[發明專利]一種自由落體撞擊實驗裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 202110112674.0
• 申請日: 2021-01-27
• 公開（公告）號: CN112924304A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 陳聰;王獻恒;劉巖
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N3/303
• 分類號: G01N3/303;G01N3/06;G01N3/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 杜德海

1.一種自由落體撞擊實驗裝置及實驗方法，其特征在于，包括：

機架；

釋放組件，所述釋放組件包括用于調節撞擊物位置的位置調節器和用于釋放撞擊物的釋放器，所述位置調節器設在所述機架頂部，且所述位置調節器在所述機架的頂部沿正交于所述機架的高度方向的方向可移動；

撞擊組件，所述撞擊組件包括撞擊板，所述撞擊板與所述機架可樞轉地相連，且所述撞擊板位于所述釋放組件下方，所述撞擊板由透明材質制成；和

觀測組件，所述觀測組件包括平面反射鏡和第一高速攝像機，所述平面反射鏡設在所述機架上且位于所述撞擊板下方，所述平面反射鏡與水平面之間的夾角可調，

所述第一高速攝像機與所述平面反射鏡相對設置以便接收從所述平面反射鏡反射的光線。

2.根據權利要求1所述的自由落體撞擊實驗裝置，其特征在于，所述觀測組件還包括第二高速攝像機，所述第二高速攝像機為多個，且多個所述第二高速攝像機環繞在所述機架外面，多個所述第二高速攝像機中的一者與所述撞擊板在水平方向上相對設置。

3.根據權利要求2所述的自由落體撞擊實驗裝置，其特征在于，所述觀測組件還包括用于向所述平面反射鏡發生光線的補光燈。

4.根據權利要求1所述的自由落體撞擊實驗裝置，其特征在于，所述位置調節器包括：

第一螺桿，所述第一螺桿可旋轉地設在所述機架上，所述第一螺桿沿第一水平方向延伸；

本體，所述本體與所述第一螺桿螺紋配合以便所述本體相對所述第一螺桿和所述機架沿所述第一水平方向移動，所述本體支撐在所述機架上；和

第二螺桿，所述第二螺桿沿第二水平方向延伸，所述第一水平方向和所述第二水平方向垂直，其中所述第二螺桿與所述本體螺紋配合以便所述第二螺桿相對所述本體和所述機架沿所述第二水平方向移動。

5.根據權利要求4所述的自由落體撞擊實驗裝置，其特征在于，所述釋放器為夾繩器，所述釋放組件還包括

連接繩，所述連接繩的一端與所述撞擊物相連，另一端與所述夾繩器相連；

第三螺桿，所述第三螺桿可旋轉地設在所述機架上，所述第三螺桿沿第二水平方向延伸；

第一定滑輪，所述第一定滑輪設在所述第二螺桿上；和

第二定滑輪，所述第二定滑輪設在所述第三螺桿上，所述連接繩的另一端依次穿過所述第一定滑輪和所述第二定滑輪與所述夾繩器相連。

6.根據權利要求1所述的自由落體撞擊實驗裝置，其特征在于，所述撞擊物為磁性材料，所述釋放器為電磁控制器。

7.根據權利要求1所述的自由落體撞擊實驗裝置，其特征在于，所述撞擊組件還包括高度尺，所述高度尺用于測量所述撞擊物在自由落體過程中的移動距離。

8.根據權利要求1所述的自由落體撞擊實驗裝置，其特征在于，所述撞擊組件還包括防護罩，所述防護罩設在所述撞擊板上，所述防護罩由透明材質制成。

9.根據權利要求1所述的自由落體撞擊實驗裝置，其特征在于，還包括緩沖箱，所述緩沖箱設在所述機架的底部，所述緩沖箱具有向上開口的腔室，所述腔室內填充有緩沖介質。

10.一種利用根據權利要求1-9中任一項所述的自由落體撞擊實驗裝置實施的自由落體撞擊實驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

對撞擊物進行局部標定；

將撞擊物與釋放組件相連；

通過位置調節器調整撞擊物位置；

調節撞擊板的樞轉角度；

打開高速攝像機的開關，釋放撞擊物，進行實驗并攝像記錄。