[发明专利]基于圆锥摆的智能重力加速度测量仪

说明书

本发明公开了一种基于圆锥摆的智能重力加速度测量仪，包括：壳体；圆锥摆本体，安装于所述壳体上且能够进行用于测量重力加速度的圆锥摆运动；调水平装置，安装于所述壳体上，用于将所述壳体调整水平；监测装置，安装于所述壳体中，用于监测所述壳体的规格和所述圆锥摆本体中的摆球的位置变化状态；以及测量装置，安装于所述壳体上，用于测量所述摆球的高度和转动周期，并计算得到重力加速度。本发明可以对摆球的运动状态、机架的位置进行测量和监测，确保机架、摆球的实验环境处于最为理想的状态。

技术领域

本发明涉及精密测量的技术领域，具体地，涉及一种基于圆锥摆的智能重力加速度测量仪。

背景技术

测重力加速度方法较多，比如单摆的实验在小幅度摆角较小(摆动幅度小于5度)时满足实验原理，摆动幅度较小，不仅难以控制角度条件，而且较小的摆动幅度导致数值较小，很容易受到其他因素的干扰(如风速、摩擦等)；落球法误差主要来源于挡光片宽度、计时系统及人为操作等，难以避免；三线摆法的摆角范围要小，摆线难以达到等长的要求,手动释放摆球难以保证摆球摆动轨迹的平稳性，且空气阻尼对系统的形状及扭振的速率影响较大。

现有技术中公开了利用圆锥摆测量重力加速度的方法，该测量方法效果稳定，比较优越。但是，现有技术中的重力加速度的测量只是固定在电机上进行实验的，摆球的运动状态、机架的位置是否处于理想条件均未限定，整个测量结果依然存在较大的误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于圆锥摆的智能重力加速度测量仪，该基于圆锥摆的智能重力加速度测量仪可以对摆球的运动状态、机架的位置进行测量和监测，确保机架、摆球的实验环境处于最为理想的状态。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于圆锥摆的智能重力加速度测量仪，所述基于圆锥摆的智能重力加速度测量仪包括：壳体；圆锥摆本体，安装于所述壳体上且能够进行用于测量重力加速度的圆锥摆运动；调水平装置，安装于所述壳体上，用于将所述壳体调整水平；监测装置，安装于所述壳体中，用于监测所述壳体的规格和所述圆锥摆本体中的摆球的位置变化状态；以及测量装置，安装于所述壳体上，用于测量所述摆球的高度和转动周期，并计算得到重力加速度。

优选地，所述壳体包括：底板、与所述底板相平行设置的顶板以及置于所述底板与顶板之间并与其相配合形成一个容纳所述圆锥摆本体空间的侧板。

优选地，所述圆锥摆本体包括：安装于所述顶板上的驱动机构、连接于所述驱动机构上的飞轮、一端连接在所述飞轮上的悬线、连接于所述悬线的另一端的摆球以及用于控制所述驱动电机启动或关闭且安装于所述侧板上的控制旋钮，其中所述驱动机构能够通过所述飞轮和悬线带动所述摆球做圆锥摆运动。

优选地，所述调水平装置包括：安装于所述顶板上的水平仪和安装于所述底板上的高度调节组件。

优选地，所述高度调节组件包括蝶形螺栓以及依次贯穿的以下部件：第一衬套、轴承、机壳和第二衬套；其中：所述第一衬套、轴承、机壳、第二衬套均处于所述底板的下方；所述轴承嵌入所述机壳中，其外侧与所述机壳的内侧过盈配合，其内侧与所述第一衬套的外侧过盈配合；所述蝶形螺栓的轴与所述第一衬套和所述第二衬套的内圈过盈配合。

优选地，所述高度调节组件还包括：分别置于所述蝶形螺栓两端的两组由螺母和垫片构成的固定件，其中，处于所述蝶形螺栓上方的螺母嵌入所述底板的内部。

优选地，所述测量装置包括：安装于所述侧板上的升降装置以及安装于升降装置上且能够随所述升降支架沿竖直方向移动的激光传感器和红外传感器；其中，所述侧板上设置有能够容纳所述激光传感器和红外传感器发出的光线穿过的开口槽，所述开口槽的长度方向与所述激光传感器和红外传感器的移动方向相同。

优选地，所述升降装置包括：安装于所述侧板上的支架、置于所述支架内部的螺旋机构以及安装于所述螺旋机构上用于支撑所述激光传感器和红外传感器的光电门平台；其中，所述螺旋机构能够通过旋转带动所述光电门平台移动，所述支架能够限制所述光电门平台沿竖直方向移动。