一种实验用压强与流速变化关系的测量装置的制作方法

本发明涉及物理实验装置领域，尤其涉及一种实验用压强与流速变化关系的测量装置。

背景技术：

目前，物理实验室中进行验证气体压强与流速两者之间的关系时，通过简单的实验定性地来验证气体压强与流速两者之间的关系，而有些实验简单易操作，能呈现出较好的效果；而有些实验则存在操作繁琐，耗时费力等缺点，呈现的效果不明显，并且实验结果人为因素影响较大，多次操作，难以获得相同的效果。

而通过现有的实验来验证气体压强与流速两者之间的关系属于定性地、抽象地说明两者的关系，且整个过程都需要人工参与，不易操作。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种实验用压强与流速变化关系的测量装置，使用该装置能够定量测量压强与流速，进而直观地说明压强与流速的变化关系，以解决现有的物理实验中定性地、抽象地说明压强与流速变化关系，且整个过程都需要人工参与，不易操作的问题。

本发明实施例提供一种实验用压强与流速变化关系的测量装置，所述装置包括：气体通道，气体速度采集组件，气体压力采集组件，气体发生器，单片机，液晶显示屏，实时时钟，电源部件；

所述气体通道包括第一木板、第二木板、底板、顶板，第一木板和第二木板之间平行放置，并且垂直于底板，底板和顶板之间平行放置，形成位置相对的入口和出口，第一木板和第二木板开有通孔；

所述气体速度采集组件包括支架、连接轴、三风杯部件、光电测速传感器，所述连接轴穿过第一木板的通孔、第二木板上的通孔，并放于支架上，支架位于气体通道的外侧并固定在底板上，连接轴安装有三风杯部件和光电测速传感器，三风杯部件位于气体通道内，光电测速传感器的光电码盘安装于连接轴的末端，光电测速传感器与单片机电连接；

所述气体压力采集组件包括称重压力传感器和a/d转换器，称重压力传感器安装于第一木板或第二木板，且位于气体通道内，称重压力传感器与a/d转换器电连接，a/d转换器与单片机电连接；

所述气体发生器安装于底板，气体发生器的气体出口方向与气体通道方向相同，气体出口与底板的距离等于连接轴到底板的距离，且位于所述第一木板和第二木板之间；

所述连接轴、称重压力传感器、气体发生器的气体出口与底板的距离相等；

所述液晶显示屏与单片机电连接；

所述电源部件与光电测速传感器、a/d转换器、单片机、液晶显示屏，实时时钟电连接。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述第一木板和第二木板的长、宽、厚相等。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述第一木板和第二木板的垂直距离大于三风杯部件的轴向宽度。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述第一木板的通孔在第一木板的位置与第二木板的通孔在第二木板的位置相同，且直径大于连接轴的直径。。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述第一木板的通孔和第二木板的通孔分别位于第一木板和第二木板的中心位置。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述底板的长、宽分别大于顶板的长、宽。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述单片机，液晶显示屏，实时时钟，电源部件安装于第一木板或第二木板表面且位于气体通道外侧。

本发明实施例提供的一种实验用压强与流速变化关系的测量装置，通过由气体发生器产生的具有速度的气体流经气体通道，设置在气体通道内的气体速度采集组件、气体压力采集组件分别采集气体速度信号和气体压力信号，再将所采集的气体速度信号和压力信号输入单片机，由单片机进行处理，并将结果在液晶显示屏上显示，同时实时时钟显示实时时间，该装置结构简单并且易于操作，使用该装置能够定量测量流体的压强值和流速值，通过调节气体发生器产生气体的速度，可以得到多组压强值与速度值，进而可以定量、直观地说明压强与流速的关系，以解决现有的物理实验中定性地、抽象地说明压强与流速变化关系，且整个过程都需要人工参与，不易操作的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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发明的一些实施例，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它的附图。

图1为本发明提供的实验用压强与流速变化关系的测量装置实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的实验用压强与流速变化关系的测量装置实施例的气体通道结构示意图；

图3为本发明提供的实验用压强与流速变化关系的测量装置实施例的气体速度采集组件结构示意图；

图4为本发明提供的实验用压强与流速变化关系的测量装置实施例的气体压力采集组件结构示意图；

图5为本发明的提供的实验用压强与流速变化关系的测量装置实施例的气体发生器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种实验用压强与流速变化关系的测量装置，包括：气体通道1，气体速度采集组件2，气体压力采集组件3，气体发生器4，单片机5，液晶显示屏6，实时时钟7，电源部件8；

所述气体通道1包括第一木板101、第二木板102、底板103、顶板104，第一木板101和第二木板102之间平行放置，并且垂直于底板103，底板103和顶板104之间平行放置，形成位置相对的入口和出口，第一木板101和第二木板102开有通孔1011和通孔1021；

所述气体速度采集组件2包括支架201、连接轴202、三风杯部件203、光电测速传感器204，所述连接轴202穿过第一木板101的通孔1011、第二木板102的通孔1012，并放于支架201上，支架201位于气体通道1的外侧并固定在底板103上，连接轴202安装有三风杯部件203和光电测速传感器204，三风杯部件203位于气体通道1内，光电测速传感器204的光电码盘2041安装于连接轴202的末端，光电测速传感器204与单片机5电连接；

所述气体压力采集组件3包括称重压力传感器301和a/d转换器302，称重压力传感器301安装于第一木板101或第二木板102，且位于气体通道1内，称重压力传感器301与a/d转换器302电连接，a/d转换器302与单片机5电连接；

所述气体发生器4安装于底板103，气体发生器4的气体出口401方向与气体通道1方向相同，气体出口401与底板103的距离等于连接轴202到底板103的距离，且位于所述第一木板101和第二木板102之间；

所述连接轴202、称重压力传感器301、气体发生器4的气体出口401与底板103的距离相等；

所述液晶显示屏6与单片机电5连接；

所述电源部件8与光电测速传感器204、a/d转换器302、单片机5、液晶显示屏6，实时时钟7电连接。

在本发明实施例中，作为可选实施方式，单片机5可为stc89c52单片机，液晶显示屏6可为lcd12864液晶显示屏，实时时钟7可为ds1302实时时钟，a/d转换器302可为hx711ad/da转换器，称重压力传感器301的量程可选5kg。

本发明实施例提供的一种实验用压强与流速变化关系的测量装置，通过由气体发生器4产生的具有速度的气体流经气体通道1，设置在气体通道1内的气体速度采集组件2、气体压力采集组件3分别采集气体速度信号和气体压力信号，再将所采集的气体速度信号和压力信号输入单片机5，由单片机进行处理，并将结果在液晶显示屏6上显示，同时实时时钟7显示实时时间.该装置结构简单并且易于操作，使用该装置能够定量测量流体的压强值和流速值，通过调节气体发生器产生气体的速度，可以得到多组压强值与速度值，进而可以定量、直观地说明压强与流速的关系，以解决现有的物理实验中定性地、抽象地说明压强与流速变化关系，且整个过程都需要人工参与，不易操作的问题。

在本发明实施例中，第一木板101和第二木板102的长、宽、厚相等，能够使装置整体结构更加美观。

在本发明实施例中，第一木板101和第二木板102的垂直距离大于三风杯部件203的轴向宽度，使三风杯部件203由气体驱动转动时，不受第一木板101和第二木板102的影响，转动更加灵活。

在本发明实施例中，第一木板101的通孔1011在第一木板101的位置与第二木板102的通孔1021在第二木板102的位置相同，且直径大于连接轴202的直径，第一木板101的通孔1011在第一木板101的位置与第二木板102的通孔1021在第二木板102的位置相同，使连接轴202能够自由地穿过第一木板101的通孔1011和第二木板102的通孔1021，进而放于支架201上，且第一木板101的通孔1011在第一木板101的位置与第二木板102的通孔1021在第二木板102的位置相同，连接轴与气体发生器产生的风向垂直，进而保证三风杯部件203处于迎风面，从而使光电测速传感器204采集到的速度型号更准确。

在本发明实施例中，第一木板101的通孔1011和第二木板102的通孔1021分别位于第一木板101和第二木板102的中心位置，该位置相对气体通道1的入口和出口均较远，这样，消除外界环境对实验的影响，由气体速度采集组件2和气体压力采集组件3采集到的相应结果更加准确。

在本发明实施例中，底板103的长、宽分别大于顶板的长、宽，便于在底板上安装支架201、气体发生器4。

在本发明实施例中，单片机5，液晶显示屏6，实时时钟7，电源部件8安装于第一木板101或第二木板102表面且位于气体通道1外侧，这样，使装置整体更加紧凑。

本实施例的具体使用方式和作用如下：

打开电源部件，为光电测速传感器204、称重压力传感器301、a/d转换器302、单片机5、液晶显示屏6、实时时钟7供电。启动气体发生器产生风速为5m/s的气体，该气体由气体通道1的入口105流入，驱动三风杯部件203旋转，从而通过连接轴202带动安装于连接轴202的末端的光电码盘2041做同步旋转，光电测速传感器204将采集到的信号传入单片机5，由单片机5对其进行数据处理并将处理得到的风速数值通过液晶显示屏6显示。

在气体从气体通道1流过时，位于第一木板101或第二木板102上的称重压力传感器301采集气体流过前、后压力的变化信号，将该信号传入a/d转换器302进行模数信号转换，再将转换结果传入单片机5中进行数据处理，并将数据处理得到的压强数值在液晶显示屏6显示。

同时，由单片机5控制，将实时时钟7提供的实时时间在液晶显示屏6显示，进而实验参与者能够实时记录操作实验的年、月、日、时、分、秒等时间信息。

通过调节气体发生器产生气体的速度，按照上述使用方式进行实验，可以得到多组压强值与速度值，进而可做出压强与流速变化关系曲线，通过压强与流速变化关系曲线总结出以下结论：①气体流速越大的位置，压强越小。②气体流速越小的位置，压强越大。

本实施例，通过本发明提供的压强与流速变化关系的测量装置，能够定量地测量压强与流速的多组数值，并且根据多组压强与流速的数值绘制得到压强与压力的二维曲线，通过该曲线，能够总结出压强与流速的变化关系。本装置能够定量、直观地说明压强与流速的变化关系，且本装置结构简单、易于操作。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。