[发明专利]一种重力加速度测量仪器及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其是一种重力加速度测量仪器及其使用方法。

背景技术

目前，测量重力加速度的仪器设备主要为单摆、打点计时器等，测量方法主要有单摆法和自由落体法，都存在测量精度不高的缺点。在单摆法中，要求忽略细线的质量，线长与小球直径之比远大于1，视小球为质点，摆角不超过5°；在自由落体法中，小球释放前是用电磁铁通电后吸住的，在断电的瞬间，电磁铁有剩磁，小球通过光电门时，往往不是小球的质心遮光计时，另外还需要手工计算，这些因素都会影响重力加速度的测量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种结构简单，使用方便且计算精度高的重力加速度测量仪器及该仪器的使用方法。

本发明提供的一种加速度测量仪器构造如下：本仪器包括一个球型容器，该球型容器半径大小为1m，呈透明状且其上部设置一盖板，在所述盖板上设置有注水口、杆开关和液位传感器，在该球型容器的底部设置有一出水口，出水口截面积为1cm²，杆开关可伸入或伸出该出水口内以实现对该出水口的打开或闭合，所述出水口下部连接有一出水管以对从出水口流出的液体进行引流，在所述球型容器底部还设置有一液体回收装置，出水管的水流入该液体回收装置中；球型容器外壁设置一圆柱支座以对球型容器进行支撑，该圆柱支座为空心结构以使得出水管、液体回收装置位于圆柱支座内部空腔中；圆柱支座下部设置一水平度可调支架，该支架包括：包括上支座、支撑板、下支座、减振元件、伸缩套筒和伸缩杆；所述减振元件的外形为圆柱形，其整体由弹簧、螺栓和减振橡胶硫化而成，弹簧整体被减振橡胶包裹，螺栓位于弹簧两端的内圈中，螺栓和弹簧的中心轴线同轴；所述减振元件上端的螺栓伸入支撑板的台阶沉孔中，螺母将螺栓锁紧并埋入该台阶沉孔中，所述减振元件下端的螺栓伸入下支座的通孔中，支撑板和下支座通过减振元件连接成一体，所述减振元件为三个，在上支座的平面上呈中心对称布置；所述伸缩套筒的一端与支撑板的上表面固定连接，伸缩杆的一端与上支座的底面固定连接，所述伸缩杆和伸缩套筒均为四根，在各自的连接表面上呈中心对称分布，所述伸缩杆的另一端从伸缩套筒的另一端伸入伸缩套筒内，所述伸缩杆的外圆周面与伸缩套筒的内圆周面滑动配合，所述锁紧螺栓沿伸缩套筒的径向穿过筒壁锁紧伸缩杆，上支座的上表面设置有水平仪；液位传感器通过信号传输线与计算面板连接，所述计算面板包括面板主体，所述面板主体上设有多个功能按钮及LCD显示屏，所述功能按钮及LCD显示屏分别通过导线与其对应的控制主板相导通；所述控制主板设置一控制系统，该控制系统包括一微处理器、该微处理器分别连接有LCD显示电路、A/D转换电路、键盘控制电路和时钟电路；其中A/D转换电路连接有液位传感器（9）输入采样电路和时钟电路，当液面高度与球型容器（3）的半径相等时，时钟电路开始计时，当杆开关关闭时，时钟电路停止记时；其中，微处理器中采用如下方式计算重力加速度：

式中，g为重力加速度，m/s²，t为时间，s；

h为液面高度，即水面与出水口中心距离，m。

更进一步地，所述LCD显示屏位于面板主体上端，多个所述功能按钮位于面板主体中间呈并列状排序。

更进一步地，所述液位传感器包括杠杆和设置在所述杠杆上的浮球。

本发明提供的一种重力加速度测量仪器的使用方法包括如下步骤：

1）将水平度可调支架的下支座固定在底面上，并通过调节四个伸缩套筒上的锁紧螺栓来调节伸缩杆的伸缩量，通过上支座上表面的水平仪来检测水平度，当水平度满足要求时停止调整；

2）通过注水口往球型容器内注水，并使得水的液面高度大于球型容器的半径；

3）启动计算面板，并打开杆开关以使得球型容器内水从底部出水口流出；观察球型容器内水位变化，并在水位到底球型容器底部前关闭杆开关；

4）微处理器根据时钟电路所测量的时间以及液位传感器所测量到的业务高度，计算重力加速度，记录下此时的重力加速度数值；

5）重复上步骤2）-步骤4）三次，并将总共四次计算得到的重力加速度数值取平均值以得到最终的重力加速度数值大小。

本发明的有益效果在于本发明提供的一种重力加速度测量仪器结构简单，制造成本低，使用方便，巧妙的利用了水流来测量重力加速度，测量精确度高，并且本发明仪器使用水作为介质，取材方便，适用于野外测量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中的局部放大图。

图3为本发明的减振元件的结构示意图。