[实用新型]一种两轴动态磁浮实验仪

说明书

本实用新型公开了一种两轴动态磁浮实验仪。包括可调铝桌、两轴动态磁浮机组和摄影测量组件，两轴动态磁浮机组工作时悬浮在可调铝桌上方，摄影测量组件通过支架固定于可调铝桌；摄影测量组件包括高速摄影机、摄影机支架和平面坐标纸；两轴动态磁浮机组中，上碳纤维机身板装有能量源，能量源周围装有配重平衡板，上碳纤维机身板装有控制组件、两个底座，底座上安装有直流无刷电机，直流无刷电机和磁性螺旋桨同轴连接，下碳纤维机身板安装磁性螺旋桨；磁性螺旋桨包括塑料外套和磁性圆柱嵌入体，塑料外套上装有磁性圆柱嵌入体。本实用新型的实验仪是一种新仪器，开拓了原有相关实验的范围，将一维实验推广到二维，具有研究价值。

技术领域

本实用新型涉及了一种物理实验测量仪器，尤其是涉及了一种两轴动态磁浮实验仪。

背景技术

物体无摩擦的运动通常非常近似地(空气阻力影响)满足出牛顿惯性定律。在这一前提下，许多物理力学实验得以开展。为了设计一种无摩擦的实验平台，本仪器采用了永磁体动态旋转产生镜像排斥磁极的方式使物体悬浮，同时通过两个轴承反向旋转平衡转矩，从而达到稳定的不接触、无摩擦的效果。

抛体运动实验和碰撞实验一直是大学物理必开的实验内容。现在各高校绝大多数抛体运动都是在竖直平面上，鲜有在斜面做抛体运动的尝试。而且碰撞实验大都基于一维气垫导轨。这种导轨将碰撞限制在一个自由度上不仅不能很好的联系实际，而且大大缩小了碰撞实验的验证范围(如斜碰等)。学生通过实验对物理定律的理解便达不到细致深入的效果。以上实验仪器都需要改进提升，以适应当今学生对物理实验课程的新需求。这也是困扰现今高校实验室建设的最大难题之一；升级优化，势在必行。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种两轴动态磁浮实验仪，采用摄影方式测量斜面抛体运动和二维碰撞过程的实验。

本实用新型采用的技术方案是：

实验仪包括可调铝桌、两轴动态磁浮机组和摄影测量组件，两轴动态磁浮机组工作时悬浮在可调铝桌上方，摄影测量组件通过支架固定于可调铝桌；所述的可调铝桌包括铝板以及铝板四周的挡板护栏、布置在铝板四角的四个支撑柱，支撑柱可独立调节高度；所述的摄影测量组件包括高速摄影机、摄影机支架和平面坐标纸，高速摄影机通过摄影机支架固定在可调铝桌中心正上方，高速摄影机镜头朝下正对准可调铝桌的铝板表面中心，平面坐标纸平铺在铝板上。

所述的两轴动态磁浮机组包括上碳纤维机身板和下碳纤维机身板，上碳纤维机身板和下碳纤维机身板通过周围布置的四个连接铝柱固定连接成一体；上碳纤维机身板上表面中间安装有能量源，能量源周围的上碳纤维机身板安装有配重平衡板，上碳纤维机身板下表面中间安装有控制组件，上碳纤维机身板下表面的两侧安装有两个底座，每个底座上安装有一直流无刷电机，每个直流无刷电机的输出轴朝下和一磁性螺旋桨同轴连接，下碳纤维机身板表面开有两个对称布置的通孔，通孔内均安装磁性螺旋桨；直流无刷电机侧旁均安装有电子调速器，电子调速器和控制组件连接，所述控制组件包含分电板、电机控制器和信号接收机，信号接收机与电机控制器的输入通道端口对应连接，电子控制器的输出通道端口与电子调速器的调速端口对应连接，电机控制器和电子调速器的供电端口经分电板和能量源连接。

所述的磁性螺旋桨包括塑料外套和磁性圆柱嵌入体，塑料外套上沿圆周间隔均布地开有八个圆柱形孔，圆柱形孔中装有磁性圆柱嵌入体，各个磁性圆柱嵌入体的磁极方向沿垂直于上下碳纤维机身板表面布置，相邻两个磁性圆柱嵌入体两端磁极极性布置相反。

所述能量源为一锂聚合物电池，与分电板主端口连接，分电板并联口再分别和电机控制器和电子调速器的供电端口连接。

所述的信号接收机和外部的遥控器连接，由遥控器发送运动控制信号到信号接收机进而控制两轴动态磁浮机组在可调铝桌上悬浮移动。

所述的支撑柱有高度刻度，用来测量支撑柱伸长量。