一种物理量测试系统论文和设计-田凯

全文摘要

本实用新型公开了物理技术领域的一种物理量测试系统，包括计算机和支撑板，所述支撑板的底部安装有支撑架，所述支撑架的底部四角均固定安装有福马轮，所述支撑板的顶部左侧固接有测试底座，所述测试底座的正上方设置有测试顶板，所述测试顶板与测试底座之间固接有玻璃筒，所述玻璃筒的内腔中部竖直转动连接有丝杆，所述测试顶板与测试底座之间固接有两组位于丝杆左右两侧的光杆，本实用新型结构简单，测试方便，适用于对重力加速度进行测试，通过福马轮，可实现系统的移动，也可配合水平仪进行支撑板的手动调平，确保测试的准确性，通过抽真空泵对玻璃筒进行抽真空，可模拟真空环境下的重力加速度，提高测试的准确性。

主设计要求

1.一种物理量测试系统，包括计算机（17）和支撑板（1），其特征在于：所述支撑板（1）的底部安装有支撑架（2），所述支撑架（2）的底部四角均固定安装有福马轮（3），所述支撑板（1）的顶部左侧固接有测试底座（4），所述测试底座（4）的正上方设置有测试顶板（5），所述测试顶板（5）与测试底座（4）之间固接有玻璃筒（6），所述玻璃筒（6）的内腔中部竖直转动连接有丝杆（7），所述测试顶板（5）与测试底座（4）之间固接有两组位于丝杆（7）左右两侧的光杆（8），所述丝杆（7）上螺接有与光杆（8）滑动连接的螺纹滑块（9），所述螺纹滑块（9）的底部左右对称安装有夹持装置（10），所述测试底座（4）的顶部固定安装有两组分别位于两组夹持装置（10）下方的接杯（11），所述支撑板（1）的顶部左侧固接有位于测试底座（4）左方的抽真空泵（13），所述抽真空泵（13）的抽气口与玻璃筒（6）之间连通的抽真空管（14），所述支撑板（1）的顶部中央固接有控制器（15），所述支撑板（1）的顶部右侧固接有存储柜（16），所述计算机（17）位于存储柜（16）的顶部，所述测试底座（4）的内腔中部固定安装有电机（18），所述电机（18）的输出端与丝杆（7）的下端通过联轴器连接，所述接杯（11）的内腔底部安装有压力传感器（19），所述抽真空泵（13）、电机（18）和压力传感器（19）均通过控制器（15）与外接电源电性连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种物理量测试系统，其特征在于：所述玻璃筒（6）包括玻璃筒主体（61），所述玻璃筒主体（61）的圆周外壁下部安装有与玻璃筒主体（61）密封的玻璃门（62），所述玻璃门（62）上安装有把手（63）。

3.根据权利要求1所述的一种物理量测试系统，其特征在于：所述夹持装置（10）包括电动推杆（101），所述电动推杆（101）固定杆的圆周外壁均匀铰接有四组夹持臂（102），四组所述夹持臂（102）下端相对内侧均与电动推杆（101）的伸缩杆之间铰接有连接杆（103），所述电动推杆（101）通过控制器（15）与外接电源电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种物理量测试系统，其特征在于：所述测试底座（4）的顶部固定安装有位于丝杆（7）前侧的水平仪（12）。

5.根据权利要求1所述的一种物理量测试系统，其特征在于：所述光杆（8）上设置有刻度尺。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及物理技术领域，具体为一种物理量测试系统。

背景技术

重力加速度g是高中物理中一个非常重要的概念，其物理内涵也很丰富，重力加速度测试实验也是高中生必做的物理实验之一。目前，重力加速度常用的测试方法为单摆测试法和落球法，采用单摆测试法进行测试时，需要一个人记录时间一个人记录全振动的次数，操作比较复杂，而且两个人记录单摆的全振动次数和单摆时间非常容易出现很大的误差，需要进行多次重复操作，严重影响学生实验的进度。

例如中国专利申请号CN201620483266.0，具体内容为：一种重力加速度测试物理实验装置，包括测试平台，所述测试平台表面依次设置水平尺、透明真空筒和抽气泵，所述透明真空筒设置高度刻度，所述测试平台底部设置四个调节螺栓，所述透明真空筒底部设置硬质橡胶垫，所述硬质橡胶垫内部设置压力传感器，所述透明真空筒上部设置电动伸缩杆，所述电动伸缩杆连接伸缩杆控制装置，所述电动伸缩杆顶部设置电磁铁，所述电磁铁连接电磁铁开关，所述电磁铁开关连接处理器，所述压力传感器连接处理器，所述处理器连接电源开关，所述电源开关连接电池，所述抽气泵连接电池，所述处理器连接计时器。该装置提供的重力加速度测试物理实验装置测试方法简单直观，容易操作。

这种重力加速度测试物理实验装置，虽然进行实验时，先将电源开关打开，铁球吸附在电磁铁上，然后进行抽真空，使测试环境处于真空状态，避免空气阻力对测试结果产生影响，然后关闭电磁铁开关，铁球自由下落，同时计时器开始计，当铁球到达底端时，压力传感器接收信号，将信号传递给处理器，处理器控制计时器停止，最后根据时间和铁球下落的高度很容易的将重力加速度计算出；通过设置在测试平台底部的四个调节螺栓，可以方便调节本装置的水平位置，避免了现有测试设备或装置调节水平状态较为麻烦的问题；同时，铁球的离硬质橡胶垫的高度可通过电动伸缩杆进行调节，利于同学进行不同高度的铁球自由落体实验，加深同学对重力加速度的进一步理解；此外，透明真空筒方便同学观察铁球的运动轨迹，对实验中产生的各种问题及时进行纠正，真空筒上设置的高度刻度可以使同学直观的测出铁球下落的高度，避免采用辅助测量工具的麻烦，但是这种重力加速度测试物理实验装置不能直观比较两组不同材质、不同质量、不同大小的物体的重力加速度，从而不能直观的给同学们展示重力加速度在不同条件下的不变值，基于此，本实用新型设计了一种物理量测试系统，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种物理量测试系统，以解决上述背景技术中提出的这种重力加速度测试物理实验装置不能直观比较两组不同材质、不同质量、不同大小的物体的重力加速度，从而不能直观的给同学们展示重力加速度在不同条件下的不变值的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种物理量测试系统，包括计算机和支撑板，所述支撑板的底部安装有支撑架，所述支撑架的底部四角均固定安装有福马轮，所述支撑板的顶部左侧固接有测试底座，所述测试底座的正上方设置有测试顶板，所述测试顶板与测试底座之间固接有玻璃筒，所述玻璃筒的内腔中部竖直转动连接有丝杆，所述测试顶板与测试底座之间固接有两组位于丝杆左右两侧的光杆，所述丝杆上螺接有与光杆滑动连接的螺纹滑块，所述螺纹滑块的底部左右对称安装有夹持装置，所述测试底座的顶部固定安装有两组分别位于两组夹持装置下方的接杯，所述支撑板的顶部左侧固接有位于测试底座左方的抽真空泵，所述抽真空泵的抽气口与玻璃筒之间连通的抽真空管，所述支撑板的顶部中央固接有控制器，所述支撑板的顶部右侧固接有存储柜，所述计算机位于存储柜的顶部，所述测试底座的内腔中部固定安装有电机，所述电机的输出端与丝杆的下端通过联轴器连接，所述接杯的内腔底部安装有压力传感器，所述抽真空泵、电机和压力传感器均通过控制器与外接电源电性连接。

优选的，所述玻璃筒包括玻璃筒主体，所述玻璃筒主体的圆周外壁下部安装有与玻璃筒主体密封的玻璃门，所述玻璃门上安装有把手。

优选的，所述夹持装置包括电动推杆，所述电动推杆固定杆的圆周外壁均匀铰接有四组夹持臂，四组所述夹持臂下端相对内侧均与电动推杆的伸缩杆之间铰接有连接杆，所述电动推杆通过控制器与外接电源电性连接。

优选的，所述测试底座的顶部固定安装有位于丝杆前侧的水平仪。

优选的，所述光杆上设置有刻度尺。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单，测试方便，适用于对重力加速度进行测试，通过福马轮，可实现系统的移动，也可配合水平仪进行支撑板的手动调平，确保测试的准确性，通过抽真空泵对玻璃筒进行抽真空，可模拟真空环境下的重力加速度，提高测试的准确性，通过电机带动丝杆转动，可实现夹持装置的升降，有利于实验的进行，通过压力传感器，可辅助计算下落时间，方便电脑计算重力加速度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型主视结构示意图；

图3为本实用新型A部放大结构示意图；

图4为本实用新型玻璃筒结构示意图；

图5为本实用新型夹持装置结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-支撑板，2-支撑架，3-福马轮，4-测试底座，5-测试顶板，6-玻璃筒，61-玻璃筒主体，62-玻璃门，63-把手，7-丝杆，8-光杆，9-螺纹滑块，10-夹持装置，101-电动推杆，102-夹持臂，103-连接杆，11-接杯，12-水平仪，13-抽真空泵，14-抽真空管，15-控制器，16-存储柜，17-计算机，18-电机，19-压力传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型提供一种物理量测试系统技术方案：一种物理量测试系统，包括计算机17和支撑板1，支撑板1的底部安装有支撑架2，支撑架2的底部四角均固定安装有福马轮3，支撑板1的顶部左侧固接有测试底座4，测试底座4的正上方设置有测试顶板5，测试顶板5与测试底座4之间固接有玻璃筒6，玻璃筒6的内腔中部竖直转动连接有丝杆7，测试顶板5与测试底座4之间固接有两组位于丝杆7左右两侧的光杆8，丝杆7上螺接有与光杆8滑动连接的螺纹滑块9，螺纹滑块9的底部左右对称安装有夹持装置10，测试底座4的顶部固定安装有两组分别位于两组夹持装置10下方的接杯11，支撑板1的顶部左侧固接有位于测试底座4左方的抽真空泵13，抽真空泵13的抽气口与玻璃筒6之间连通的抽真空管14，支撑板1的顶部中央固接有控制器15，支撑板1的顶部右侧固接有存储柜16，计算机17位于存储柜16的顶部，测试底座4的内腔中部固定安装有电机18，电机18的输出端与丝杆7的下端通过联轴器连接，接杯11的内腔底部安装有压力传感器19，抽真空泵13、电机18和压力传感器19均通过控制器15与外接电源电性连接，控制器15的型号为西门子s7-200。

进一步的，玻璃筒6包括玻璃筒主体61，玻璃筒主体61的圆周外壁下部安装有与玻璃筒主体61密封的玻璃门62，玻璃门62上安装有把手63；通过打开玻璃门62，可方便老师对实验球的固定与拿取。

优选的，夹持装置10包括电动推杆101，电动推杆101固定杆的圆周外壁均匀铰接有四组夹持臂102，四组夹持臂102下端相对内侧均与电动推杆101的伸缩杆之间铰接有连接杆103，电动推杆101通过控制器15与外接电源电性连接；通过控制器15控制电动推杆101的伸缩，可使得连接杆103向外顶或向内拉夹持臂102，从而实现对实验球的夹持或松放。

优选的，测试底座4的顶部固定安装有位于丝杆7前侧的水平仪12，可实现测试底座4呈水平状态，确保测试的准确性。

优选的，光杆8上设置有刻度尺，可通过刻度尺了解测试高度。

本实施例的一个具体应用为：本装置为一种物理量测试系统，主要适用于对重力加速度进行测试，使用时，预先通过观察水平仪12，并配合福马轮3的高度调节，使得测试底座4处于水平状态，然后，老师可通过打开玻璃门62将测试球夹持到两组夹持装置10上，具体夹持步骤为，通过控制器控制两组电动推杆101的伸缩端收缩，使得夹持臂102夹持放置在4组夹持臂102之间的测试球。接着，关好玻璃门62，老师可通过控制开关控制电机18启动，使得丝杆7转动，从而带动螺纹滑块9沿光杆8稳定上升，当其上升到一定高度时，停止上升，接着，通过控制器控制15启动，使得玻璃筒6内部的空气随着抽真空管14往外抽，直至玻璃筒6的内腔逼近真空状态，接着通过控制器15控制两组电动推杆101的伸缩端伸长，并开始计时，使得两组夹持装置10同时放开测试球，测试球将自由落体运动至接杯11中，并触碰压力传感器19，压力传感器19触动后将信号传递给控制器15，控制器15收到信号停止计时，并将数据通过USB线传递给计算机17，用户可从光杆8的刻度上读取数据记录到计算机17中，计算机17可通过简单程序计算出两测试球的重力加速度。老师和学生可在本系统中测试两组不同质量，相同大小；不同质量，不同大小；相同材质，不同大小；相同质量，不同材质的测试球，从而来验证重力加速度。其中测试球可放置在存储柜16中进行保存。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

设计图

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