浮秤实验仪制造技术

一种浮秤实验仪，其主要技术特征是，在透明箱体中装着两个连通的水槽，一个水槽上方悬挂着浮筒，另一个水槽上方悬挂着模拟体。浮筒上放着模拟晶体。箱体内的上方装着转动提拉系统，绕过转动系统滑轮的拉绳一端连接着卡头，另一端连接着模拟体。其上有应变片的弹性片一端与浮筒顶部托板接触，应变片的引线连接在测试电路上。该浮秤实验仪结构简单、体积小、操作方便、观察直观，可进行大、中专学校物理有关传感器应用、流体力学、电子秤、晶体生长及电机知识等多种实验。（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种物理实验仪器，特别涉及一种利用应变片传感器制成的浮秤实验仪。目前，传感器在科学实验、现代自动控制、工业生产及家用电器等方面已经得到广泛应用，但把它设计成具有丰富物理内容的大学物理实验仪器却很少见，而浮称实验仪还没有见到过。在单晶直拉炉的晶体生长中对其直径的控制采用浮秤设备，其浮秤设备中采用了传感器控制电路。但该设备庞大，结构复杂，其传感器控制电路十分精密。不易直观观察。因而不适合作为大学物理实验仪器使用。本技术的目的是克服现有技术中的不足而提供一种结构简单、模型明确、观察直观、能进行具有丰富物理内容的传感器应用方面的浮秤实验仪。本技术的目的是这样实现的浮秤实验仪的结构是在箱体(1)的底板上装着水平仪(7)、水槽(9)和水槽(10)、测试电路盒(4)。水槽(9)和水槽(10)之间有连通孔(8)。浮筒(11)浮在水槽(9)中。浮筒的托板上放着模拟晶体(12)。模拟晶体可是多个仿单晶体圆柱型砝码，用于浮秤定标校准；也可是多根链条，其链条一端接到卡头(14)上，另一端堆放在浮筒的托板上，用于在实验中模拟质量连续变化的晶体生长过程和演示浮力定律。测试电路盒(4)的顶部装着其上有应变片(2)的弹性片(3)，其弹性片的一端插入浮筒(11)的托板下，应变片上的引线连接到测试电路盒中的电路板上。在测试电路盒上方的箱体顶部固装着直流电动机(25)，电动机通过电线与测试电路盒内的电路板连接，电动机的轴上固装着皮带轮(26)，皮带轮通过皮带(24)连接着固装在箱体顶部的滑轮转动系统中的滑轮(23)，转动系统中的滑轮(22)设置在两个水槽上方的中间，拉绳(15)绕过滑轮(22)，其一端连接着悬挂在水槽(9)上方的卡头(14)，另一端连接着悬挂在水槽(10)上方的模拟体(13)。浮秤实验仪的滑轮转动系统的结构是，固装在箱体(1)上的支承板(16)与箱体背面板之间安装着固定轴(17)，其轴上装着套管(19)，套管(19)上固装着滑轮(22)、滑轮(23)和齿轮(20)。活动轴(27)穿过支承板(16)，其外端固装着手动旋钮(18)，里端固装着能与齿轮(20)啮合的齿轮(21)，电动机(25)的皮带轮(26)通过皮带(24)与滑轮(23)连接。转动系统分为手动和机控两种，压进旋钮(18)，齿轮(21)和齿轮(20)啮合，旋钮每拨动一挡，滑轮(22)转动角度所对应的弧长等于一个砝码高度，能使模拟体下降或上升一个砝码高度；拉出旋钮，两齿轮分开，转动系统由电动机(25)带动转动。此时是机控状态。浮秤实验仪的测试电路的构成是，直流电源E经开关K与直流电动机控制支路和传感器电桥支路连接。直流电动机控制支路由电位器R7并联换向开关K1、直流电动机(25)和控制电压测试端U组成。传感器电桥支路由电流I测试端串联电流调节电阻R6及由电阻R1、R2、R4和应变片r连接构成的电桥组成，应变片r通过断路开关K2与电桥连接，电阻R4处串联有温度补偿调节电阻R5。u为电桥输出电压测试端。电源开关K、直流电动机正反转换向开关K1、应变片断路开关K2、温度补偿调节旋钮R5、电流调节旋钮R6、电动机控制电压调节旋钮R7、应变片电阻r测试端、电流I测试端、电桥输出电压u测试端和电动机控制电压U测试端均设置在测试电路盒的面板上。使用数字万用表可以测出各项电学量。本技术与现有技术相比有如下优点1、为大学物理教学增添了一种模型明确、观察直观、物理内容丰富的传感器应用方面的实验仪器；2、用本使用新型浮秤实验仪可以进行如下实验内容(1)测试应变片电阻与浮筒上放砝码质量的r--M关系曲线，即应变片的压阻特性曲线；(2)测试电桥输出电压与浮筒上放砝码质量的u--M关系曲线，即是对浮秤定标；(3)观测浮秤装置系统中砝码或链条增、减时模拟体、浮筒和液面各相互位置变动现象，即浮力定律的演示；(4)测试直流电动机提拉线速度与控制电压的v--U关系曲线。其实验内容涉及传感器应用、流体力学、电学、晶体生长、电子秤及电动机等多方面知识。通过以上实验可使学生受到多方面的训练和启迪，达到理论联系实际、学用结合的目的。3、该浮秤实验仪结构简单，体积小，操作方便，演示直观，适用于大、中专学校物理实验。附图的图面说明如下附图说明图1是本技术结构示意图；图2是本技术转动系统结构示意图；图3是本技术测试电路原理图；图4是本技术测试应变片压阻特性的r--M关系曲线图；图5是本技术测试应变片输出电压与浮筒上砝码质量的u--M关系的定标曲线图；图6是本技术测试直流电动机提拉线速度与控制电压的v--U关系曲线图。以下结合附图对本技术实施例作进一步详述浮秤实验仪的结构如图1所示在用透明有机玻璃制成的箱体(1)的大理石底板(6)的下面装着调水平螺丝(5)，底板的上面装着水平仪(7)、有机玻璃水槽(9)和(10)、测试电路盒(4)。水槽(9)和水槽(10)形状相同，并排粘在一起，并在其粘接处的下部有连通孔(8)。内部中空的有机玻璃浮筒(11)浮在水槽(9)中，内部注入水的有机玻璃模拟体(13)悬挂在水槽(10)的上方。模拟晶体(12)放在浮筒(11)顶部托板上面。模拟晶体有两种，一种是多个特制的仿单晶体圆柱形有机玻璃砝码，用于浮秤定标校准，做上述实验①、②和③的内容；另一种是多根链条，其链条的一端堆放在浮筒顶部托板上，另一端连接在悬挂在水槽(9)上方的卡头(14)上，用于做上述实验③中模拟质量连续变化的晶体生长过程和演示浮力定律。在测试电路盒(4)的顶板上装着其上贴有硅应变片(2)的弹性钢片(3)，其弹性钢片的一端插入浮筒(11)顶部托板下，硅应变片上的引线连接到测试电路盒中的电路板上。在箱体(1)内的顶部、测试电路盒(4)的上方固装着微型永磁直流电动机(25)，其电动机的轴上固装着皮带轮(26)，皮带轮通过皮带(24)连接着固装在箱体内水槽上方的滑轮转动系统中的滑轮(23)。绕在滑轮转动系统中的滑轮(22)上的拉绳(15)的一端与悬挂在水槽(9)上方的卡头(14)连接，另一端连接在悬挂在水槽(10)上方的模拟体(13)上。滑轮转动系统的结构如图2所示，固装在箱体(1)上的支承板(16)与箱体背面板之间安装着固定轴(17)，其轴上装着能转动的套管(19)，套管(19)上固装着滑轮(22)、滑轮(23)和齿轮(20)，活动轴(26)穿过支承板(16)，其外端固装着手动旋钮(18)，里端固装着能与齿轮(20)啮合的齿轮(21)，电动机(25)的皮带轮(26)通过皮带(24)与滑轮(23)连接。手动旋钮(18)与滑轮之间通过齿轮(20)和齿轮(21)啮合进行传动，压进旋钮(18)，齿轮(21)和齿轮(20)啮合，旋钮每拨动一挡，滑轮(22)转动角度所对应的弧长等于一个砝码高度，能使模拟体下降或上升一个砝码高度；拉出旋钮，两齿轮分开，转动系统由电动机(25)带动转动。此时是机控状态。测试电路的连接方法如图3所示，直流电源E经开关K与直流电动机控制支路和传感器电桥支路连接。直流电动机控制支路由电位器R7并联换向开关K1、直流电动机(25)和控制电压测试端U组成。传感器电桥支路由电流I测试端串联电流调节电阻R6及由电阻R1、R2、R4和应变片r连接构成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浮秤实验仪，其特征在于：在箱体（１）的底板上装着水平仪（７）、水槽（９）和水槽（１０）、测试电路盒（４），水槽（９）和水槽（１０）之间有连通孔（８），浮筒（１１）浮在水槽（９）中，浮筒的托板上放着模拟晶体（１２），测试电路盒（４）的顶部装着其上有应变片（２）的弹性片（３），其弹性片的一端插入浮筒（１１）的托板下，应变片上的引线连接到测试电路盒中的电路板上，在测试电路盒上方的箱体顶部固装着直流电动机（２５），电动机通过电线与测试电路盒内的线路板连接，电动机的轴上固装着皮带轮（２６），皮带轮通过皮带（２４）连接着固装在箱体顶部的滑轮转动系统中的滑轮（２３），转动系统中的滑轮（２２）设置在两个水槽上方的中间，拉绳（１５）绕过滑轮（２２），其一端连接着悬挂在水槽（９）上方的卡头（１４），另一端连接着悬挂在水槽（１０）上方的模拟体（１３）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范志新，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]