[實(shí)用新型]一種兩軸動(dòng)態(tài)磁浮實(shí)驗(yàn)儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821227627.0
• 申請(qǐng)日: 2018-08-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208938458U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭遠(yuǎn);陳水橋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G09B23/18
• 分類號(hào): G09B23/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種兩軸動(dòng)態(tài)磁浮實(shí)驗(yàn)儀。包括可調(diào)鋁桌、兩軸動(dòng)態(tài)磁浮機(jī)組和攝影測(cè)量組件，兩軸動(dòng)態(tài)磁浮機(jī)組工作時(shí)懸浮在可調(diào)鋁桌上方，攝影測(cè)量組件通過(guò)支架固定于可調(diào)鋁桌；攝影測(cè)量組件包括高速攝影機(jī)、攝影機(jī)支架和平面坐標(biāo)紙；兩軸動(dòng)態(tài)磁浮機(jī)組中，上碳纖維機(jī)身板裝有能量源，能量源周圍裝有配重平衡板，上碳纖維機(jī)身板裝有控制組件、兩個(gè)底座，底座上安裝有直流無(wú)刷電機(jī)，直流無(wú)刷電機(jī)和磁性螺旋槳同軸連接，下碳纖維機(jī)身板安裝磁性螺旋槳；磁性螺旋槳包括塑料外套和磁性圓柱嵌入體，塑料外套上裝有磁性圓柱嵌入體。本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)儀是一種新儀器，開(kāi)拓了原有相關(guān)實(shí)驗(yàn)的范圍，將一維實(shí)驗(yàn)推廣到二維，具有研究?jī)r(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及了一種物理實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)x器，尤其是涉及了一種兩軸動(dòng)態(tài)磁浮實(shí)驗(yàn)儀。

背景技術(shù)

物體無(wú)摩擦的運(yùn)動(dòng)通常非常近似地(空氣阻力影響)滿足出牛頓慣性定律。在這一前提下，許多物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)得以開(kāi)展。為了設(shè)計(jì)一種無(wú)摩擦的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，本儀器采用了永磁體動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生鏡像排斥磁極的方式使物體懸浮，同時(shí)通過(guò)兩個(gè)軸承反向旋轉(zhuǎn)平衡轉(zhuǎn)矩，從而達(dá)到穩(wěn)定的不接觸、無(wú)摩擦的效果。

拋體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)和碰撞實(shí)驗(yàn)一直是大學(xué)物理必開(kāi)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。現(xiàn)在各高校絕大多數(shù)拋體運(yùn)動(dòng)都是在豎直平面上，鮮有在斜面做拋體運(yùn)動(dòng)的嘗試。而且碰撞實(shí)驗(yàn)大都基于一維氣墊導(dǎo)軌。這種導(dǎo)軌將碰撞限制在一個(gè)自由度上不僅不能很好的聯(lián)系實(shí)際，而且大大縮小了碰撞實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證范圍(如斜碰等)。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)物理定律的理解便達(dá)不到細(xì)致深入的效果。以上實(shí)驗(yàn)儀器都需要改進(jìn)提升，以適應(yīng)當(dāng)今學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課程的新需求。這也是困擾現(xiàn)今高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的最大難題之一；升級(jí)優(yōu)化，勢(shì)在必行。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種兩軸動(dòng)態(tài)磁浮實(shí)驗(yàn)儀，采用攝影方式測(cè)量斜面拋體運(yùn)動(dòng)和二維碰撞過(guò)程的實(shí)驗(yàn)。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

實(shí)驗(yàn)儀包括可調(diào)鋁桌、兩軸動(dòng)態(tài)磁浮機(jī)組和攝影測(cè)量組件，兩軸動(dòng)態(tài)磁浮機(jī)組工作時(shí)懸浮在可調(diào)鋁桌上方，攝影測(cè)量組件通過(guò)支架固定于可調(diào)鋁桌；所述的可調(diào)鋁桌包括鋁板以及鋁板四周的擋板護(hù)欄、布置在鋁板四角的四個(gè)支撐柱，支撐柱可獨(dú)立調(diào)節(jié)高度；所述的攝影測(cè)量組件包括高速攝影機(jī)、攝影機(jī)支架和平面坐標(biāo)紙，高速攝影機(jī)通過(guò)攝影機(jī)支架固定在可調(diào)鋁桌中心正上方，高速攝影機(jī)鏡頭朝下正對(duì)準(zhǔn)可調(diào)鋁桌的鋁板表面中心，平面坐標(biāo)紙平鋪在鋁板上。

所述的兩軸動(dòng)態(tài)磁浮機(jī)組包括上碳纖維機(jī)身板和下碳纖維機(jī)身板，上碳纖維機(jī)身板和下碳纖維機(jī)身板通過(guò)周圍布置的四個(gè)連接鋁柱固定連接成一體；上碳纖維機(jī)身板上表面中間安裝有能量源，能量源周圍的上碳纖維機(jī)身板安裝有配重平衡板，上碳纖維機(jī)身板下表面中間安裝有控制組件，上碳纖維機(jī)身板下表面的兩側(cè)安裝有兩個(gè)底座，每個(gè)底座上安裝有一直流無(wú)刷電機(jī)，每個(gè)直流無(wú)刷電機(jī)的輸出軸朝下和一磁性螺旋槳同軸連接，下碳纖維機(jī)身板表面開(kāi)有兩個(gè)對(duì)稱布置的通孔，通孔內(nèi)均安裝磁性螺旋槳；直流無(wú)刷電機(jī)側(cè)旁均安裝有電子調(diào)速器，電子調(diào)速器和控制組件連接，所述控制組件包含分電板、電機(jī)控制器和信號(hào)接收機(jī)，信號(hào)接收機(jī)與電機(jī)控制器的輸入通道端口對(duì)應(yīng)連接，電子控制器的輸出通道端口與電子調(diào)速器的調(diào)速端口對(duì)應(yīng)連接，電機(jī)控制器和電子調(diào)速器的供電端口經(jīng)分電板和能量源連接。

所述的磁性螺旋槳包括塑料外套和磁性圓柱嵌入體，塑料外套上沿圓周間隔均布地開(kāi)有八個(gè)圓柱形孔，圓柱形孔中裝有磁性圓柱嵌入體，各個(gè)磁性圓柱嵌入體的磁極方向沿垂直于上下碳纖維機(jī)身板表面布置，相鄰兩個(gè)磁性圓柱嵌入體兩端磁極極性布置相反。

所述能量源為一鋰聚合物電池，與分電板主端口連接，分電板并聯(lián)口再分別和電機(jī)控制器和電子調(diào)速器的供電端口連接。

所述的信號(hào)接收機(jī)和外部的遙控器連接，由遙控器發(fā)送運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)到信號(hào)接收機(jī)進(jìn)而控制兩軸動(dòng)態(tài)磁浮機(jī)組在可調(diào)鋁桌上懸浮移動(dòng)。

所述的支撐柱有高度刻度，用來(lái)測(cè)量支撐柱伸長(zhǎng)量。