[發明專利]氣墊導軌實驗裝置

無效

• 申請號: 201110317553.6
• 申請日: 2011-10-14
• 公開（公告）號: CN102354466A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 李松濤;任芝;楊越;王蘭謨
• 申請（專利權）人: 華北電力大學(保定)
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種物理實驗裝置，主要涉及一種氣墊導軌實驗數據的采集、傳送和實時處理系統，屬于物理實驗儀器領域。

背景技術

氣墊導軌是一種現代化的力學實驗儀器，它利用小型氣源將壓縮空氣送入導軌內腔，空氣再由導軌表面上的小孔中噴出，在導軌表面與滑行器內表面之間形成很薄的氣墊層。滑行器就浮在氣墊層上，與軌面脫離接觸，因而能在軌面上做近似無阻力的直線運動，極大地減小了在力學實驗中由于摩擦引起的誤差，使實驗結果接近理論值，可以對多種力學物理量進行測定、對多個力學定律進行驗證。

氣墊導軌能夠進行多種實驗，包括：測量速率、加速度大小、彈簧振子簡諧振動的周期，驗證彈性碰撞和非彈性碰撞條件下的動量守恒、彈簧振子的機械能守恒等定律，其基本原理是都是對時間的測量，氣墊導軌實驗就是采用數字毫秒計和光電門記錄滑行器在氣墊導軌上運動的時間。

然而，現有的實驗過程都是學生對數字毫秒計的讀數進行手抄，抄寫的時候需要不斷的按下數字毫秒計上相應的擋光次數按鈕，所提交的實驗報告都是以手抄的實驗數據為基礎的。

這樣的實驗過程存在三個問題，第一：對于學生的實驗掌握程度不易了解，眾所周知，學生之間的抄襲現象是普遍存在的，如果學生在實驗后抄襲了他人的實驗數據，并以此來提交實驗報告，實驗老師對此并不能及時發現，因為學生的數據記錄過程完全是獨立于老師的，這樣導致的后果就是老師對于學生的實驗掌握程度不能具有一個很好的了解，進而導致對于教學質量的評估出現偏差；第二，學生在數據記錄過程中費時、費力，數據彼此間分立，容易產生錯誤；第三，實驗教師對學生數據的處理多憑經驗，在評分過程中不可避免的出現偏差。

本發明就是針對上述的問題而提出的，提供一種氣墊導軌實驗數據的采集、傳送和實時處理系統，其能夠對多種力學物理量進行測定、對力學定律進行驗證，而且方便讀取實驗數據、傳送實驗數據、實時處理實驗數據。在教學中，可以根據實驗需要，隨時更改實驗內容，簡單、易行。

發明內容

根據本發明的一實施例，提供了一種氣墊導軌實驗數據的采集、傳送和實時處理系統，包括：氣墊導軌實驗臺、嵌有單片機的電路板、與單片機相連用于觸發的光電門、藍牙無線傳輸模塊、液晶顯示器、用于實驗數據收集和實時處理的計算機和數據處理程序。

在做氣墊導軌實驗時，滑行器上附有遮光片，當遮光片通過光電門時，會形成觸發信號。上述內容均是現有技術，在此不再進行贅述。本發明的特征在于：將數字毫秒計改換為一嵌有單片機的電路板，使用該電路板上的單片機進行計時。單片機與光電門連接，光電門會將遮光片通過光電門的時間信號傳給單片機，然后單片機將這些信號實時傳送并顯示在與其相連接的液晶顯示器上。學生全部測量所需數據后，按嵌有單片機的電路板上的“發送”按鈕，包含上述數據和學生編號和姓名的數據包經藍牙發射模塊發送到老師的計算機上，再由計算機接收后對數據進行后續處理。

通過上述裝置，就解決前述的問題，每進行一次實驗之后，學生都能實時的在顯示器上看到該次的實驗數據，也即遮光片通過光電門所需的時間，如果對于實驗結果不滿意，可直接將數據刪除，重新進行實驗，其最后看到的是一個整體的全部的實驗數據；再者，學生每次實驗完畢后，都需要將包含有個人信息的實驗數據發送到老師的計算機上，能夠保證老師看到每個學生原始的實驗數據，有效的防止了學生之間抄襲現象的發生；第三，采用此系統，計算機程序將實驗數據處理并存儲后，可隨時調用，作為教師在給定實驗報告分數時的客觀依據，從而進行方便、公正的實驗評價。

附圖說明

圖1為遮光片示意圖；

圖2為氣墊導軌實驗裝置數據的采集、傳送和接收模塊示意圖；

在上述圖中，1～4表示遮光片的四條邊，5表示光電門，6表示單片機，7表示顯示器，8表示藍牙發射模塊，9表示配有藍牙接收模塊的計算機。

具體實施例

圖1示出了本發明中遮光片部分，該遮光片與現有技術中的氣墊導軌裝置是一致的。

附帶有遮光片的滑行器在氣墊導軌上滑行，代表一個做直線運動的物體。當滑行器經過設在某位置上的光電門時，遮光片對光電門進行遮光。當第一個邊1擋住光時，計時器開始計時，第二個邊2通過時繼續計時，當第三個邊3再擋光時，停止計時。測出遮光片第一個邊1和第三個邊3之間的寬度Δx和遮光時間Δt，就可以算出滑塊通過光電門的平均速率由于Δx比較小，且在Δx范圍內滑塊的速率變化也很小，故可以把上述平均速率看成是滑行器經過光電門時的瞬時速率。