[实用新型]一种测定刚体转动惯量的装置

说明书

本实用新型公开了一种测定刚体转动惯量的装置，属于转动惯量的测定技术领域。它包括转动惯量仪、通信电路和计算机，所述通信电路包括光电传感器和单片机模块，所述光电传感器设置在转动惯量仪的光电门内，用于接收转动惯量脉冲信号，所述光电传感器与单片机模块连接，所述单片机模块与计算机连接。本实用新型将传统的物理实验和计算机测控技术、计算机可视觉化技术结合在一起，具有易于控制、交互性强、效果明显、直观性好、信息容量大的特点。

技术领域

本实用新型属于转动惯量的测定技术领域，具体地说，涉及一种测定刚体转动惯量的装置。

背景技术

转动惯量是刚体转动时惯性的量度，其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置，刚体的转动惯量有着重要的物理意义，在科学实验、工程技术、航天、电力、机械、仪表等工业领域是一个重要参量。在发动机叶片、飞轮、陀螺以及人造卫星的外形设计上，精确地测定转动惯量，都是十分必要的，同时，转动惯量的测定也是大学物理课程中的重要实验，其方法为运用转动定律，通过实验的方法，求得难以用计算方法获得的转动惯量。原理是围绕转轴转动的刚体，在外力的作用下，获得的加速度与外力矩成正比，与刚体的转动惯量成反比。

传统的测定转动惯量的实验装置如说明书附图1所示，由待测刚体由塔轮、伸缩杆及杆上的配重物组成。刚体在砝码的拖动下绕竖直轴转动，不断调整配重物，并用游标卡尺测量塔轮半径，用钢尺测量高度，用秒表记录下落时间。反复多次实验并记录下实验数据，用所测数据作图，计算图中直线的斜率，从而计算出转动惯量。

传统的转动惯量测定实验中数据的测量、读取、计算都是由人工完成，要处理的数据量很大，学生不可能在实验课上很快得到所有实时有效的反馈，不能及时对实验进行修正。

公开日为2012年5月9日的中国专利201110286989.3公开了一种刚体转动惯量测定装置，包括：刚体转动惯量测量装置的机械部分和数据采集、传送和接收模块，使用该电路板上的单片机进行计时，所述单片机用于接收从所述光电门传送过来的所述遮光片通过光电门的次数和时间数据，并将该数据实时传送并显示在与单片机相连的所述显示器上，并且，所述嵌有单片机的电路板上还设置有“发送”按钮和蓝牙发射模块，通过按下所述按钮，所述蓝牙发射模块会将包含有学生信息和上述数据的数据包传送到所述计算机上的蓝牙接收模块，在接收之后实时处理并将处理后的数据存储在该计算机上。但是该专利并未给出电路各元器件及连接方式，使得本领域技术人员难以实现。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种可以实时得出实验结果的测定刚体转动惯量的装置。

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种测定刚体转动惯量的装置，包括转动惯量仪、通信电路和计算机，所述通信电路包括光电传感器和单片机模块，所述光电传感器设置在转动惯量仪的光电门内，用于接收转动惯量脉冲信号，所述光电传感器与单片机模块连接，所述单片机模块与计算机连接。

所述光电传感器通过异步收发器J2与多路模拟开关连接，多路模拟开关与反相器连接，反相器与单片机模块连接，单片机模块与电平转换电路连接，电平转换电路通过异步收发器J1与上位机连接。

异步收发器J2与多路模拟开关之间设有分压电路。

所述电平转换电路采用MAX232。

所述单片机模块采用89C51。

所述单片机模块设有复位电路、时钟电路和指示电路。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)数字化、智能化是目前物理实验仪器的发展趋势，也是物理实验教学改革的重要内容，本实用新型将传统的物理实验和计算机测控技术、计算机可视觉化技术结合在一起，具有易于控制、交互性强、效果明显、直观性好、信息容量大的特点。