CN202453517U - 一种重力加速度测量仪 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种重力加速度测量仪，涉及测量仪器领域，为提高测量精度的问题而设计。重力加速度测量仪，包括：底座；主支架，设置在所述底座上；小球释放装置，设置在所述主支架的顶部；刻度尺，竖直设置在所述主支架上；光电开关支架，设置在所述主支架上；光电开关，设置在所述光电开关支架上，用于对小球的下落时间进行计时；控制装置，与所述小球释放装置和所述光电开关电连接。本实用新型适用于对重力加速度的测量试验中。

Description

一种重力加速度测量仪
技术领域
本实用新型涉及一种测量仪器，尤其涉及一种测量重力加速度的仪器。
背景技术
目前，测量重力加速度的方法主要有单摆法和自由落体法。在单摆法中，要求忽略细线的质量，线长与小球直径之比远大于1，视小球为质点，摆角不超过5°；在自由落体法中，小球释放前是用电磁铁通电后吸住的，在断电的瞬间，电磁铁有剩磁，小球通过光电门时，往往不是小球的质心遮光计时，另外还需要手工计算，这些因素都会影响重力加速度的测量。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种具有较高测量精度的重力加速度测量仪。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种重力加速度测量仪，包括：
底座；
主支架，设置在所述底座上；
小球释放装置，设置在所述主支架的顶部；
刻度尺，竖直设置在所述主支架上；
光电开关支架，设置在所述主支架上；
光电开关，设置在所述光电开关支架上，用于对小球的下落时间进行计时；
控制装置，与所述小球释放装置和所述光电开关电连接。
进一步地，所述小球释放装置包括：
小球释放孔；
支撑触头，通过传动装置与电机相连，所述支撑触头可伸入或退出所述小球释放孔控制小球的释放。
其中，所述控制装置包括：单片机主控电路和与所述单片机主控电路相连的电源电路；以及与所述单片机主控电路和电源电路分别相连的释放小球控制电路、小球检测电路和显示器。
进一步地，所述控制装置还包括：与所述单片机主控电路和电源电路分别相连的报警电路，用于检测到下落的小球时发出报警信号。
所述电源电路包括：电源变压器，与所述电源变压器相连的整流电路，与所述整流电路相连的滤波电路，以及与所述滤波电路相连的稳压电路。
进一步的，在所述底座上设有小球接收装置。
与现有技术相比，本实用新型重力加速度测量仪，采用光电开关对小球的下落时间进行计时，减小了小球经过光电门时因偏心带来的时间测量误差，从而使得测量结果具有较高的测量精度。
附图说明
图1为本实用新型重力加速度测量仪的立体结构示意图；
图2为图1所示重力加速度测量仪中控制装置的结构框图；
图3为图2所示控制装置中的单片机主控电路原理图；
图4为图2所示控制装置中的电源电路原理图；
图5为图2所示控制装置中的释放小球控制电路原理图；
图6为图2所示控制装置中的小球检测电路原理图；
图7为图2所示控制装置中的报警电路原理图。
具体实施方式
本实用新型旨在提供一种具有较高测量精度的重力加速度测量仪。下面结合附图对本实用新型做详细说明。
参看图1所示，本实用新型重力加速度测量仪，包括：
底座1；
主支架2，设置在所述底座1上；
小球释放装置3，设置在所述主支架2的顶部；
刻度尺4，竖直设置在所述主支架2上；
光电开关支架5，设置在所述主支架2上；
光电开关6，设置在所述光电开关支架5上，用于对小球的下落时间进行计时；
控制装置7，与所述小球释放装置3和所述光电开关6电连接。
本实用新型重力加速度测量仪，采用光电开关对小球的下落时间进行计时，减小了小球经过光电门时因偏心带来的时间测量误差，从而使得测量结果具有较高的测量精度。
进一步地，所述小球释放装置3包括：
小球释放孔8；
支撑触头9，通过传动装置10与电机11相连，所述支撑触头可伸入或退出所述小球释放孔控制小球的释放。
这样能够减小小球释放装置对测量结果的影响。克服了传统自由落体测重力加速度试验仪中剩磁对测量结果的影响。
进一步地，在所述底座上设有小球接收装置12，方便对下落小球的接收。
进一步地，在所述底座上设有水平仪。
参看图2所示，进一步地，所述控制装置7包括：单片机主控电路71和与所述单片机主控电路相连的电源电路72；以及
与所述单片机主控电路和电源电路分别相连的释放小球控制电路73、小球检测电路74和显示器75。
图3为单片机主控电路原理图。本实施例中，所述单片机采用AT89S52。用单片机AT89S52完成数据的处理、存储、显示等操作，实现了测量的智能化，避免了繁琐的手工计算。
图4为电源电路原理图。所述电源电路包括：电源变压器，与所述电源变压器相连的整流电路，与所述整流电路相连的滤波电路，以及与所述滤波电路相连的稳压电路。
220V的交流电压经9V的电源变压器变为所需要的电压值；经过整流电路将交流电压变为合适的直流电压给电磁铁供电；然后通过滤波、稳压电路输出+5V的稳定电压，给单片机AT89S52、液晶屏、光电开关、报警电路供电。
图5为释放小球控制电路原理图。按下开始按键，单片机AT89S52发出信号使继电器吸合，电机开始转动，从而抽动支撑触头9释放小球。
图6为小球检测电路原理图；小球在自由下落的过程中，小球的底部经过光电开关时，光电开关开始工作，其输出端输出低电平，并送入单片机，停止计时。
参看图2所示，进一步地，所述控制装置7还包括：与所述单片机主控电路和电源电路分别相连的报警电路76，用于检测到下落的小球时发出报警信号。保证了测量数据的可靠性，进一步提高了测量精度。
图7为报警电路原理图；当小球自由下落时，若被光电开关检测到，则报警电路工作发出数据有效的信号。
整个系统的主程序流程为，首先按要求调整好所下落的距离并通过键盘输入单片机，按开始键进行一次测量，然后重新调整下落距离并输入单片机，启动第二次测量，直到完成5次测量，最后单片机自动完成所有的计算，并将结果显示在显示器上。
采用本实用新型重力加速度测量仪进行重力加速度测量的方法包括如下步骤：
(1)调节底座上的水平调节螺丝钉，使水平仪中的气泡处于水平仪的中间位置，此时支撑架便处于垂直状态。
(2)将小球放在释放装置圆孔内，调节光电开关支架的位置。
(3)接通电源，输入小球自由下落的距离h。
(4)打开小球释放按钮，小球自由下落，液晶屏显示此次测量重力加速度数值。
(5)重复步骤(2)、(3)、(4)，测量五次。
(6)由单片机AT89S52完成较精确的计时、计算、存储以及数据处理等一系列工作，按相应的功能按钮，从显示器获取相应的数据。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种重力加速度测量仪，其特征在于，包括：
底座；
主支架，设置在所述底座上；
小球释放装置，设置在所述主支架的顶部；
刻度尺，竖直设置在所述主支架上；
光电开关支架，设置在所述主支架上；
光电开关，设置在所述光电开关支架上，用于对小球的下落时间进行计时；
控制装置，与所述小球释放装置和所述光电开关电连接。
2.根据权利要求1所述的重力加速度测量仪，其特征在于，所述小球释放装置包括：
小球释放孔；
支撑触头，通过传动装置与电机相连，所述支撑触头可伸入或退出所述小球释放孔控制小球的释放。
3.根据权利要求2所述的重力加速度测量仪，其特征在于，所述控制装置包括：单片机主控电路和与所述单片机主控电路相连的电源电路；以及
与所述单片机主控电路和电源电路分别相连的释放小球控制电路、小球检测电路和显示器。
4.根据权利要求3所述的重力加速度测量仪，其特征在于，所述控制装置还包括：与所述单片机主控电路和电源电路分别相连的报警电路，用于检测到下落的小球时发出报警信号。
5.根据权利要求3或4所述的重力加速度测量仪，其特征在于，所述电源电路包括：电源变压器，与所述电源变压器相连的整流电路，与所述整流电路相连的滤波电路，以及与所述滤波电路相连的稳压电路。
6.根据权利要求1所述的重力加速度测量仪，其特征在于，在所述底座上设有小球接收装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105204082A (zh) * 2015-10-07 2015-12-30 谭成忠 一压电式重力仪
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