專利名稱：一種三線擺擺角和周期測定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種三線擺擺角和周期測定儀，屬于物理試驗測量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
測定剛體轉(zhuǎn)動慣量的方法有多種，三線扭擺法就是其中之一。大學(xué)物理實驗在處理這個問題時大多認(rèn)為擺角較小時可作為諧振動，給出諧振動周期，從而求出剛體的轉(zhuǎn)動慣量.可是學(xué)生在具體實驗時經(jīng)常使懸盤轉(zhuǎn)動角度超過規(guī)定的限度，三線擺處于非諧振動周期，沒有做實驗要求的扭擺運動，此時測出的扭擺周期誤差較大，使測出的數(shù)據(jù)與實際有較大偏差，偏離諧振動較 遠(yuǎn)，則擺角對三線扭擺周期的影響較大，不能再認(rèn)為其做諧振動，應(yīng)使下圓盤停擺，重新旋轉(zhuǎn)圓盤，達(dá)到理想的扭擺運動。此外，三線擺法采用秒表測量扭擺周期，它的最小計時單位為0.1s,秒表由人手動來操作計時，這樣會引起誤差，雖然誤差因人而異，最低的也在0.1s左右，有些誤差會更大，測量不是很準(zhǔn)確。為了有更高的測量精度，采用數(shù)字式的毫秒計時器能使測量精度達(dá)到
0.001s，而且沒有人為的誤差大，測量精確度高，能夠很大程度的減小實驗誤差。

實用新型內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中的不足，本實用新型提供了一種三線擺擺角和周期測定儀，該三線擺擺角和周期測定儀可在三線擺法中判斷圓盤是否做扭擺運動，同時能夠測量扭擺周期，測量精確，誤差較小，能夠使實驗結(jié)果更加準(zhǔn)確，是一種專用的高精度扭擺周期測量 裝直。實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種三線擺擺角和周期的測定儀，其包括紅外發(fā)射器、計時單元、紅外接收器、微控制器、交直流轉(zhuǎn)換電源、水平擋板和豎直擋板；在三線擺的下圓盤與三根懸線的三個連接支點處分別安裝有紅外發(fā)射器和紅外接收器構(gòu)成的三個光電門，安裝在三線擺的下圓盤任意切點處的水平擋板和光電門的中心截面在同一水平面上；下圓盤扭擺的過程中，如果水平擋板觸及光電門的紅外發(fā)射器或紅外接收器，則測定儀給出警告；安裝在三線擺的下擺盤任意對稱切點處的兩個豎直擋板還分別對應(yīng)有紅外發(fā)射器和紅外接收器構(gòu)成的兩個光電門，下圓盤諧振動時，豎直擋板周期性的通過光電門，通過計時裝置計時，此外，每次遮擋紅外接收器產(chǎn)生一次脈沖，經(jīng)過微控制器處理，通過液晶屏顯示出來。優(yōu)選地，如果水平擋板觸及光電門的紅外發(fā)射器和紅外接收器，則測量儀通過警示燈和提示聲音給出警告。優(yōu)選地，所述計時裝置為數(shù)字式毫秒計時器。本實用新型的三線擺擺角和周期的測量儀，其主要工作過程為首先接通電源，預(yù)先設(shè)定扭擺的次數(shù)；旋轉(zhuǎn)旋鈕，上圓盤旋開一定角度，帶動下圓盤做簡諧振動；橫向的擋板做簡諧振動過程中并不觸及所在的光電門，留有一定的裕度，在非簡諧振動的情況下，下圓盤帶有一定的單擺運動，在懸線與下圓盤連接支點所在的直徑處擺動幅度最大，在不確定朝哪個方向擺動時，三個連接支點所在的直徑安裝三個光電門。在非簡諧振動時，擋板觸及光電門發(fā)出警告，重新停止下圓盤，旋轉(zhuǎn)旋鈕，直到下圓盤做簡諧振動，豎向的擋板周期性觸及光電門，傳給微控制單元，經(jīng)過處理，由液晶屏顯示出來，時間和次數(shù)都被記錄，方便我們測量，減小了實驗誤差。

圖1為三線擺擺角和周期測定儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為三線擺擺角和周期測定儀前面板示意圖；圖3為三線擺擺角和周期測定儀后面板示意圖；圖4為三線擺擺角和周期測定儀的電路原理框圖；圖中附圖標(biāo)記分別代表:1.旋鈕，2.橫梁，3.緊鎖鈕，4.上圓盤，5.懸線，6.光電門，7.下圓盤，8.擋片，9.導(dǎo)線，10.顯示器，11.開關(guān)按鈕，12.液晶屏，13.查詢按鈕，14.警示燈，15.提示聲音，復(fù)位按鈕16，17.接口，18.插座，19.電源指示燈，20.承物架。
具體實施方式
一種三線擺擺角和周期的測量儀，其包括紅外發(fā)射器、計時單元、紅外接收器、微控制器，交直流轉(zhuǎn)換電源、水平擋板和豎直擋板。在三線擺的下圓盤與三根懸線的三個連接支點處安裝有紅外發(fā)射器和紅外接收器構(gòu)成的三個光電門，安裝在三線擺的下圓盤任意切點處的水平擋板和光電門的中心截面在同一水平面上。下圓盤扭擺的過程中，如果水平擋板觸及光電門的紅外發(fā)射器或紅外接收器，則測量儀通過警示燈和提示聲音給出警告。安裝在三線擺的下擺盤任意對稱切點處的兩個豎直擋板還分別對應(yīng)有紅外發(fā)射器和紅外接收器構(gòu)成的兩個光電門，下圓盤諧振動時，豎直擋板周期性的通過光電門，通過計時裝置計時，此外，每次遮擋紅外接收器產(chǎn)生一次脈沖，經(jīng)過微控制器處理，通過液晶屏顯示出來。如圖4所示，紅外發(fā)射器與紅外接收器的輸出信號連接至ARM控制單元，ARM控制單元包括發(fā)聲控制單元、液晶顯示電路、存儲單元電路和開關(guān)復(fù)位電路，當(dāng)水平擋板觸及光電門的紅外發(fā)射器或紅外接收器時，ARM控制單元使發(fā)聲控制單元工作，當(dāng)豎向擋板周期性的通過光電門時，ARM控制單元使存儲單元電路工作。轉(zhuǎn)動旋鈕1，上圓盤4固定不動，下圓盤7繞中心軸做扭擺運動，通過支點所在直徑的三個光電門6，判斷下圓盤7是否做諧振動，警示燈14和提示聲音15提示下圓盤的運動狀況。在諧振動的情況下，在對稱的任意切點處安置豎向擋板8，讓其周期性的通過光電門6，記錄通過的次數(shù)和時間，在顯示器10上，查詢按鈕13查看數(shù)據(jù)和液晶屏12顯示。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，能夠判斷圓盤是否在做扭擺運動，同時也能夠測量其扭擺周期，測量更加精確，具有較高的使用價值。
權(quán)利要求1.一種三線擺擺角和周期測定儀，其特征在于，包括紅外發(fā)射器、計時單元、紅外接收器、微控制器、交直流轉(zhuǎn)換電源、水平擋板和豎直擋板；在三線擺的下圓盤與三根懸線的三個連接支點處分別安裝有紅外發(fā)射器和紅外接收器構(gòu)成的三個光電門，安裝在三線擺的下圓盤任意切點處的水平擋板和光電門的中心截面在同一水平面上；下圓盤扭擺的過程中，如果水平擋板觸及光電門的紅外發(fā)射器或紅外接收器，則測定儀給出警告；安裝在三線擺的下擺盤任意對稱切點處的兩個豎直擋板還分別對應(yīng)有紅外發(fā)射器和紅外接收器構(gòu)成的兩個光電門，下圓盤諧振動時，豎直擋板周期性的通過光電門，通過計時裝置計時，此外，每次遮擋紅外接收器產(chǎn)生一次脈沖，經(jīng)過微控制器處理，通過液晶屏顯示出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三線擺擺角和周期測定儀，其特征在于，其中如果水平擋板觸及光電門的紅外發(fā)射器或紅外接收器，則測量儀通過警示燈和提示聲音給出警告。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三線擺擺角和周期測定儀，其特征在于，其中所述計時裝置為數(shù)字式毫秒計時器。
專利摘要本實用新型涉及一種三線擺擺角和周期測定儀，其包括紅外發(fā)射器、計時單元、紅外接收器、微控制器，交直流轉(zhuǎn)換電源、水平擋板和豎直擋板。在三線擺的下圓盤與三根懸線的三個連接支點處分別安裝有紅外發(fā)射器和紅外接收器構(gòu)成的三個光電門，安裝在三線擺的下圓盤任意切點處的水平擋板和光電門的中心截面在同一水平面上。安裝在三線擺的下擺盤任意對稱切點處的兩個豎直擋板還分別對應(yīng)有紅外發(fā)射器和紅外接收器構(gòu)成的兩個光電門。本實用新型的三線擺擺角和周期的測定儀可在三線擺法中判斷圓盤是否做扭擺運動，同時能夠測量扭擺周期，測量精確，誤差較小，能夠使實驗結(jié)果更加準(zhǔn)確，是一種專用的高精度扭擺周期測量裝置。
文檔編號G09B23/10GK202947835SQ20122070393
公開日2013年5月22日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者李偉, 王啟銀, 賈媛 申請人:山西省電力公司大同供電分公司, 國家電網(wǎng)公司