[实用新型]一种波尔共振实验仪

说明书

本实用新型公开了一种波尔共振实验仪，包括光电编码器电路、单片机芯片电路、稳压电路、线圈电流控制电路和触控屏通讯电路；光电编码器电路、稳压电路、线圈电流控制电路和触控屏通讯电路分别电连接单片机芯片电路。本作品使用光电编码器代替闪光灯测量摆轮受迫振动稳定时和受迫力之间的相位差，更加精准高效；以光电编码器的零位信号作为测量摆轮和步进电机转动时周期和振幅的信号码，增加了仪器的校零功能，避免了和摆轮相连的弹簧弹性形变导致的零位信号发生偏移带来的误差使测得的实验数据更为准确；以触控屏作为显示器件和操作界面，可以避免传统按键所带来的机械磨损，从而达到简化仪器结构、增加仪器寿命的目的。

技术领域

本实用新型涉及一种波尔共振实验仪，属于波尔共振仪技术领域。

背景技术

振动是物理学中一种重要的运动，是自然界最普遍的运动形式之一。振动可分为自由振动(无阻尼振动)、阻尼振动和受迫振动。振动中物理量随时间做周期性变化，在工程技术中，最多的是阻尼振动和受迫振动，以及由受迫振动所导致的共振现象。共振现象一方面表现出较强的破坏性，另一方面却有许多实用价值能为我们所用。如利用共振原理设计制作的电声器件，利用核磁共振和顺磁共振研究物质的结构等。所以研究振动和受迫振动是一个很有意义的物理实验项目。

表征受迫振动性质是受迫振动的振幅-频率特性和相位-频率特性(简称幅频和相频特性)。现有的波尔共振仪普遍使用频闪法测定摆轮受迫振动和步进电机之间的相位差。利用上下两个光电门来分别测量摆轮转动时的周期和振幅。

现有主流波尔共振仪的不足之处：(1)利用肉眼读取闪光灯在摆轮受迫振动稳定时闪光位置的刻度值作为相位差值，数据读取误差大，而且闪光灯寿命有限；(2)利用上下两个光电门来测量摆轮的周期和振幅，摆轮上长形槽作为测量摆轮转动周期的信号码，要求光电门对准长形槽，但随着实验次数增加，长形槽会偏离光电门，增加了实验误差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用角度传感器测量摆轮和步进电机振幅、周期和相位差的波尔共振实验仪。

为达到上述目的，本实用新型提供一种波尔共振实验仪，包括摆轮和步进电机，所述摆轮垂直地面设置，还包括光电编码器电路、单片机芯片电路、稳压电路、线圈电流控制电路和触控屏通讯电路；所述光电编码器电路包括光电编码器一和光电编码器二，所述摆轮和所述光电编码器一配合联动，所述步进电机和所述光电编码器二配合联动，所述光电编码器电路、所述稳压电路、所述线圈电流控制电路和所述触控屏通讯电路分别电连接所述单片机芯片电路。

优先地，所述光电编码器一的输出轴同轴固定连接所述摆轮的中心，所述光电编码器二的输出轴同轴固定连接所述步进电机的输出轴；所述光电编码器一的VCC端+5V供电，所述光电编码器一的GND端接地，所述光电编码器一的B+端、A-端连接所述单片机芯片电路；所述光电编码器二的VCC端+5V供电，所述光电编码器二的GND端接地，所述光电编码器二的 Z+端、A-端、B+端连接所述单片机芯片电路。

优先地，所述稳压电路包括TL431稳压器、电阻R1、电阻R2、电容C17、可变电阻R3、发光二极管D1和电阻R12，TL431稳压器的阴极K连接电阻R1一端，电阻R1另一端接+5V，电容C17正极连接TL431稳压器的阴极K，电容C17负极连接TL431稳压器的阳极A，TL431 稳压器的阳极A、TL431稳压器的参考极R连接之间并联电阻R2，TL431稳压器的阳极A接地， TL431稳压器的阴极K、TL431稳压器的参考极R之间并联可变电阻R3，发光二极管D1正极分别连接TL431稳压器的阴极K、所述单片机芯片电路，发光二极管D1正极+5V供电，发光二极管D1负极串联电阻R12后接地。