CN202947835U - 一种三线摆摆角和周期测定仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种三线摆摆角和周期测定仪，其包括红外发射器、计时单元、红外接收器、微控制器，交直流转换电源、水平挡板和竖直挡板。在三线摆的下圆盘与三根悬线的三个连接支点处分别安装有红外发射器和红外接收器构成的三个光电门，安装在三线摆的下圆盘任意切点处的水平挡板和光电门的中心截面在同一水平面上。安装在三线摆的下摆盘任意对称切点处的两个竖直挡板还分别对应有红外发射器和红外接收器构成的两个光电门。本实用新型的三线摆摆角和周期的测定仪可在三线摆法中判断圆盘是否做扭摆运动，同时能够测量扭摆周期，测量精确，误差较小，能够使实验结果更加准确，是一种专用的高精度扭摆周期测量装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种三线摆摆角和周期测定仪，属于物理试验测量技术领域。
背景技术
测定刚体转动惯量的方法有多种，三线扭摆法就是其中之一。大学物理实验在处理这个问题时大多认为摆角较小时可作为谐振动，给出谐振动周期，从而求出刚体的转动惯量．可是学生在具体实验时经常使悬盘转动角度超过规定的限度，三线摆处于非谐振动周期，没有做实验要求的扭摆运动，此时测出的扭摆周期误差较大，使测出的数据与实际有较大偏差，偏离谐振动较远，则摆角对三线扭摆周期的影响较大，不能再认为其做谐振动，应使下圆盘停摆，重新旋转圆盘，达到理想的扭摆运动。
此外，三线摆法采用秒表测量扭摆周期，它的最小计时单位为0.1s,秒表由人手动来操作计时，这样会引起误差，虽然误差因人而异，最低的也在0.1s左右，有些误差会更大，测量不是很准确。为了有更高的测量精度，采用数字式的毫秒计时器能使测量精度达到0.001s，而且没有人为的误差大，测量精确度高，能够很大程度的减小实验误差。
实用新型内容
为了解决背景技术中的不足，本实用新型提供了一种三线摆摆角和周期测定仪，该三线摆摆角和周期测定仪可在三线摆法中判断圆盘是否做扭摆运动，同时能够测量扭摆周期，测量精确，误差较小，能够使实验结果更加准确，是一种专用的高精度扭摆周期测量装置。
实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种三线摆摆角和周期的测定仪，其包括红外发射器、计时单元、红外接收器、微控制器、交直流转换电源、水平挡板和竖直挡板；在三线摆的下圆盘与三根悬线的三个连接支点处分别安装有红外发射器和红外接收器构成的三个光电门，安装在三线摆的下圆盘任意切点处的水平挡板和光电门的中心截面在同一水平面上；下圆盘扭摆的过程中，如果水平挡板触及光电门的红外发射器或红外接收器，则测定仪给出警告；安装在三线摆的下摆盘任意对称切点处的两个竖直挡板还分别对应有红外发射器和红外接收器构成的两个光电门，下圆盘谐振动时，竖直挡板周期性的通过光电门，通过计时装置计时，此外，每次遮挡红外接收器产生一次脉冲，经过微控制器处理，通过液晶屏显示出来。
优选地，如果水平挡板触及光电门的红外发射器和红外接收器，则测量仪通过警示灯和提示声音给出警告。
优选地，所述计时装置为数字式毫秒计时器。
本实用新型的三线摆摆角和周期的测量仪，其主要工作过程为首先接通电源，预先设定扭摆的次数；旋转旋钮，上圆盘旋开一定角度，带动下圆盘做简谐振动；横向的挡板做简谐振动过程中并不触及所在的光电门，留有一定的裕度，在非简谐振动的情况下，下圆盘带有一定的单摆运动，在悬线与下圆盘连接支点所在的直径处摆动幅度最大，在不确定朝哪个方向摆动时，三个连接支点所在的直径安装三个光电门。在非简谐振动时，挡板触及光电门发出警告，重新停止下圆盘，旋转旋钮，直到下圆盘做简谐振动，竖向的挡板周期性触及光电门，传给微控制单元，经过处理，由液晶屏显示出来，时间和次数都被记录，方便我们测量，减小了实验误差。
附图说明
图1为三线摆摆角和周期测定仪的结构示意图；
图2为三线摆摆角和周期测定仪前面板示意图；
图3为三线摆摆角和周期测定仪后面板示意图；
图4为三线摆摆角和周期测定仪的电路原理框图；
图中附图标记分别代表：1.旋钮，2.横梁，3.紧锁钮，4.上圆盘，5.悬线，6.光电门，7.下圆盘，8.挡片，9.导线，10.显示器，11.开关按钮，12.液晶屏，13.查询按钮，14.警示灯，15.提示声音，复位按钮16，17.接口，18.插座，19.电源指示灯，20.承物架。
具体实施方式
一种三线摆摆角和周期的测量仪，其包括红外发射器、计时单元、红外接收器、微控制器，交直流转换电源、水平挡板和竖直挡板。在三线摆的下圆盘与三根悬线的三个连接支点处安装有红外发射器和红外接收器构成的三个光电门，安装在三线摆的下圆盘任意切点处的水平挡板和光电门的中心截面在同一水平面上。下圆盘扭摆的过程中，如果水平挡板触及光电门的红外发射器或红外接收器，则测量仪通过警示灯和提示声音给出警告。安装在三线摆的下摆盘任意对称切点处的两个竖直挡板还分别对应有红外发射器和红外接收器构成的两个光电门，下圆盘谐振动时，竖直挡板周期性的通过光电门，通过计时装置计时，此外，每次遮挡红外接收器产生一次脉冲，经过微控制器处理，通过液晶屏显示出来。
如图4所示，红外发射器与红外接收器的输出信号连接至ARM控制单元，ARM控制单元包括发声控制单元、液晶显示电路、存储单元电路和开关复位电路，当水平挡板触及光电门的红外发射器或红外接收器时，ARM控制单元使发声控制单元工作，当竖向挡板周期性的通过光电门时，ARM控制单元使存储单元电路工作。
转动旋钮1，上圆盘4固定不动，下圆盘7绕中心轴做扭摆运动，通过支点所在直径的三个光电门6，判断下圆盘7是否做谐振动，警示灯14和提示声音15提示下圆盘的运动状况。在谐振动的情况下，在对称的任意切点处安置竖向挡板8，让其周期性的通过光电门6，记录通过的次数和时间，在显示器10上，查询按钮13查看数据和液晶屏12显示。
本实用新型结构简单，能够判断圆盘是否在做扭摆运动，同时也能够测量其扭摆周期，测量更加精确，具有较高的使用价值。
Claims (3)
1.一种三线摆摆角和周期测定仪，其特征在于，包括红外发射器、计时单元、红外接收器、微控制器、交直流转换电源、水平挡板和竖直挡板；在三线摆的下圆盘与三根悬线的三个连接支点处分别安装有红外发射器和红外接收器构成的三个光电门，安装在三线摆的下圆盘任意切点处的水平挡板和光电门的中心截面在同一水平面上；下圆盘扭摆的过程中，如果水平挡板触及光电门的红外发射器或红外接收器，则测定仪给出警告；安装在三线摆的下摆盘任意对称切点处的两个竖直挡板还分别对应有红外发射器和红外接收器构成的两个光电门，下圆盘谐振动时，竖直挡板周期性的通过光电门，通过计时装置计时，此外，每次遮挡红外接收器产生一次脉冲，经过微控制器处理，通过液晶屏显示出来。
2.根据权利要求1所述的三线摆摆角和周期测定仪，其特征在于，其中如果水平挡板触及光电门的红外发射器或红外接收器，则测量仪通过警示灯和提示声音给出警告。
3.根据权利要求1或2所述的三线摆摆角和周期测定仪，其特征在于，其中所述计时装置为数字式毫秒计时器。
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