦系数,使抽象的摩擦力概念变为更直观、更容易理解,大幅度降低了摩擦力的教学难度。教具“摩擦力器”把摩擦力的传感器和显示器设计在一个箱体内,如图1所示。箱体的上下底板就是摩擦力传感器,它通过小轮(上下各4个)跟箱体相连,可使上下底板相对于箱体左右移动。当底板受到摩擦力(包括静摩擦或滑动摩擦,下同)的作用时,在箱体与底板间的滚动摩擦力远小于滑动摩擦力和静摩擦力可以忽略不计的情况下,连接箱体与底板间的左、右弹簧的形变相同(相同弹簧),合力为零。     

器壁滑动摩擦力对受振颗粒体系中冲击力倍周期分岔过程的影响

颗粒物质由离散的固体颗粒组成, 受到周期性振动时可以表现出复杂的动力学行为. 这些行为往往受众多因素的影响, 如空气阻力和器壁摩擦力等. 针对受振颗粒体系中冲击力的倍周期分岔现象, 通过抽真空或将容器底镂空消除空气阻力, 单独研究器壁滑动摩擦力的影响. 结果表明在仅有器壁摩擦力作用的情况下, 倍周期分岔过程仅受约化振动加速度的控制, 与颗粒的尺寸、颗粒层数及振动频率无关. 将器壁摩擦力处理成一个大小恒定、方向与颗粒和器壁相对速度反向的阻力, 并包含到完全非弹性蹦球模型中, 能够对所观察到的现象给出很好的解释. 通过对倍周期分岔点测量平均值的拟合, 得到器壁滑动摩擦力的大小约为颗粒总重量的10%. 关键词： 颗粒物质 器壁摩擦力 倍周期分岔 冲击力     

自动测定液体密度的实验研究

本文研究并设计了一种可以连续测量液体密度的实验装置。该装置通过微机自动采集数据,直接给出测量结果,可用于原油密度监测等     

一种利用电光效应测量微小转角的新方法

利用线性电光效应发展出一种新的、高准确度的微小转角测量法.根据W.L. She等人提出的线性电光效应耦合波理论,求得出射光强与入射光强比值（即出射率）对入射光方向的依赖曲线,利用该曲线,通过测量出射率可以确定入射光的方向.并根据此原理,设计了一套简单的装置,该装置可以测量出物体微小转角的变化量,同时测量范围及准确度都可通过外加电场和入射光波长加以调节.对此微小转角测量法作了理论分析,在LiNbO3器件上,得到测量范围大于3′,准确度为3.5″的设计结果.     

金属漆颗粒效果测量装置和评价方法的研究

为了测量金属漆颗粒效果,开发了一种测量装置,构建了应用于该测量装置的金属漆颗粒效果评价模型。根据不同的色彩分布和颗粒大小选取了56个金属漆色卡构建测试样本库。用BYKMac采集样本的颗粒参数,进行视觉实验,验证了BYKMac数据的准确性。设计测量装置来获取样本图像信息,使用现有的纹理评价方法处理图像信息并将数据和视觉实验数据进行相关性比较,同时设计适用于该装置的评价方法,得到样本图像的颗粒值。该装置的测量结果与视觉数据和BYKMac数据拟合的相关系数分别为0.8770和0.9329。结果表明,该测量装置和评价方法能有效测量并得到符合人眼感知的金属漆颗粒参数。     

基于磁光调制的光弹性应力快速测量方法

提出了基于磁光调制测量光弹性应力的方法,并设计了包括终端配套软件在内的一体化测量装置.通过贝塞尔函数展开推导应力大小及方向的公式,实验中仅需旋转起偏器一次来确定应力的实际方向,降低了旋转玻璃样品在装置设计上的难度;并利用磁光调制的方式正弦调制入射激光,通过检测光强频谱图精准判断消光位置,保证测量的精准度.实验结果表明,通过此方法测得的应力大小及方向精度高,完成一组测量的速度较快.多组测量数据的离散度较小,约1nm/cm,运用该方法对有应力分布的平板玻璃和受压玻璃进行测量并扫描成像,得到它们的应力分布图像.该方法能够准确、快速和无损地测量光弹性样品任意位置的应力.     

晶体相位延迟量的测量

通过2束平面偏振光的合成推导出椭偏测量的基本原理,给出了用标准1/4波片测量晶体相位延迟量的测量原理.在测量时不必知道待测晶体的具体光轴方位,只需调节标准1/4波片、待测晶体的快(慢)轴与起偏方向平行,然后将晶体逆时针转过45°.测量装置采用了步进电机带动检偏器旋转,使用光电探测器采集数据,经计算机处理,根据数据曲线直接读出待测晶体的相位延迟量.该方法可以方便快捷地测量任意相位延迟.     

闪烁光纤量能器单元模型的宇宙线测试

介绍闪烁光纤量能器单元模型宇宙线测试采用的简易实验装置和测量步骤,以及实验数据的分析处理方法.对来自意大利KLOE的铅–光纤量能器单元模型进行了宇宙线测试,对实验数据进行了分析和修正,给出了该单元模型的时间分辨(252ps)和位置分辨(4.1cm)等参数.     

基于STM32单片机控制的老年人跌倒警报系统

设计一种基于STM32单片机的老年人跌倒提醒装置，本装置由STM32F429BIT6控制器为核心，采用蜂鸣器和陀螺仪作为警报装置，通过GPS定位和通信模块将位置短信传输给用户子女。本装置使用的陀螺仪为三轴加速度传感器，通过对比测量的人体倾斜角度与设定阈值来判断老年人是否有跌倒行为，若判断有跌倒行为即通过STM32拉高对应引脚电平，蜂鸣器接受命令开始警报，同时GPS模块抓取用户实时位置发送给ATK-IDM750C模块，利用AT指令向用户子女发送包含老年人详细位置的短信。此系统帮助保护老年人人身安全，且安全高效、数据可靠、便捷准确，大大地提高了老年人跌倒后的营救效率，能有效保障老年人人身安全。     

基于QNX SDP的机载测量数据采集系统

航空机载测量数据采集是一种长时间、高效率数据采集过程,需要完成机载任务单元多通道数据的不间断采集,传统的机载测量数据采集系统需要进行多次断电和重新上电工作,不能丢失通电条件下保存的数据,一旦机载任务单元通道突然断电,导致通电条件下数据大量丢失,无法完成机载测量数据的准确采集;设计了一种基于QNX SDP的机载测量数据采集系统,分析了系统硬件数字电路和模拟电路的抗干扰设计,系统软件由采集初始化模块、数据采集模块以及QNX SDP系统时钟定时模块构成,3个模块通过QNX SDP进程管理器基于优先级进行合理调控,分析了基于QNX SDP的PWU人机界面模块组成和主要实现的任务,实现了用户和系统的实时机载测量数据交互;实验结果说明,所设计系统可实现ARINC429机载测量数据的有效采集,并给出ARINC429数据波形图,该系统具有较低的花费、较高的采集效率和精度,在机载测量数据实时采集应用中具有较好的通用性和扩展性。     

μ子寿命测量实验

根据粒子的平均寿命测量原理,采用大面积塑料闪烁探测器和可编程逻辑器件设计了宇宙线μ子寿命测量的实验教学装置,使用该装置可实现对宇宙μ子寿命的直接测量.通过该实验,可使学生对高能物理理论、高能粒子探测器、高能粒子探测技术和数据获取、处理有整体的理解和认识.本文从实验教学内容和教学方法上对μ子寿命测量实验进行了探讨.     

基于“Sellmeier公式的光波波长测量”探究性实验设计

设计了基于Sellmeier公式的光波波长测量装置,该装置以起偏器、旋光片、沃拉斯顿棱镜为核心光学器件,结合"光电探测器"和LabVIEW实验程序,实现通过"相对光强",对单色光波长进行较为快速和准确的测量。     

污垢热阻动态模拟自动监测装置及其应用

根据传热学基本原理,建立了污垢热阻动态监测模型,并据以开发了可以实时自动测量动态污垢热阻或阻垢率的实验装置。并用该装置评价了几种电磁水处理器的除垢效果。测量结果表明该装置的实用性。本文介绍了该装置的基本原理,主要结构、功能及其对电磁式水处理器的监测结果及该装置的应用前景。     

摩擦力实验的改进

1引言 　　摩擦力是力学教学的难点和重点之一,通常的摩擦力演示实验是用弹簧测力计直接拉木块或其他物体进行.这种方法演示易出现弹簧测力计抖动、偏斜、不水平,由于刻度小造成可见度小,不便讲解,学生从演示中收获很小.鉴于这种情况我们自制了一套摩擦力实验装置,该装置克服了以上不足,可在动态下测得一个比较稳定的滑动摩擦力数值,并使实验数据放大,读数暂留,可见度增大,便于课堂讲解.……     

液体气化热实验研究

设计了气化热量热器本体,该装置测量压力可达6 MPa,温度范围233~400 K。建立了绝热量热气化热实验系统,利用该系统对制冷剂R134a及制冷剂R600a的气化热数据进行了测量,温度范围分别为284.88~340.95 K和281.71~335.48 K,测量结果与NIST相比最大相对偏差为-2.29%,平均相对偏差小于±1%。