一种三线摆测转仪的制作方法

本实用新型涉及一种三线摆测转仪，属于物理实验仪器技术领域。

背景技术：

三线摆指将三线摆绕其中心的竖直轴扭转一个小小的角度，在悬线张力的作用下，圆盘在一确定的平衡位置左右往复扭动，圆盘的振动周期与其转动惯量有关。通常在物理实验室测量待测物体转动惯量装置；光电门是一个像门样的装置，一边安装发光装置，一边安装接收装置并与计时装置连接，通常在物理实验室测量物体运动速度以及运动频率；LED触控屏幕可显示经过处理器处理过的信息，并与操作者进行交互式操作的设备；三线摆，这一传统的测定转动惯量的物理实验仪器有着无法克服的缺陷，无法准确测量摆动频率，而光电门在物理实验中也无法直接无影响地对待测物体进行摆动测量，这使得实验室内对转动惯量的测量在精度以及便捷程度上有极大的局限。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种三线摆测转仪，提高物理实验室中三线摆测量摆动频率的准确性。

为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：

一种三线摆测转仪，其特征是，包括底座、中空直管、测转平台、轻质圆盘和摆线；所述摆线设置有三根，均匀分布在轻质圆盘的周边；所述中空直管竖直插入在底座上；所述测转平台的一端连接在中空直管上，另一端连接有一水平放置的带有通孔的圆盘；所述圆盘上设置有量角尺，内部设置有压力传感器；所述通孔上无隙安装有可旋转光电门；所述圆盘下方通过摆线连接轻质圆盘；所述轻质圆盘的质量分布均匀且转动惯量已知，轻质圆盘用于承载所要测量物体；所述底座、中空直管、光电门和测转平台均连接总电源。

前述的一种三线摆测转仪，其特征是，所述底座内设置有电路处理器；所述底座表面设置有触控屏幕。

优选地，所述中空直管长度为40-60cm。

前述的一种三线摆测转仪，其特征是，所述中空直管设置有两根，均与测转平台连接；所述测转平台在两根中空直管上能够进行往复运动；所述测转平台本身带有与中空直管相配合的两孔，中空直管尾部加工有螺纹，可用螺栓将两者相连接；所述中空直管的目的在于将被测信号由电缆从管中引入到测转平台中进行处理。

前述的一种三线摆测转仪，其特征是，所述光电门以通孔为圆心进行水平面转动角度为1的旋转。

前述的一种三线摆测转仪，其特征是，所述通孔位于圆盘的中心；所述通孔需要处于圆盘中心才能保证每条线到通孔中心距离相同，从而实现由转动弧度测量转动角度的方法。

前述的一种三线摆测转仪，其特征是，所述中空直管与底座螺纹连接，与测转平台通过螺钉连接。

本实用新型所达到的有益效果：1)本装置集成了实验仪器操作以及数据反馈双功能同时实现；2)在不影响待测物体任何物理属性情况下，对其转动周期，转动频率进行准确测量，对转动极限位置进行测量计算，并可设定转动报警数值；3)本装置可自动测量待测物体相关数值，并通过交互性LED触控屏幕将信息反馈，减少使用者操作复杂度；4)本装置体积小，使用方便，测量精度高，测量误差小。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的前视结构示意图；

图3是本实用新型的后视结构示意图；

图4是本实用新型的侧视结构示意图。

图中附图标记的含义：

1-底座，2-屏幕，3-中空直管，4-测转平台，5-轻质圆盘，6-光电门。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本装置在结构上包括底座1、中空直管3、测转平台4、轻质圆盘5和三根摆线。摆线均匀分布在轻质圆盘5的周边。

底座1内设有电路处理器，底座1表面设有LED触控屏幕2，LED触控屏幕2可反馈测得信息并进行交互式操作，底座1连接两根中空直管3。中空直管3竖直插入在底座1上。中空直管3内部安装有传输信号导线，测转平台4一端连接两根中空直管3实现一个自由度的往复运动，另一端为一水平有通孔的圆盘，圆盘上刻有量角尺，圆盘内部有压力传感器，可测得所连接物体质量，圆盘下方连接三根摆线以及轻质圆盘5。轻质圆盘5可承载所要测量物体。

圆盘中间通孔处无隙安装可旋转光电门6。光电门6可以一端为圆心做自由度为1的旋转，自由度指代水平面转动角度，以达到不同角度测量目的，光电门6具有相距距离十分小的两道光电感应器，可测出实时速度，并以来回速度及所用时间测出摆动极限时刻，从而估算摆动极限角度。

此外，在本装置中底座1，中空直管3，光电门6，测转平台4均与总电源连接。底座1与中空直管3螺纹连接，中空直管3与测转平台4螺钉连接，安装方便，占地面积小。

中空直管3长度为40-60cm，在本实施例中，优选50cm，便可以满足长线摆动的需求。

为了提高光电门6的旋转效果，通孔位于圆盘的中心，通孔需要处于圆盘中心才能保证每条线到通孔中心距离相同，从而实现由转动弧度测量转动角度的方法。

在本实施例中，LED交互式触控屏幕2可完成多项测量计算功能。

本装置使用时，已知线摆在光电门水平面到孔中心的距离，首先将光电门旋转一个较小的角度，测得线摆经过光电门时的两个极短时间，同时已知两发射光束之间极短距离可求得通过光电门实时速度V，由速度V以及已知距孔中心距离R可得摆动角速度。

当线摆第二次经过光电门时可得间距时间T，则可得线摆由速度V到速度0 经历时间约为T/2，设此过程为匀减速运动，则可用运动公式估算线摆运动极限位置，从而估算摆动极限角度。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。