[發明專利]基于成像系統的不同旋轉模式液體實驗儀及使用方法

有效

• 申請號: 201811522949.2
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109612923B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 雷奕;石立紅
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安

一種基于成像系統的不同旋轉模式液體實驗儀，由容器旋轉裝置、中心旋轉裝置、成像系統組成。所述容器旋轉裝置由旋轉儀控制面板、旋轉容器、轉動機構組成，轉動機構上裝有可調支座，可固定不同尺寸的旋轉容器；所述中心旋轉裝置由磁力旋轉儀、磁性轉子、磁力旋轉儀容器組成；所述成像系統由中心控制臺、光信號發射屏、光信號接收屏和處理器顯示屏組成，可使容器旋轉裝置、中心旋轉裝置的旋轉液體圖形直接顯現在處理器顯示屏中。本發明是綜合力學、電學、光學為一體的可探究液位變化、器壁斜率、轉速的關系及測量重力加速度的不同旋轉模式下的液體成像實驗儀，可在成像系統中直觀、精準的顯現容器旋轉和中心旋轉這兩種不同方式下的圖形。

技術領域

本發明專利屬于旋轉液體實驗領域，尤其涉及一種基于成像系統的不同旋轉模式液體實驗儀及使用方法。

背景技術

目前探究旋轉液體特性的裝置只是利用容器外壁旋轉帶動內部液體旋轉，通過旋轉液體形成的旋轉拋物面用高差法來測量重力加速度，旋轉模式單一，而且裝置沒有考慮旋轉容器的尺寸、器壁斜率、轉速等對液位變化的影響。另外只通過肉眼直接讀取實驗數據導致誤差較大，沒有利用實驗儀器直觀體現實驗所得圖形并精確地記錄實驗結果，從而無法定性分析旋轉液體的特性。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明提出了一種基于成像系統的不同旋轉模式液體實驗儀及使用方法，一種基于成像系統的不同旋轉模式液體實驗儀融合了兩種不同模式下液體旋轉情況和一套光學成像系統，可直觀地把液體旋轉形成的圖形顯現在顯示屏上，定性分析旋轉液體特性。

本發明的第一目的是提供一種基于成像系統的不同旋轉模式液體實驗儀，一種基于成像系統的不同旋轉模式液體實驗儀由容器旋轉裝置、中心旋轉裝置和成像系統組成。所述容器旋轉裝置由旋轉儀控制面板、旋轉容器和轉動機構組成；所述旋轉儀控制面板上有旋轉儀電源開關、旋轉儀調速旋鈕、順逆轉向調節旋鈕和旋轉儀轉速顯示屏；所述轉動機構包括電機、轉盤與軸承；所述轉動機構在旋轉儀控制面板作用下可實現轉向、轉速調節；所述轉盤上設有可調固定支座，可用來固定不同尺寸形狀的旋轉容器。所述中心旋轉裝置由磁力旋轉儀、磁性轉子、圓筒容器組成；所述磁力旋轉儀上有磁力旋轉儀電源開關、磁力旋轉儀調速旋鈕、加熱旋鈕；所述磁性轉子放置在圓筒容器內，在磁力旋轉儀控制下旋轉。所述成像系統由中心控制臺、處理器顯示屏、第一光信號接收屏、第一光信號發射屏、第二光信號發射屏、第二光信號接收屏組成；所述第一光信號接收屏、第一光信號發射屏設置在容器旋轉裝置兩側；所述第二光信號發射屏、第二光信號接收屏設置在中心旋轉裝置的兩側。

進一步的，所述旋轉容器側壁帶刻度，底部中心設置帶刻度標桿，筒壁斜率可選。

進一步的，所述中心控制臺控制光信號發射屏發出光信號，光信號經過旋轉液體后由光信號接收屏接收，并將光信號轉換成電信號傳輸到中心控制臺，中心控制臺將電信號處理成數字信號，將實驗圖像顯示在處理器顯示屏上。

本發明的第二目的是提供一種基于成像系統的不同旋轉模式液體實驗儀的使用方法，其容器旋轉裝置使用方法包括如下步驟：

步驟1，先采用半徑為R的直筒壁旋轉容器，加入初始液位為H的液體，調整到實驗設定的初始轉速ω，使其勻速平穩轉動；

步驟2，待液面穩定后，記錄下此時最高液位h₁和最低液位h₂，并計算與初始液位相比上升的高度H_S＝h₁-H和下降的深度H_J＝H-h₂，比較H_S和H_J之間的數量關系；

步驟3，調整轉盤到不同的角速度，重復上述步驟2的操作；

步驟4，選擇不同的初始液位重復上述步驟1、2、3的操作；

步驟5，換用不同的筒壁斜率k的旋轉容器，重復上述步驟1、2、3、4。