专利名称：精密柱面摆和单摆组合测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种力学测试仪器、特别是一种柱面摆和单摆的组合测试仪器。
本发明人在申请本实用新型的同时提出了一项名为“精密柱面摆仪及其用途”的发明专利申请。该仪器可以测定摆的对数衰减率δ、重力加速度g值及摆的周期T。但是，由于柱面摆是发明人提出的一个新概念，目前尚鲜为人知，各种教科书均未列入。各学校在力学实验中多习惯于采用单摆。但普遍的单摆测试仪，摆长用卷尺测量，周期用秒表计量，因此重力测量的相对值精度低，只可达1×10－3。既便是自由落体重力仪，可倒摆的精度也是如此。
本实用新型的目的是提供一种测试精度高，既可做普通单摆测试，又可做柱面摆测试的组合性测试仪。
这个目的通过在精密柱面摆仪的基础上附加一个精密单摆的方案即可实现。
下面通过附图和实际例对本实用新型做进一步详细描述。
图1是组合测试仪的主视示意图。
图2是
图1的A－A剖视图。
图中内圆柱形导轨〔1〕，摆长调节轴〔2〕，螺母〔3〕，内圆柱形导轨中心轴〔4〕，光电门支架〔5〕，光电门传感器〔6〕，含芯透明球〔7〕，支座〔8〕，摆弦〔9〕，含芯透明球〔10〕，光电门传感器〔11〕，下悬臂〔12〕，顶丝〔13〕，孔〔14〕，平衡方锤〔15〕，角度指针〔16〕，立柱支座〔17〕，顶丝〔18〕，孔〔19〕，小套〔20〕，上悬臂〔21〕。
参看
图1、图2。图中精密柱面摆部分中的圆柱形导轨〔1〕、螺母〔3〕、内圆柱形导轨中心轴〔4〕，光电门支架〔5〕，光电门传感器〔6〕、含芯透明球〔7〕、支座〔8〕、角度指针〔16〕、小套〔20〕与发明专利申请“柱面摆仪及其用途”的结构基本相同。而附加的精密单摆的结构及引起精密柱面摆的结构变化为；1、精密单摆的摆弦〔9〕之一端与一个含芯透明球〔10〕联接。摆弦穿过精密柱面摆中心轴〔4〕的芯孔后向上再穿过装在光电门支架〔5〕上部的摆长调节轴〔2〕的芯孔，再向下穿过光电门支架〔5〕上的孔〔19〕，下端与高度为h的平衡方锤〔15〕联接。平衡方锤的活动范围在孔〔19〕之下平面至精密柱面摆支座〔8〕上平面之间，即调节范围为S。
2、另外，增加一个光电门传感器〔11〕，它水平装配在下悬臂〔12〕上，而下悬臂〔12〕可相对于立柱支座〔17〕调整其高低位置。并且，光电门传感器的聚光灯对称于单摆之含芯透明 球〔10〕的两侧。光电门传感器通过软线插头与一个数字计时器相联接。
图中顶丝〔13〕是用以固定立柱支座悬臂〔12〕位置用的；顶丝〔18〕是用以固定摆弦〔9〕位置用的。
当利用精密单摆测试时，一般采用两次测量法。即第一次平衡方锤〔15〕的下平面与支座〔8〕的上平面接触，第二次平衡方锤的上平面与孔〔19〕的下平面接触。则两次的摆长差ΔL＝L1－L2＝S－h。因S和h均可精密制造和测量，因此ΔL值是一个确定的精密值。
对于中等学校，由于对重力加速度g值的精度要求不高，可采用公式g＝4π2·L／T2，或g＝4π2、ΔL／T22－T21计算，对于大学或工程应用，可采用公式g＝4π2·L／T·(1＋ξg)，或g＝4π2·ΔL／T22－T21·(1＋ξg)，其中ξg＝1／2Sin2θ／2＋αL－2αt＋T2／4π2·β2－1／6·μ／M＋1／10d2／L2＋ρo／ρ。公式中T为摆的周长，L为摆长，ξg为修正系数，αL为摆长测量误差修正系数，αt为周期误差测量修正系数，β为空气阻尼系数，μ为摆弦质量，M为小球的质量，d为小球直径，ρ为小球的密度，ρo为空气的密度。
此外，在立柱支座〔17〕的上部还套装有一个上悬臂〔21〕，利用它和下悬臂〔12〕相配合，可以间接测量摆长L。
本实用新型具有下述的优点1、既可做单摆的实验测试，又可进行柱面摆的实验和测试。
2、单摆测试精度高，可达1×10－5～1×10－6；柱面摆可用于测试摆的对数衰减率δ，当地的重力加速度值g，摆的周期T，△g／g测试精度可高达1×10－4～1×10－7。
权利要求1.一种力学测试仪、特别是一种精密柱面摆和单摆组合测试仪，包括一个精密柱面摆，其特征是它还附带有一个精密单摆。
2.根据权利要求1所述的精密柱面摆和单摆组合测试仪，其特征是所附带的精密单摆的结构是a、摆弦〔16〕的一端与一个含芯透明球〔10〕联接，摆弦穿过精密柱面摆中心轴〔4〕的芯孔后向上再穿过光电门支架〔5〕上部的摆长调节轴〔2〕的芯孔，再向下穿过光电门支架〔5〕上的孔〔19〕，下端与高度为h的平衡方锤〔15〕联接，平衡方锤的活动范围在孔〔19〕之下 平面至精密柱面摆的支座〔8〕上平面之间，即调节范围为S，b、还有一个光电门传感器〔11〕水平装配在下悬臂〔12〕上，而立柱支座悬臂〔12〕可相对于立柱支座〔17〕调整其高低位置，并且光电门传感器的聚光灯对称位于单摆之含芯透明球〔10〕的两侧。
3.根据权利要求1或2所述的组合测试〔2〕，其特征是在立柱支座〔17〕的上部还套装有一个上悬臂〔21〕。
专利摘要一种力学测试仪器、特别是一种精密柱面摆和精密单摆的组合测试仪。它是由一个精密柱面摆附加一个精密单摆构成。它即可以作普通的单摆实验和测定，而精度可达1×10
文档编号G09B23/00GK2141109SQ92226809
公开日1993年8月25日 申请日期1992年7月3日 优先权日1992年7月3日
发明者张凤纪, 史洲 申请人:兰州市计量测试研究所