CN215730435U - 一种速度与加速度测量的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种速度与加速度测量的实验装置，包括气泵导轨、前支脚、后支脚、第一光电门、第二光电门、第一激光测距仪、第二激光测距仪、连杆、转轴、与气泵导轨侧面固定连接的光电门滑轨；第一激光测距仪通过连杆与第一光电门远离第二光电门的侧壁固定连接，第一激光测距仪靠近第二光电门的侧壁与第一光电门远离第二光电门的侧壁在空间上错位平齐；第二激光测距仪通过转轴与第二光电门转动连接；转轴轴心到第二激光测距仪激光发射器的距离与到第二光电门靠近第一光电门侧壁的距离相等。本实用新型公开的速度与加速度测量的实验装置，既能够容易的将气泵导轨调至水平状态，又能测量两个光电门之间的距离，且误差较小。

Description

一种速度与加速度测量的实验装置

技术领域

本实用新型涉及物理实验装置，尤其涉及一种速度与加速度测量的实验装置。

背景技术

目前，在物理实验速度与加速度的测量过程中，要求实验装置中的气泵导轨处于水平和倾斜两个状态下测量，在现有技术中，一般采用多次推动滑块，测量其在气泵导轨上滑动经过两个光电门的时间，理想状态下经过两个光电门的时间应该相同，在现实实验状态下误差若不超过1％，则认为该气泵导轨为水平状态；在上述实验中，要求两个光电门在不同间距的条件下测量滑块的速度，现有技术中常采用量尺进行间距测量，也会存在较大误差。上述现有技术中，气泵导轨的水平度、两个光电门间距的误差较大，并且实验准备过程的气泵导轨水平调节的步骤繁琐。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种速度与加速度测量的实验装置，旨在解决现有实验装置在准备过程的气泵导轨调平步骤繁琐、水平度和间距测量的误差较大导致实验结果不准确等问题。

本实用新型采取以下技术方案实现上述目的：

一种速度与加速度测量的实验装置，包括气泵导轨、前支脚、后支脚、第一光电门、第二光电门、第一激光测距仪、第二激光测距仪、连杆、转轴、与气泵导轨侧面固定连接的光电门滑轨；

其中，所述前支脚和后支脚的一端分别通过螺纹连接至气泵导轨的前后两端的下壁，另一端均与试验台的顶面抵接；

所述第一光电门和第二光电门均与光电门滑轨滑动连接，所述光电门滑轨与气泵导轨的轴向平行；

所述第一激光测距仪通过连杆与第一光电门远离第二光电门的侧壁固定连接，所述第一激光测距仪靠近第二光电门的侧壁与第一光电门远离第二光电门的侧壁在空间上错位平齐；

所述第二激光测距仪通过转轴与第二光电门转动连接，所述第一激光测距仪与第二激光测距仪在竖直状态下的激光发射器高度相等；

所述转轴轴心到第二激光测距仪激光发射器的距离，与到第二光电门靠近第一光电门侧壁的距离相等。

本技术方案在气泵导轨的调平步骤中，将第一光电门、第二光电门、第一激光测距仪、第二激光测距仪与显示屏连接，并接通电源，调节第一光电门和第二光电门在光电门滑轨上的位置，第一激光测距仪用于测量该激光发生器到实验台的距离，第二激光测距仪用于测量该激光发生器到实验台的距离，两个激光测距仪均处于竖直状态，通过显示屏的测距仪读数调节前支脚或后支脚至气泵导轨水平；

在速度和及速度的测量过程中，需要多次测量两个光电门的轴线间距，两个光电门轴线间距的测量步骤是将第二激光测距仪绕转轴的轴线转动至水平状态，此时第二激光测距仪测量的读数为到第一激光测距仪的距离，又由于第一激光测距仪的侧壁与第一光电门远离第二光电门的侧壁在空间上错位平齐，转轴轴心到第二激光测距仪激光发射器的距离与到第二光电门靠近第一光电门侧壁的距离相等(即第二激光测距仪的激光发生器与第二光电门靠近第一光电门的侧壁在空间上错位平齐)，故此时第二激光测距仪的读数为第一光电门和第二光电门的轴线间距。

其进一步的技术方案为，转轴的一端通过轴承与第二光电门转动连接，另一端与第二激光测距仪固定连接。

其进一步的技术方案为，第二光电门还设有第一限位挡板和第二限位挡板，所述第一限位挡板和第二限位挡板分别与位于竖直状态和水平状态下第二激光测距仪侧壁抵接。本技术方案能够方便使用者找到第二激光测距仪的两个使用位置。

其进一步的技术方案为，第二激光测距仪与第一限位挡板和第二限位挡板分别设有相配合的磁吸结构。本技术方案的磁吸结构能够使第二激光测距仪固定在两个使用位置。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的一种速度与加速度测量的实验装置，通过两个激光测距仪，既能够容易的将气泵导轨调至水平状态，又能测量两个光电门之间的距离，且误差较小，实验结果准确。

附图说明

图1为：本实用新型所述的实验装置结构示意图。

图2为：图1中A部分的放大示意图。

图3为：图1的右视图。

图4为：图1的左视图。

图中：

1、气泵导轨；10、显示屏；11、光电门滑轨；21、前支脚；22、后支脚；31、第一光电门；32、第二光电门；41、第一激光测距仪；42、第二激光测距仪；51、连杆；52、转轴；61、第一挡板；62、第二挡板。

具体实施方式

下面结合附图1至图4对本实用新型进行详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1至4所示，本实施方式提供一种速度与加速度测量的实验装置，包括气泵导轨1、前支脚21、后支脚22、第一光电门31、第二光电门32、第一激光测距仪41、第二激光测距仪42、连杆51、转轴52、与气泵导轨1侧面固定连接的光电门滑轨11；其中，所述前支脚21和后支脚22的一端分别通过螺纹连接至气泵导轨1的前后两端的下壁，另一端均与试验台的顶面抵接，具体的，本实施方式中，前支脚21和后支脚22均为两个，呈矩形分布，在其他实施方式中还可以分别为一个和两个，成三角形分布；

所述第一光电门31和第二光电门32均与光电门滑轨11滑动连接，所述光电门滑轨11与气泵导轨1的轴向平行，具体的，第一光电门31和第二光电门32均设有与光电滑轨11外环相配合的孔，上述孔的内径略大于与光电门滑轨11的外径，在其他实施方式中还可以采用与光电门滑轨11配合滑轮等实现滑动连接；所述第一激光测距仪41通过连杆51与第一光电门31远离第二光电门32的侧壁固定连接，所述第一激光测距仪41靠近第二光电门32的侧壁与第一光电门31远离第二光电门32的侧壁在空间上错位平齐(第一激光测距仪41靠近第二光电门32的侧壁在第一光电门31上的投影，与第一光电门31远离第二光电门32的侧壁重合)；

所述第二激光测距仪42通过转轴52与第二光电门32转动连接，所述第一激光测距仪41与第二激光测距仪42在竖直状态下的激光发射器高度相等，具体的，转轴52的一端通过轴承与第二光电门32转动连接，另一端与第二激光测距仪42固定连接；所述转轴52轴心到第二激光测距仪42激光发射器的距离，与到第二光电门32靠近第一光电门31侧壁的距离相等；其中，第一激光测距仪41和第二激光测距仪42的高度相等，从而两个激光测距仪测得的数据相等时，表明气泵导轨1与水平设置的试验台平行，即气泵导轨1为水平状态；

如图1至图4所示，第一激光测距仪41靠近第二光电门32的侧壁与第一光电门31远离第二光电门32的侧壁在空间上错位平齐，转轴52轴心到第二激光测距仪42激光发射器的距离与到第二光电门32靠近第一光电门31侧壁的距离相等，表明第二激光测距仪42处于水平状态时，测得的数据为第二激光测距仪42激光发生器到第一激光测距仪41临近一侧侧壁的距离，即第一光电门31和第二光电门32靠近前支脚21一侧侧壁的间距，也就是第一光电门31与第二光电门32的轴线间距，为实验过程中所用的间距数据。

本实施方式中，首先，将第一光电门31、第二光电门32、第一激光测距仪41、第二激光测距仪42与显示屏10连接，并接通电源，其次，进行气泵导轨1调平步骤，调节第一光电门31和第二光电门32在光电门滑轨11上的位置(一般采用测量前后支脚处与实验台间距)，此时第二激光测距仪42处于竖直状态，即用于测量第二激光测距仪42的激光发生器到试验台的距离，第一激光测距仪41始终处于竖直状态，用于测量第一激光测距仪41的激光发生器到实验台的距离，最后，通过显示屏的测距仪读数调节前支脚21或后支脚22至气泵导轨1水平，当第一激光测距仪41测得的数据较小时，调长前支脚21或调短后支脚22，当第一激光测距仪42测得的数据较大时，调短前支脚21或调长后支脚22；

在速度和及速度的测量过程中，需要多次测量第一光电门31和第二光电门32的间距，两个光电门间距的测量步骤是将第二激光测距仪42绕转轴52的轴线转动至水平状态，此时第二激光测距仪42测量的读数为到第一激光测距仪41侧壁的距离，又由于第一激光测距仪41的侧壁与第一光电门31远离第二光电门32的侧壁在空间上错位平齐，转轴52轴心到第二激光测距仪42激光发射器的距离与到第二光电门32靠近第一光电门31侧壁的距离相等(即水平状态下的第二激光测距仪42激光发生器与第二光电门32靠近第一光电门31的侧壁在空间上错位平齐)，故此时第二激光测距仪42的读数为第一光电门31和第二光电门32的轴线间距；在多次测量间距的过程中均需要读取第二激光测距仪42的数据即可。现有的小型激光测距仪尺寸适合实验装置，误差可以做到1pm，测量精度远大于量尺读数和常规的调平方法。

在其他实施方式或实际应用中，上述第二激光测距仪42、转轴52、第二光电门32的具体转动连接结构还可以通过其他方式替代，例如，通过轴套替代轴承，或通过间隙配合加润滑剂的方式等。

另一实施方式，如图1至图3所示，在上述实施方式基础上，第二光电门32还设有第一限位挡板61和第二限位挡板62，所述第一限位挡板61和第二限位挡板62分别与位于竖直状态和水平状态下第二激光测距仪42侧壁抵接，即第一挡板61用于标记第二激光测距仪42处于竖直状态的位置(用于气泵导轨1的调平)，与第二激光测距仪42远离第一光电门31的侧壁抵接，第二挡板62用于标记第二激光测距仪42处于水平状态的位置(用于测量两个光电门的轴线间距)，与第二激光测距仪42靠近第一光电门31的侧壁抵接，能够方便使用者找到第二激光测距仪的两个使用位置。

又一实施方式，在上述实施方式基础上，第二激光测距仪42与第一限位挡板61和第二限位挡板62分别设有相配合的磁吸结构，能够使第二激光测距仪42固定在两个使用位置，即竖直状态和水平状态。

本实用新型提供的一种速度与加速度测量的实验装置，通过第一激光测距仪41和第二激光测距仪42，既能够容易的将气泵导轨1调至水平状态，又能测量两个光电门之间的距离，且误差较小，实验结果准确。

Claims (4)

1.一种速度与加速度测量的实验装置，其特征在于，包括气泵导轨(1)、前支脚(21)、后支脚(22)、第一光电门(31)、第二光电门(32)、第一激光测距仪(41)、第二激光测距仪(42)、连杆(51)、转轴(52)、与气泵导轨(1)侧面固定连接的光电门滑轨(11)；

其中，所述前支脚(21)和后支脚(22)的一端分别通过螺纹连接至气泵导轨(1)的前后两端的下壁，另一端均与试验台的顶面抵接；

所述第一光电门(31)和第二光电门(32)均与光电门滑轨(11)滑动连接，所述光电门滑轨(11)与气泵导轨(1)的轴向平行；

所述第一激光测距仪(41)通过连杆(51)与第一光电门(31)远离第二光电门(32)的侧壁固定连接，所述第一激光测距仪(41)靠近第二光电门(32)的侧壁与第一光电门(31)远离第二光电门(32)的侧壁在空间上错位平齐；

所述第二激光测距仪(42)通过转轴(52)与第二光电门(32)转动连接，所述第一激光测距仪(41)与第二激光测距仪(42)在竖直状态下的激光发射器高度相等；

所述转轴(52)轴心到第二激光测距仪(42)激光发射器的距离，与到第二光电门(32)靠近第一光电门(31)侧壁的距离相等。

2.根据权利要求1所述的一种速度与加速度测量的实验装置，其特征在于，所述转轴(52)的一端通过轴承与第二光电门(32)转动连接，另一端与第二激光测距仪(42)固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种速度与加速度测量的实验装置，其特征在于，所述第二光电门(32)还设有第一限位挡板(61)和第二限位挡板(62)，所述第一限位挡板(61)和第二限位挡板(62)分别与位于竖直状态和水平状态下第二激光测距仪(42)侧壁抵接。

4.根据权利要求3所述的一种速度与加速度测量的实验装置，其特征在于，第二激光测距仪(42)与第一限位挡板(61)和第二限位挡板(62)分别设有相配合的磁吸结构。

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