一种失重天平的制作方法

本实用新型涉及物体质量测量技术领域，特别涉及一种失重天平。

背景技术：

因为太空中不存在引力，普通天平不能测量物体质量。目前，太空最简单的测量质量的方法简单方法是利用牛顿第二定律，物体质量与加速度成反比，用一个固定的力拉一个物体，然后测量物体的加速度，就可以计算出物体的质量了。但这种方法其实也有很大的局限性。首先，如果量程太短，加速度的测量就会很不准确，误差会很大。其次物体如果太大，就很难实施一个固定大小的力。还有，运动需要确定参照物，参照物的选取也会极大的影响测量的准确度。

技术实现要素：

本实用新型提供一种失重天平，通过比较砝码和物体旋转过程中产生离心力对横梁弯曲应变，测量物体质量。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种失重天平，包括底座，底座内设置有控制系统，所述底座上安装有电机，所述电机的输出轴上安装有横梁，所述横梁左右两端相对所述电机的输出轴对称，所述横梁左右两端垂直向下弯曲形成两侧臂，其中一侧臂底端安装有物体盒，所述物体盒内放置被测物体，所述物体盒上方的侧臂上安装有补偿码；另一侧臂的底端安装有砝码盒，所述砝码盒内放置砝码，所述砝码盒上方的侧臂上安装有游码；

所述横梁中心处安装有应变片平衡电桥，所述应变片平衡电桥通过线路与所述控制系统相连。

进一步地，所述应变片平衡电桥包括四片相同特性的应变片，分别对称粘贴在横梁中心两侧的左上表面、右上表面、左下表面和右下表面。

进一步地，所述安装有游码的侧臂上刻有质量标尺。

优选地，所述横梁及两侧臂为同一矩形截面金属板。

优选地，所述砝码盒与物体盒可变形，通过调整外形使砝码盒内的砝码质心和物体盒内的被测物体质心高度相同且对称于横梁中心。

优选地，所述电机的输出轴上安装有滑环，所述滑环的内环有所述输出轴固定，所述滑环的外环与所述电机外壳固定。

本实用新型有益效果：本实用新型可以通过比较砝码和物体旋转过程中产生离心力对横梁弯曲应变，测量物体质量；采用横梁应变测量质量，无移动部件，消除横梁机械结构误差；采用应变片平衡电桥测量质量，消除横梁两边存在的系统误差。

附图说明

图1为本实用新型失重天平结构示意图；

图2为应变片电桥原理图；

图中：1应变片平衡电桥、2横梁、3游码、4电机、5滑环、6补偿码、7物体盒、8砝码盒、9砝码、10控制系统、11底座、12被测物体。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明。

结合附图1、2，一种失重天平，包括底座11，优选地，所述底座11为铸铁材质制作，所述底座11内设置有控制系统10，优选地，所述控制系统10以单片机为核心，具有模数转换模块、步进电机驱动模块、显示模块、调零模块和启停开关，所述控制系统10连接电源。所述底座11上安装有电机4，所述电机4垂直安装在所述底座11上，优选地所述电机4采用12v的42系列步进电机，型号：42bygh34扭矩0.28n.m。所述电机4的输出轴向上，优选地，所述输出轴的轴长25mm，轴径5mm。所述输出轴上安装有滑环5，优选地，所述滑环为4路滑环，所述4路滑环内径5mm，外径22mm，长度15mm，所述滑环穿过所述输出轴，其内环与输出轴固定，其外环与电机4外壳顶部固定。

所述电机4输出轴上安装有横梁2，所述横梁2左右两端相对所述电机4输出轴对称，所述横梁2左右两端垂直向下弯曲形成两侧臂。优选地，所述横梁2为10mm*3mm矩形截面金属不锈钢板，钢板总长120mm，所述横梁两端垂直向下弯曲形成的两侧臂长度为30mm。其中一侧臂底端安装有物体盒7，所述物体盒7内放置被测物体12，所述物体盒7上方的侧臂上安装有补偿码6；另一侧臂的底端安装有砝码盒8，所述砝码盒8内放置砝码9，所述砝码盒8上方的侧臂上安装有游码3；所述安装有游码3的侧臂上刻有质量标尺，优选地，所述质量标尺的刻度自下而上为正0.5至负0.5克，分10格，每格间隔1mm。优选地，所述物体盒7和砝码盒8为0.5mm厚不锈钢制作，前后畅通，两侧壁向内弯曲且具有一定弹性，靠具有弹性的弯曲两侧壁可将被测物体12和砝码9夹持在中心位置，并且所述被测物体12和砝码9上下位置可调以使所述砝码9的质心和被测物体12的质心高度相同且对称于横梁中心。

所述横梁2中心处安装有应变片平衡电桥1，优选地，所述应变片平衡电桥1由四片相同特性的1000欧姆高精度应变片组成，应变片基底尺寸为7mm*4mm，应变丝材料为康铜，应变片分别对称粘贴在横梁中心左上表面、右上表面、左下表面和右下表面，应变片中心距离横梁中心10mm。所述应变片平衡电桥1与所述控制系统10相连，具体接线图如附图2所示。

工作原理：首先调整所述控制系统10的调零电路，使得平衡电桥1输出电压为零。启动电机4，使电机4输出轴以每秒1转的速度匀速旋转，砝码9、游码3和被测物体12产生离心力对横梁2两侧形成弯曲应变，控制系统10向应变片平衡电桥1供电并显示应变片平衡电桥1电压，当应变片平衡电桥1电压为不为零时，横梁2两侧形成弯曲应变不同，停止电机4并调整游码3位置，重复以上步骤，当显示应变片平衡电桥1输出电压为零，则横梁2两侧形成弯曲应变相同，被测物体12的质量等于砝码9质量与游码3指示质量之和。

应当理解以上本实用新型实施例以及实施例中的具体特征以及数值范围仅是本实用新型的一种最优实施例，而不是对本申请技术方案所要保护范围的限定，本申请的保护范围应以权利要求书所限定的范围为准，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。