测量物体竖直方向运动的实际转速的装置及其使用方法与流程

本发明涉及测量物体转速的领域，具体为测量物体竖直方向运动的实际转速的装置及其使用方法。

背景技术：

转速是能源设备与动力机械性能测试中的一个重要的特性参量，因为动力机械的许多特性都有转速密切相关。由于摩擦力的存在，当我们设定一个物体的转速为某个值时，而实际情况中物体达不到这个转速；在实验中，物体转速的值不准确，往往会导致失之毫厘差之千里，直接关系到实验的成败。根据转速测量的工作方式可分为两大类，接触式转速测量仪表和非接触式转速测量仪表，传统的转速测量采用光耦或者霍尔点机脉冲检测，存在着转速响应慢，电路机械装置复杂，寿命短价格高等缺点，而且测量结果不精确。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供测量物体竖直方向运动的实际转速的装置及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：测量物体竖直方向旋转的实际转速的装置，包括弹力测量装置、弹簧、小球、信号处理装置、信号接收装置和位置标记线；所述的弹簧一端连接小球，另一端连接弹力测量装置，所述的弹力测量装置能够测量出弹簧的弹力，并且将弹力转化成数字信息发送到信号处理装置；所述的位置标记线用于方便使用者测量位置标记线距旋转中心的长度，测量出来的位置标记线距旋转中心的长度需要输入到信号接收装置中，所述的信号接收装置将测量出来的距旋转中心的长度转换为数字信息并发送到信号处理装置；

所述的信号处理装置接收到弹力测量装置发送过来的弹簧弹力的数字信息和信号接收装置发送过来的位置标记线距旋转中心的长度转换的数字信息后首先进行存储，经过一段时间收集到的弹簧弹力的数字信息可以得到弹簧弹力的最大值与最小值，将弹簧弹力的最大值与最小值相加再除以二，即为小球受到的离心力，然后通过以下公式得到在竖直方向旋转物体的实际转速：

Ft＝F＝K*ΔX；

R＝ΔX+X+L；

F＝9.8*1.11*10^-5*R*N²；

其中：Ft为弹簧弹力的平均值，单位为牛顿；

K为弹簧弹力系数，单位为牛/米；

ΔX为弹簧伸长量，单位为米；

X为弹簧的自然长度，单位为米；

L为位置标记线距旋转中心的长度，单位为米；

F为离心力；

R为离心半径，单位为厘米；

N为转速，单位为转/分钟；

所述的信号处理装置将得到的转速、弹簧弹力的最大值与最小值、弹簧伸长量、弹簧的自然长度、离心力和离心半径信息存储后发送到信号接收装置上显示。

优选的，所述的小球由不锈钢材料制成。

优选的，所述的小球受到的离心力也可以通过将弹簧弹力的最大值减去小球重力或将弹簧弹力的最小值加上小球重力得出。

优选的，所述的信号处理装置也能够将信息传输至电脑、手机和平板上。

所述的测量物体竖直方向旋转的实际转速的装置，其使用方法为：

第一步、将所述的测量物体竖直方向旋转的实际转速的装置置于在需测量的物体上；

第二步、测量位置标记线距旋转中心的长度，并输入到信号接收装置中；

第三步、使物体在竖直方向上旋转起来，即可在信号接收装置中显示转速、弹簧弹力的最大值与最小值、弹簧伸长量、弹簧的自然长度、离心力和离心半径信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：所述的测量物体竖直方向运动的实际转速的装置及其使用方法通过离心力的作用，能够准确的得出物体在竖直方向上的实际转速，方法科学合理，得出的结果精确，此外，能够将转速以及弹簧弹力的最大值与最小值、弹簧伸长量、弹簧的自然长度、离心力和离心半径信息在信号接收装置或电脑、手机和平板上显示出来，操作简单，使用方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的系统结构示意图；

图3为本发明中的弹簧的弹力最小时的小球受力图；

图4为本发明中的弹簧的弹力最大时的小球受力图。

图中：1、弹力测量装置，2、弹簧，3、小球，4、信号处理装置，5、信号接收装置，6、位置标记线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：测量物体竖直方向旋转的实际转速的装置，包括弹力测量装置1、弹簧2、小球3、信号处理装置4、信号接收装置5和位置标记线6，小球3由不锈钢材料制成，为了防止小球因为自身发生氧化或还原反应而导致自身重力增加或减少；弹簧2一端连接小球3，另一端连接弹力测量装置1，弹力测量装置1能够测量出弹簧2的弹力，并且将弹力转化成数字信息发送到信号处理装置4；位置标记线6用于方便使用者测量位置标记线6距旋转中心的长度L＝10米，测量出来的距旋转中心的长度需要输入到信号接收装置5中，信号接收装置5将测量出来的位置标记线6距旋转中心的长度转换为数字信息并发送到信号处理装置4；

信号处理装置4接收到弹力测量装置1发送过来的弹簧2弹力的数字信息和信号接收装置5发送过来的位置标记线6距旋转中心的长度转换的数字信息后首先进行存储，经过一段时间收集到的弹簧2弹力的数字信息可以得到弹簧2弹力的最大值F2＝11N与最小值F1＝9N，将弹簧2弹力的最大值与最小值相加再除以二得到，即为小球3受到的离心力F＝10N，然后通过以下公式得到在竖直方向旋转物体的实际转速：

Ft＝F＝K*ΔX；得到ΔX＝0.5米；

R＝ΔX+X+L；得到R＝11米；

F＝9.8*1.11*10^-5*R*N²；得出N＝9.2转/分钟；

其中：Ft为弹簧2弹力的平均值，单位为牛顿；

K为弹簧2弹力系数，为20牛/米；

ΔX为弹簧2伸长量，单位为米；

X为弹簧2的自然长度，单位为米，X＝0.5米；

L为位置标记线6距旋转中心的长度，单位为米；

F为离心力；

R为离心半径，单位为厘米；

N为转速，单位为转/分钟；

信号处理装置4将得到的转速、弹簧2弹力的最大值与最小值、弹簧2伸长量、弹簧2的自然长度、离心力和离心半径信息存储后发送到信号接收装置5上显示。

测量物体竖直方向旋转的实际转速的装置，其使用方法为：

第一步、将测量物体竖直方向旋转的实际转速的装置置于在需测量的物体上；

第二步、测量位置标记线6距旋转中心的长度，并输入到信号接收装置5中；

第三步、使物体在竖直方向上旋转起来，即可在信号接收装置5中显示转速、弹簧2弹力的最大值与最小值、弹簧2伸长量、弹簧2的自然长度、离心力和离心半径信息。

实施例2：

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：测量物体竖直方向旋转的实际转速的装置，包括弹力测量装置1、弹簧2、小球3、信号处理装置4、信号接收装置5和位置标记线6，小球3由不锈钢材料制成，为了防止小球因为自身发生氧化或还原反应而导致自身重力增加或减少；弹簧2一端连接小球3，另一端连接弹力测量装置1，弹力测量装置1能够测量出弹簧2的弹力，并且将弹力转化成数字信息发送到信号处理装置4；位置标记线6用于方便使用者测量位置标记线6距旋转中心的长度L＝5米，测量出来的距旋转中心的长度需要输入到信号接收装置5中，信号接收装置5将测量出来的位置标记线6距旋转中心的长度转换为数字信息并发送到信号处理装置4；

信号处理装置4接收到弹力测量装置1发送过来的弹簧2弹力的数字信息和信号接收装置5发送过来的位置标记线6距旋转中心的长度转换的数字信息后首先进行存储，经过一段时间收集到的弹簧2弹力的数字信息可以得到弹簧2弹力的最小值F1＝48N，将弹簧2弹力的最小值F1与小球3的重力G＝2N相加，即为小球3受到的离心力F＝50N，小球3的重力为一个定值，小球3的重力信息一直存储在信号处理装置4和信号接收装置5中，得到小球3受到的离心力后通过以下公式得到在竖直方向旋转物体的实际转速：

Ft＝F＝K*ΔX；得到ΔX＝1.25米；

R＝ΔX+X+L；得到R＝7米；

F＝9.8*1.11*10^-5*R*N²；得出N＝25.6转/分钟；

其中：Ft为弹簧2弹力的平均值，单位为牛顿；

K为弹簧2弹力系数，为40牛/米；

ΔX为弹簧2伸长量，单位为米；

X为弹簧2的自然长度，单位为米，X＝0.75米；

L为位置标记线6距旋转中心的长度，单位为米；

F为离心力；

R为离心半径，单位为厘米；

N为转速，单位为转/分钟；

信号处理装置4将得到的转速、弹簧2弹力的最大值与最小值、弹簧2伸长量、弹簧2的自然长度、离心力和离心半径信息存储后发送到电脑上显示。

测量物体竖直方向旋转的实际转速的装置，其使用方法为：

第一步、将测量物体竖直方向旋转的实际转速的装置置于在需测量的物体上；

第二步、测量位置标记线6距旋转中心的长度，并输入到信号接收装置5中；

第三步、将电脑与信号处理装置4通过以太网相连，然后使物体在竖直方向上旋转起来，即可在电脑中显示转速、弹簧2弹力的最大值与最小值、弹簧2伸长量、弹簧2的自然长度、离心力和离心半径信息。

实施例3：

请参阅图1、图2和图4，本发明提供一种技术方案：测量物体竖直方向旋转的实际转速的装置，包括弹力测量装置1、弹簧2、小球3、信号处理装置4、信号接收装置5和位置标记线6，小球3由不锈钢材料制成；弹簧2一端连接小球3，另一端连接弹力测量装置1，弹力测量装置1能够测量出弹簧2的弹力，并且将弹力转化成数字信息发送到信号处理装置4；位置标记线6用于方便使用者测量位置标记线6距旋转中心的长度L＝13米，测量出来的距旋转中心的长度需要输入到信号接收装置5中，信号接收装置5将测量出来的位置标记线6距旋转中心的长度转换为数字信息并发送到信号处理装置4；

信号处理装置4接收到弹力测量装置1发送过来的弹簧2弹力的数字信息和信号接收装置5发送过来的位置标记线6距旋转中心的长度转换的数字信息后首先进行存储，经过一段时间收集到的弹簧2弹力的数字信息可以得到弹簧2弹力的最大值F2＝100N，将弹簧2弹力的最大值F2与小球3的重力G＝5N相加，即为小球3受到的离心力F＝105N，小球3的重力为一个定值，小球3的重力信息一直存储在信号处理装置4和信号接收装置5中，得到小球3受到的离心力后通过以下公式得到在竖直方向旋转物体的实际转速：

Ft＝F＝K*ΔX；得到ΔX＝3.5米；

R＝ΔX+X+L；得到R＝17米；

F＝9.8*1.11*10^-5*R*N²；得出N＝23.8转/分钟；

其中：Ft为弹簧2弹力的平均值，单位为牛顿；

K为弹簧2弹力系数，为30牛/米；

ΔX为弹簧2伸长量，单位为米；

X为弹簧2的自然长度，单位为米，X＝0.5米；

L为位置标记线6距旋转中心的长度，单位为米；

F为离心力；

R为离心半径，单位为厘米；

N为转速，单位为转/分钟；

信号处理装置4将得到的转速、弹簧2弹力的最大值与最小值、弹簧2伸长量、弹簧2的自然长度、离心力和离心半径信息存储后发送到手机上显示。

测量物体竖直方向旋转的实际转速的装置，其使用方法为：

第一步、将测量物体竖直方向旋转的实际转速的装置置于在需测量的物体上；

第二步、测量位置标记线6距旋转中心的长度，并输入到信号接收装置5中；

第三步、将手机与信号处理装置4通过以太网相连，然后使物体在竖直方向上旋转起来，即可在电脑中显示转速、弹簧2弹力的最大值与最小值、弹簧2伸长量、弹簧2的自然长度、离心力和离心半径信息。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。