[发明专利]一种基于电容传感器的自由落体重力加速度测量装置

权利要求书

1.一种基于电容传感器的自由落体重力加速度测量装置，其特征在于，包括：

实验管柱，所述实验管柱竖直放置，以供金属检测物在所述实验管柱内由上至下作自由落体运动；

设置于所述实验管柱的不同高度处且相隔预设距离的第一电容传感器和第二电容传感器，所述第一电容传感器和所述第二电容传感器用于在所述金属检测物分别下落至对应高度处时生成感应信号；

处理模块，所述处理模块分别与所述第一电容传感器和所述第二电容传感器相连，所述处理模块用于对所述第一电容传感器生成的感应信号和所述第二电容传感器生成的感应信号进行处理，分别得到对应的下降沿触发脉冲信号，并根据所述第一电容传感器和所述第二电容传感器对应的下降沿触发脉冲信号获取所述金属检测物在所述预设距离内的下落时间，以便根据所述预设距离和所述下落时间计算重力加速度；

所述处理模块包括：振荡电路，所述振荡电路的振荡频率根据所述第一电容传感器或所述第二电容传感器中电容值的变化而变化；

限幅放大器，所述限幅放大器与所述振荡电路相连，所述限幅放大器对所述振荡频率的变化信号进行限幅放大；

鉴相器，所述鉴相器与所述限幅放大器相连，所述鉴相器用于将限幅放大后的频率变化进一步转化为电压值振幅的变化；

触发比较电路，所述触发比较电路与所述鉴相器相连，所述触发比较电路通过将鉴相器输出的电压值与参考电压进行比较，当满足触发条件时进行计时触发，输出下降沿触发脉冲信号；

单片机，所述单片机与所述触发比较电路相连，所述单片机分别根据所述第一电容传感器和所述第二电容传感器对应的下降沿触发脉冲信号启动计时和停止计时，以获取所述金属检测物在所述预设距离内的下落时间。

2.根据权利要求1所述的基于电容传感器的自由落体重力加速度测量装置，其特征在于，所述触发比较电路包括运算放大器，所述运算放大器的负输入端连接到所述鉴相器的输出端，所述运算放大器的正输入端连接到参考电压端，所述运算放大器的输出端通过输出电路连接到所述单片机以向所述单片机输出所述下降沿触发脉冲信号，其中，所述参考电压端提供的参考电压可调。

3.根据权利要求2所述的基于电容传感器的自由落体重力加速度测量装置，其特征在于，还包括PC机，所述PC机通过RS232串口线与所述处理模块相连，所述PC机用于显示和存储所述下落时间。

4.根据权利要求1所述的基于电容传感器的自由落体重力加速度测量装置，其特征在于，所述实验管柱的顶部设置有用于吸附固定所述金属检测物的吸附件，所述实验管柱的底部设置有用于承接下落的所述金属检测物网袋。

5.根据权利要求4所述的基于电容传感器的自由落体重力加速度测量装置，其特征在于，还包括与所述吸附件相连的吸附开关。

6.根据权利要求1所述的基于电容传感器的自由落体重力加速度测量装置，其特征在于，所述实验管柱的侧壁标有刻度线，以便于设置所述预设距离。

7.根据权利要求1所述的基于电容传感器的自由落体重力加速度测量装置，其特征在于，还包括用于支撑所述实验管柱的底座、设置在所述底座上且用于调节所述底座的高度的螺丝以及设置在所述底座上且用于标定所述实验管柱的垂直度的水平仪。

8.根据权利要求1所述的基于电容传感器的自由落体重力加速度测量装置，其特征在于，还包括用于对所述实验管柱进行抽真空的抽真空泵。

9.根据权利要求1所述的基于电容传感器的自由落体重力加速度测量装置，其特征在于，还包括供电电源。