[發明專利]基于圓錐擺的智能重力加速度測量儀

在審

• 申請號: 202011344073.4
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112505794A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 王春偉;王雅萍;王喆;張原碩;蔣帥威;萬子豪;潘剛
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01V7/12
• 分類號: G01V7/12
• 代理公司: 蕪湖創啟知識產權代理事務所(普通合伙) 34181
• 代理人: 周錕

本發明公開了一種基于圓錐擺的智能重力加速度測量儀，包括：殼體；圓錐擺本體，安裝于所述殼體上且能夠進行用于測量重力加速度的圓錐擺運動；調水平裝置，安裝于所述殼體上，用于將所述殼體調整水平；監測裝置，安裝于所述殼體中，用于監測所述殼體的規格和所述圓錐擺本體中的擺球的位置變化狀態；以及測量裝置，安裝于所述殼體上，用于測量所述擺球的高度和轉動周期，并計算得到重力加速度。本發明可以對擺球的運動狀態、機架的位置進行測量和監測，確保機架、擺球的實驗環境處于最為理想的狀態。

技術領域

本發明涉及精密測量的技術領域，具體地，涉及一種基于圓錐擺的智能重力加速度測量儀。

背景技術

測重力加速度方法較多，比如單擺的實驗在小幅度擺角較小(擺動幅度小于5度)時滿足實驗原理，擺動幅度較小，不僅難以控制角度條件，而且較小的擺動幅度導致數值較小，很容易受到其他因素的干擾(如風速、摩擦等)；落球法誤差主要來源于擋光片寬度、計時系統及人為操作等，難以避免；三線擺法的擺角范圍要小，擺線難以達到等長的要求,手動釋放擺球難以保證擺球擺動軌跡的平穩性，且空氣阻尼對系統的形狀及扭振的速率影響較大。

現有技術中公開了利用圓錐擺測量重力加速度的方法，該測量方法效果穩定，比較優越。但是，現有技術中的重力加速度的測量只是固定在電機上進行實驗的，擺球的運動狀態、機架的位置是否處于理想條件均未限定，整個測量結果依然存在較大的誤差。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于圓錐擺的智能重力加速度測量儀，該基于圓錐擺的智能重力加速度測量儀可以對擺球的運動狀態、機架的位置進行測量和監測，確保機架、擺球的實驗環境處于最為理想的狀態。

為了實現上述目的，本發明提供了一種基于圓錐擺的智能重力加速度測量儀，所述基于圓錐擺的智能重力加速度測量儀包括：殼體；圓錐擺本體，安裝于所述殼體上且能夠進行用于測量重力加速度的圓錐擺運動；調水平裝置，安裝于所述殼體上，用于將所述殼體調整水平；監測裝置，安裝于所述殼體中，用于監測所述殼體的規格和所述圓錐擺本體中的擺球的位置變化狀態；以及測量裝置，安裝于所述殼體上，用于測量所述擺球的高度和轉動周期，并計算得到重力加速度。

優選地，所述殼體包括：底板、與所述底板相平行設置的頂板以及置于所述底板與頂板之間并與其相配合形成一個容納所述圓錐擺本體空間的側板。

優選地，所述圓錐擺本體包括：安裝于所述頂板上的驅動機構、連接于所述驅動機構上的飛輪、一端連接在所述飛輪上的懸線、連接于所述懸線的另一端的擺球以及用于控制所述驅動電機啟動或關閉且安裝于所述側板上的控制旋鈕，其中所述驅動機構能夠通過所述飛輪和懸線帶動所述擺球做圓錐擺運動。

優選地，所述調水平裝置包括：安裝于所述頂板上的水平儀和安裝于所述底板上的高度調節組件。

優選地，所述高度調節組件包括蝶形螺栓以及依次貫穿的以下部件：第一襯套、軸承、機殼和第二襯套；其中：所述第一襯套、軸承、機殼、第二襯套均處于所述底板的下方；所述軸承嵌入所述機殼中，其外側與所述機殼的內側過盈配合，其內側與所述第一襯套的外側過盈配合；所述蝶形螺栓的軸與所述第一襯套和所述第二襯套的內圈過盈配合。

優選地，所述高度調節組件還包括：分別置于所述蝶形螺栓兩端的兩組由螺母和墊片構成的固定件，其中，處于所述蝶形螺栓上方的螺母嵌入所述底板的內部。

優選地，所述測量裝置包括：安裝于所述側板上的升降裝置以及安裝于升降裝置上且能夠隨所述升降支架沿豎直方向移動的激光傳感器和紅外傳感器；其中，所述側板上設置有能夠容納所述激光傳感器和紅外傳感器發出的光線穿過的開口槽，所述開口槽的長度方向與所述激光傳感器和紅外傳感器的移動方向相同。

優選地，所述升降裝置包括：安裝于所述側板上的支架、置于所述支架內部的螺旋機構以及安裝于所述螺旋機構上用于支撐所述激光傳感器和紅外傳感器的光電門平臺；其中，所述螺旋機構能夠通過旋轉帶動所述光電門平臺移動，所述支架能夠限制所述光電門平臺沿豎直方向移動。