CN220602784U - 一种精准测量磁场中物体受力的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种精准测量磁场中物体受力的实验装置，包括实验装置框架、精密手动双向角度位移工作台、压力传感器组合装置、实验块、电磁铁和XYZ三轴精密位移平台。压力传感器组合装置包括支撑框和8个压力传感器，8个压力传感器嵌装在支撑框内部，实验块穿装在支撑框内，压力传感器分布在实验块周围，使得压力传感器离测量点较近，可以在压力传感器上直接显示水平分力，检测数据更加准确，检测方式更加简单直接，测量多角度物体的受力，使得检测数据更加精确可靠。

Description

一种精准测量磁场中物体受力的实验装置

技术领域

本实用新型涉及物体受力技术领域，具体来说涉及一种精准测量磁场中物体受力的实验装置。

背景技术

基于传统测量物体在磁场中受力的实验平台，大多数只能够测量物体所能承受的纵向磁拉力，或者只能够测量物体单个角度所受的磁力。而实际实验中往往需要测量多个角度的受力情况，因此不能只考虑物体在磁场中的单方向或两个方向的受力，需要对电磁铁与被吸引物质之间的多个角度的受力进行分析。

现有技术中，申请号为2020200365162一种测量磁场中物体受力的实验装置，该装置的三维力传感器通过过渡件和连接件三与实验块连接，使得传感器与测量点距离相对较远，在测量水平分力时在传感器上检测到的数据微小，且力传递到传感器上为扭矩而不是力，检测数据存在较大误差。

实用新型内容

为了解决上述技术方案的不足，本实用新型的目的在于提供一种精准测量磁场中物体受力的实验装置。

本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种精准测量磁场中物体受力的实验装置，包括实验装置框架、精密手动双向角度位移工作台、压力传感器组合装置、实验块、电磁铁和XYZ三轴精密位移平台；所述精密手动双向角度位移工作台安装在实验装置框架上部，所述压力力传感器组合装置安装在所述精密手动双向角度位移工作台上，所述实验块安装在压力传感器组合装置上，所述XYZ三轴精密位移平台安装在实验装置框架下部，所述电磁铁安装在XYZ三轴精密位移平台上；所述XYZ三轴精密位移平台、精密手动双向角度位移工作台和压力传感器组合装置同轴心；

所述压力传感器组合装置包括十字架、多个压力传感器和支撑框，所述十字架嵌装在所述支撑框内，多个所述压力传感器嵌装在支撑框内部，位于十字架的下方，所述实验块穿装在所述支撑框内，并与所述十字架相连。

在上述技术方案中，所述实验块通过非磁性的螺栓与所述十字架连接。

在上述技术方案中，所述压力传感器的数量为8。

在上述技术方案中，在所述支撑框上开设一凹槽，在所述凹槽上开设一通孔，4个所述压力传感器嵌装在所述凹槽内，另4个所述压力传感器嵌装在通孔内壁上，所述十字架嵌装在所述凹槽内，所述实验块穿装在所述通孔内，并与所述十字架连接。

在上述技术方案中，所述精密手动双向角度位移工作台通过连接件一安装在实验装置框架上部，所述压力力传感器组合装置通过连接件二与精密手动双向角度位移工作台相连，所述电磁铁通过连接件三与XYZ三轴精密位移平台相连。

在上述技术方案中，所述实验装置框架包括实验平板、大直角固定板和小直角固定板，所述大直角固定板底部安装在实验平板上，所述小直角固定板安装在大直角固定板上。

在上述技术方案中，所述XYZ三轴精密位移平台安装在实验平板上，所述连接件一安装在小直角固定板上。

在上述技术方案中，在小直角固定板上安装一肋板，在大直角固定板上安装两个相互平行的肋板。

在上述技术方案中，在所述实验平板上沿周向安装4个基座。

本实用新型的优点和有益效果为：

本实用新型通过设置压力传感器组合装置，其包括支撑框和8个压力传感器，8个压力传感器嵌装在支撑框内部，实验块穿装在支撑框内，压力传感器分布在实验块周围，使得压力传感器离测量点较近，可以在压力传感器上直接显示水平分力，检测数据更加准确，检测方式更加简单直接，测量多角度物体的受力，使得检测数据更加精确可靠。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的压力传感器组合装置的爆炸图。

其中，

1：小直角固定板，2：连接件一，3：精密手动双向角度位移工作台，4：连接件二，5：压力传感器组合装置，5-1：十字架，5-2：压力传感器，5-3：支撑框，5-4：凹槽，5-5：通孔，6：实验块，7：电磁铁，8：连接件三，9：XYZ三轴精密位移平台，10：基座，11：实验平板，12：大直角固定板。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例1

如图1-2所示，一种精准测量磁场中物体受力的实验装置，包括实验装置框架、精密手动双向角度位移工作台3、压力传感器组合装置5、实验块6、电磁铁7和XYZ三轴精密位移平台9，精密手动双向角度位移工作台3通过连接件一2安装在实验装置框架上部，连接件一2为U字形结构，便于精密手动双向角度位移工作台与实验平台框架两个构件的安装；压力传感器组合装置5通过连接件二4与精密手动双向角度位移工作台3相连；实验块6安装在压力传感器组合装置5上，XYZ三轴精密位移平台9安装在实验装置框架下部，电磁铁7通过连接件三8与XYZ三轴精密位移平台9相连，XYZ三轴精密位移平台9、精密手动双向角度位移工作台3、压力传感器组合装置5同轴心；精密手动双向角度位移工作台3用于调节实验块6的角度，XYZ三轴精密位移平台9用于调节电磁铁7的位置。

通过XYZ三轴精密位移台9调节电磁铁7在X、Y、Z三个方向的位置，精密手动双向角度位移工作台3调节实验块6相对于电磁铁7的角度，压力传感器组合装置5通过非磁性的螺栓与实验块6连接，有效避免磁场对传感器的影响。使用压力传感器组合装置5测量电磁铁7与被吸引实验块6之间不同高度的拉力，XYZ三轴精密位移台9和精密手动双向角度位移工作台3同时使用，电磁铁7与开关型直流数控稳压电源连接，控制电磁铁7的电压，压力传感器组合装置5测量在不同电压、不同距离和不同角度下被吸引实验块6的受力。

具体的，所述压力传感器组合装置5包括十字架5-1、8个压力传感器5-2和支撑框5-3，在所述支撑框5-3上开设一方形凹槽5-4，在所述凹槽5-4的中心位置开设一通孔5-5，4个所述压力传感器5-2嵌装在所述凹槽5-4内，且均匀分布在所述通孔5-5的四周，用以检测垂直压力，另4个所述压力传感器5-2均匀嵌装在通孔5-5内壁上，用以检测侧向压力，所述十字架5-1嵌装在所述凹槽5-4内，所述实验块6穿装在所述通孔5-5内，其顶部与所述十字架5-1接触，并通过非磁性的螺栓与所述十字架5-1连接，8个压力传感器5-2分布在实验块6的周围，离测量点较近，可以在压力传感器5-2上直接显示水平分力，检测数据更加准确。

具体的，实验装置框架包括实验平板11、大直角固定板12和小直角固定板1，大直角固定板12底部固定在实验平板11上，小直角固定板1固定在大直角固定板12中上部，距顶部80mm，在小直角固定板1上加一肋板稳固，在大直角固定板12上加两个相互平行的肋板稳固。XYZ三轴精密位移平台9安装在实验平板11上，连接件一2安装在小直角固定板1的下方，在所述实验平板11上沿周向安装4个基座10，所述基座10为手拧螺母。

本实用新型的具体安装方式如下：

一、将四个手拧螺母通过螺栓沿周向安装在实验平板11底部；

二、将大直角固定板12通过螺栓安装在实验平板11上；

三、将小直角固定板1通过螺栓安装在大直角固定板12上，完成实验装置框架的安装；

四、将XYZ三轴精密位移台9安装在实验平板11上；

五、将电磁铁7通过螺栓安装在连接件三8上，然后将连接件三8通过螺栓与XYZ三轴精密位移台9连接；

六、将精密手动双向角度位移工作台3通过螺栓安装在连接件一2上，然后将连接件一2通过螺栓与小直角固定板1连接，并且使精密手动双向角度位移工作台3的中心正对电磁铁7的轴心；

七、将压力传感器组合装置5通过螺栓安装在连接件二4上，然后将连接件二4与精密手动双向角度位移工作台3连接；

八、将实验块6安装到压力传感器组合装置5上，实验装置完成安装后，需要调节XYZ三轴精密位移平台9，使电磁铁7与实验块6同轴心，将压力传感器组合装置5与三个放大器连接，通过多通道显示仪表显示实验块6所受的X轴、Y轴、Z轴力的数据值，再通过计算机软件，将收集到的数据进行分析、处理、存储。电磁铁7通过与开关型直流数控稳压电源连接，控制电磁铁的电流的通断，并可手动调节电磁铁7的电压为0-24V。以上所有步骤完成之后，即可进行实验。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种精准测量磁场中物体受力的实验装置，其特征在于，包括实验装置框架、精密手动双向角度位移工作台、压力传感器组合装置、实验块、电磁铁和XYZ三轴精密位移平台；所述精密手动双向角度位移工作台安装在实验装置框架上部，所述压力传感器组合装置安装在所述精密手动双向角度位移工作台上，所述实验块安装在压力传感器组合装置上，所述XYZ三轴精密位移平台安装在实验装置框架下部，所述电磁铁安装在XYZ三轴精密位移平台上；所述XYZ三轴精密位移平台、精密手动双向角度位移工作台和压力传感器组合装置同轴心；

所述压力传感器组合装置包括十字架、多个压力传感器和支撑框，所述十字架嵌装在所述支撑框内，多个所述压力传感器嵌装在支撑框内部，位于十字架的下方，所述实验块穿装在所述支撑框内，并与所述十字架相连。

2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述实验块通过非磁性的螺栓与所述十字架连接。

3.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述压力传感器的数量为8。

4.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，在所述支撑框上开设一凹槽，在所述凹槽上开设一通孔，4个所述压力传感器嵌装在所述凹槽内，另4个所述压力传感器嵌装在通孔内壁上，所述十字架嵌装在所述凹槽内，所述实验块穿装在所述通孔内，并与所述十字架连接。

5.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述精密手动双向角度位移工作台通过连接件一安装在实验装置框架上部，所述压力传感器组合装置通过连接件二与精密手动双向角度位移工作台相连，所述电磁铁通过连接件三与XYZ三轴精密位移平台相连。

6.根据权利要求5所述的实验装置，其特征在于，所述实验装置框架包括实验平板、大直角固定板和小直角固定板，所述大直角固定板底部安装在实验平板上，所述小直角固定板安装在大直角固定板上。

7.根据权利要求6所述的实验装置，其特征在于，所述XYZ三轴精密位移平台安装在实验平板上，所述连接件一安装在小直角固定板上。

8.根据权利要求6所述的实验装置，其特征在于，在小直角固定板上安装一肋板，在大直角固定板上安装两个相互平行的肋板。

9.根据权利要求6所述的实验装置，其特征在于，在所述实验平板上沿周向安装4个基座。