一种新型刚体转动惯量测量仪的制作方法

本实用新型涉及测量仪器领域，特别是一种新型刚体转动惯量测量仪。

背景技术：

转动惯量是描述刚体转动惯性大小的物理量，在研究和描述刚体转动规律中有着重要作用。测定刚体转动惯量的大小对于实际科学研究及工程分析都有着极为重要的意义。

对于质量分布均匀，形状规则的刚体可以用数学方法计算得出；对于质量分布不均匀，形状不规则的刚体通常要用实验室方法得出。且由于多数实际待测刚体质量分布不均匀，外形不规则等因素，实验室测量具体转动惯量数值成为必须进行的操作。

目前，实验室测量刚体转动惯量的方法主要有三线摆法，落体法，扭摆法等。然而传统实验室方法主要有两大类缺陷：（1）对实验条件的要求过于严格：以落体法为例，由于测量原理的限制，使得实验条件过于严苛甚至很难达到，要消除转轴、线轮处的摩擦，消除空气阻力，保证待测刚体从绝对静止状态下落等等。实验条件的限制势必造成实验结果的较大误差。（2）实验步骤过于繁琐：实验往往要求重复操作多次，且多次测量误差仍然较大，耗费过多时间，效率较低；较少使用传感装置，与计算机结合不够紧密使得无法较好适应实际需求。因此，对测定刚体转动惯量的仪器进行改进显得尤为必要。

技术实现要素：

本实用新型针对上述问题，提出了一种新型刚体转动惯量测量仪。

具体的技术方案如下：

一种新型刚体转动惯量测量仪，包括底座、转轴和转盘，其特征在于，所述底座的下端设有水平调节座，所述转盘呈圆形，并与转轴2转动连接，所述转轴的下端面与底座的上端面贴合，并铆接或者焊接固定，转轴的上端面与转盘下端面的中部贴合，并铆接或者焊接固定；

所述转盘所呈的圆形的周边设有护板，所述护板呈圆环形，转盘的上端面上设有仪表安装座和轨道，所述仪表安装座位于转盘的中心位置，其上固定设有直线位移传感器和陀螺仪，所述轨道上设有小车，所述小车的下端设有滑轮，所述滑轮与轨道配合，实现小车在轨道上的滑动；

所述陀螺仪固定设置于仪表安装座的顶部，所述直线位移传感器设置于仪表安装座的侧面上，位于轨道之间；

进一步的，所述直线位移传感器的感应方向与轨道延伸方向平行。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提出的一种新型刚体转动惯量测量仪，包括底座、转轴和转盘，底座下设水平调节座，转盘上设护板、轨道、直线位移传感器和陀螺仪，轨道上设有小车，小车沿轨道滑动，本实用新型设计新颖，结构简单，待测刚体在小车上由于离心力作用运动，此过程中，转盘、小车、待测刚体所组成的系统不受外力影响，通过直线位移传感器实现实时测量小车位置、陀螺仪精确测量角速度，计算得出的待测刚体转动惯量，测量耗时短、集成度高，测量结果精确度高，可大大提高实验效率，节约测量成本，同时，通过选取不同大小规格的小车，即可能满足多种类型待测刚体的惯量测量需求，应用广泛。

具体实施方式

图1为本实用新型示意图。

图2为转盘俯视图。

图3为实施例二中，转盘俯视图。

图4为图3中，仪表安装座截面简要视图（直线位移传感器和陀螺仪未画出）。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案更加清晰明确，下面结合实施例对本实用新型进行进一步描述，任何对本实用新型技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本实用新型保护范围。

实施例一

一种新型刚体转动惯量测量仪，包括底座1、转轴2和转盘3，其特征在于，所述底座1的下端设有水平调节座4，所述转盘3呈圆形，并与转轴2转动连接，所述转轴2的下端面与底座1的上端面贴合，并铆接或者焊接固定，转轴2的上端面与转盘3下端面的中部贴合，并铆接或者焊接固定；

所述转盘3所呈的圆形的周边设有护板5，所述护板5呈圆环形，转盘3的上端面上设有仪表安装座6和轨道7，所述仪表安装座6位于转盘的中心位置，其上固定设有直线位移传感器8和陀螺仪9，所述轨道7上设有小车10，所述小车10的下端设有滑轮11，所述滑轮11与轨道7配合，实现小车10在轨道7上的滑动；

所述陀螺仪9固定设置于仪表安装座6的顶部，所述直线位移传感器8设置于仪表安装座6的侧面上，位于轨道7之间；

进一步的，所述直线位移传感器8的感应方向与轨道7延伸方向平行。

本实施例的一种新型刚体转动惯量测量仪，其工作原理如下：

第一步：调节水平调节座，使转盘处于水平状态，此时，转动转盘无明显摩擦；

第二步：计算或使用其他转动惯量测量仪装置，测量本实施例的一种新型刚体转动惯量测量仪，在空载状态时的转动惯量；

第三步：根据待测刚体选择大小合适的小车，将待测刚体固定在小车上，并置于靠近转盘中心的位置（即尽量靠近仪表安装座）；

第四步：将直线位移传感器通过USB接口接入计算机，陀螺仪通过蓝牙连接到计算机，并启动直线位移传感器、陀螺仪和计算机内的数据分析软件；

第五步：拨动护板，从侧面给转盘短暂的作用力，使转盘旋转，此时，小车及待测刚体在离心力的作用下，沿轨道运动，直线位移传感器和陀螺仪实时测量并记录小车位置及转盘的角速度；

第六步：当小车到达转盘边缘处、接触护板，则表示结束测量，将直线位移传感器和陀螺仪记录数据导入计算机，进行数据处理与分析，从而求得待测刚体转动惯量。(取多个计算机内的数据分析软件所记录的状态，分别计算出多个待测刚体的转动惯量，根据待测刚体所在的位置，进行误差的分析、修正。)

本实施例中，待测刚体在小车上由于离心力作用运动，此过程中，转盘、小车、待测刚体所组成的系统通过直线位移传感器实现实时测量小车位置、陀螺仪精确测量角速度，计算得出的待测刚体转动惯量精确度高，较现有刚体转动惯量测量装置相比，其还具有测量耗时短、集成度高的特点，可大大提高实验效率，节约测量成本，而且待测刚体无需对称设置，扩大了转动惯量的测量范围；

同时，本实施例的一种新型刚体转动惯量测量仪，其设计新颖，结构简单，通过选取不同大小规格的小车，即可能满足多种类型待测刚体的惯量测量需求，应用广泛。

实施例二

如图3和图4所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，所述仪表安装座6的下端设有连接块61，所述连接块61与转盘3焊接或者铆接固定，其上端面的中部设有轴杆62，所述轴杆62呈圆柱形，仪表安装座的下端面上设有轴孔63，所述轴孔呈圆柱形，轴杆62插入轴孔63内，并与轴孔63间隙配合，实现仪表安装座6与转盘3的转动连接，连接61块的一侧上设有可转动的定位板64；

所述转盘上的轨道7设有4组，4组轨道7呈十字分布，且4组的轨道7间距不同，可适应不同大小的小车；

本实施例中，设置了多组轨道，可适配多个规格大小的小车，提高了对不同大小待测刚体的适应性，同时，设计转动式的仪表安装座，仪表安装座可调整测量方向，针对多组轨道设计，转动完成后，可通过旋转定位板，将连接块和仪表安装座定位。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。