本实用新型专利技术提供了一种力测量教学装置，由施力装置、传感器５和电路组成，其特点在于施力装置由底座１、支架２、两个设计有动力臂和阻力臂的压杆３、两个压轴４、转轴６、两个支座７以及限位螺钉８组成，其中支架２垂直安装在底座１上，两个压杆３通过转轴６对称安装在支架２上并在支架２上构成Ｙ形钳口；分别装在两边钳口内侧支座７中的两个压轴４与安装在支架２上的传感器５相连。本实用新型专利技术可以锻炼学生充分使用手、脑、眼和力觉、使学生全面理解力的测量及测量电路和使用仪器的能力。显著地改善了教学效果，提高了学习效率。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及工业系统测量领域，尤其涉及一种力的测量教学用装置。
技术介绍
在现有的力测量课程教学中，学生很少有机会亲手将力传感器、信号调理电路和显示装置连接成完整的力测量系统，并亲自给一物体施加力以亲身体验和自己动手计算力的大小，致使学生难以通过测量课程掌握力测量系统的全貌。这种情况的主要原因是没有适用的教学装置。
技术实现思路
本技术的目的在于设计一种力测量教学装置，通过使用该装置使学生理解力测量中的各个环节和典型技术，从而了解工业系统测量中力的施加、力的传感、信号调理、信号显示等基本内容，包括用电阻应变原理测力、差动放大原理、放大器输出电压与力之间的换算等。本技术的目的由以下技术方案来实现。本技术由传感器和电路组成，传感器与电路通过电路连接，其特点在于设置有一个施力装置，施力装置由底座、支架、两个压杆、两个压轴、一个转轴、两个支座和一个限位螺钉组成。其中，支架垂直安装在底座上，两个压杆为两个设计有动力臂和阻力臂的杠杆，通过转轴对称安装在支架上并在支架上构成Y形钳口；传感器上安装有两个压轴并分别安装在支架上，位于压杆的钳口内；动力臂与阻力臂的长度之比根据选用的传感器0-200公斤的量程设计为1∶1-3∶1。本技术实现了以学生为主体的教学模式，可以锻炼学生充分使用手、脑、眼和力觉、全面理解力的测量电路和系统及使用仪器的能力。显著地改善了教学效果，提高了学习效率。附图说明图1是本技术的握力施力装置结构示意图；图2是握力施力装置结构的右视图；图3是压杆3的结构图；图4是本技术的信号调理电路板电路图。具体实施方案以下结合附图对本技术作进一步的详细描述。参照图1，本技术的施力装置由底座1、支架2、两个压杆3、两个压轴4、转轴6、两个支座7以及螺钉8组成；其中，支架2垂直安装在底座1上，两个对称的压杆3通过转轴6对称安装在支架2上，并在支架2的构成Y形钳口；分别装在支架2上的两个支座7中装有压轴4，压轴4与传感器5相连接并置于两个压杆3构成的钳口内侧，限位螺钉8安装在上钳口的外侧；两个压轴4分别与两个支座7成间隙配合并将两个压杆3输出的力传递到传感器5上，压轴4分别与两个压杆3钳口的接触点就是传感器5的受力点。两个支座7的作用是将两个压轴4限位在钳形施力装置的钳口内；限位螺钉8的作用是与底座1共同限制两个压杆3绕转轴6的转动范围，使钳口不至张开过大；钳形施力装置是一个杠杆机构，动力臂9是手柄，阻力臂10是钳口，动力臂与阻力臂长度之比根据选用的称重传感器5的0-200公斤量程设计为1∶1-3∶1，保证握力不同的学生都能给出量程范围内适当大小的力。两压杆3的形状使得施加在压轴4上力的方向基本保持与压轴4的几何轴平行。参照图2的电路图，该电路的作用是作信号调理与显示，电路中有一级差动放大器、一级比例放大器和一只磁电式电压表。传感器5的输出信号分别经电阻R5和R6接到运算放大器O2的反相输入端和同相输入端，运算放大器O2的输出经电阻R9、R10、C1耦合运算放大器O3的反相输入端，运算放大器O3的输出端接到表头的正端，表头的负端接地。运算放大器O2、O3组成的电路是该力测量系统的信号调理电路。传感器5采用电阻应变片构成电桥电路，用运算放大器O2构成差动放大器，传感器5的输出电压进行差动放大。运算放大器O3是比例放大器，作用是对运算放大器O2输出电压进一步放大。选用电阻R12、R13、R14三个电阻之一可以得到不同的放大倍数，使表头指针有足够的偏转。以下是本技术的两个实施例本装置采用的传感器为称重传感器，施力装置由握力对动力臂施力，称重传感器的量程可以选择0-50kg、0-100kg、0-200kg。实施例1采用量程为0-200kg的XYL-1型称重传感器。握力施力装置的支架2和底座1可采用钢板或铝板。压杆3长度应使杠杆动力臂与阻力臂之比为210∶100(毫米)。该比例可以使握力较小的学生能够施加足够的力以便观察，如果学生的握力较大，也不至使力超出量程。由通用直流稳压电源为称重传感器提供工作电压，电源正极接称重传感器的红色引线，负极接称重传感器的蓝色引线。称重传感器输出电缆接差动放大器的输入端，绿色引线经电阻R6接到运算放大器O2的同相输入端，红色引线经电阻R6接到运算放大器O2的同相输入端。运算放大器O2的输出经R9、R10接到运算放大器O3的反相输入端，选用电阻R12，O3的输出端接到表头的正端，表头的负端接地。O2和O3的工作电压也由通用直流稳压电源提供。完成以上的制造、装配和连线后，通过手柄9对称重传感器5施加握力，当被测力在0-200kg范围时，XYL-1型称重传感器的输出电压为0-20mV，放大电路的总放大倍数一定，由最终输出电压即可换算出被测力的值。实施例2采用量程为0-100kg的称重传感器。压杆3的尺寸作适当改变，动力臂与阻力臂之比应按照实施例1的原则，可以使握力较小的学生能够施加足够的力以便观察，如果学生的握力较大，也不至使力超出量程。其他与例1相同。本技术可以锻炼学生充分使用手、脑、眼和力觉、使学生全面理解力的测量及电路系统和使用仪器的能力。显著地改善了教学效果，提高了学习效率。权利要求1.一种力测量教学装置，由传感器(5)和电路组成，传感器(5)与电路通过电路连接，其特征在于设置有一个施力装置，施力装置由底座(1)、支架(2)、两个压杆(3)、两个压轴(4)、转轴(6)和两个支座(7)组成，其中，支架(2)垂直安装在底座(1)上，两个压杆(3)通过转轴(6)对称安装在支架(2)上并在支架(2)上构成钳口；传感器(5)上安装有两个压轴(4)并分别安装在支架(2)上，位于压杆(3)构成的钳口内。2.根据权利要求1所述的力测量教学装置，其特征在于所说的压杆(3)为两个设计有动力臂(9)和阻力臂(10)的杠杆，其中，动力臂(9)为长方形或长圆形的手柄，两个压杆(3)在支架(2)上对称安装，阻力臂(10)形成Y形钳口。3.根据权利要求2所述的力测量教学装置，其特征在于所说的动力臂(9)与阻力臂(10)的长度之比根据选用的传感器(5)0-200公斤的量程设计为1∶1-3∶1。4.根据权利要求1所述的力测量教学装置，其特征在于在支架(2)的上钳口的外侧安装有限位螺钉(8)。专利摘要本技术提供了一种力测量教学装置，由施力装置、传感器5和电路组成，其特点在于施力装置由底座1、支架2、两个设计有动力臂和阻力臂的压杆3、两个压轴4、转轴6、两个支座7以及限位螺钉8组成，其中支架2垂直安装在底座1上，两个压杆3通过转轴6对称安装在支架2上并在支架2上构成Y形钳口；分别装在两边钳口内侧支座7中的两个压轴4与安装在支架2上的传感器5相连。本技术可以锻炼学生充分使用手、脑、眼和力觉、使学生全面理解力的测量及测量电路和使用仪器的能力。显著地改善了教学效果，提高了学习效率。文档编号G09B23/00GK2710076SQ200420041609公开日2005年7月13日 申请日期2004年3月3日 优先权日2004年3月3日专利技术者王孙安, 任华, 周嵘, 郭咏虹, 何茹肖 申请人:西安交通大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种力测量教学装置，由传感器（５）和电路组成，传感器（５）与电路通过电路连接，其特征在于设置有一个施力装置，施力装置由底座（１）、支架（２）、两个压杆（３）、两个压轴（４）、转轴（６）和两个支座（７）组成，其中，支架（２）垂直安装在底座（１）上，两个压杆（３）通过转轴（６）对称安装在支架（２）上并在支架（２）上构成钳口；传感器（５）上安装有两个压轴（４）并分别安装在支架（２）上，位于压杆（３）构成的钳口内。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王孙安，任华，周嵘，郭咏虹，何茹肖，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]
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