一种重力加速度测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种重力加速度测量装置，涉及重力加速度测量技术领域，包括：单摆模拟结构，包括悬臂杆、摆线和金属球；电磁铁，设置在金属球的一侧；摄像单元，能够拍摄金属球和摆线摆动的视频数据；视频数据转换单元，用于将视频数据转换成图像帧数据；图像尺寸测量仪，与计算单元连接，用于测量每一帧图像中摆线的上端至金属球的球心的距离和每一帧图像中摆线与竖直方向形成的第二夹角；计算单元，与图像尺寸测量仪连接，用于根据第一夹角和不同帧图像中的第二夹角计算金属球的摆动周期；解决现有技术中在测量重力加速度时，单摆的摆动周期和摆线的上端至金属球的球心的距离测量困难，测量不准，导致重力加速度的计算不够准确的问题。准确的问题。准确的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种重力加速度测量装置


[0001]本技术属于重力加速度测量
，更具体地，涉及一种重力加速度测量装置。

技术介绍

[0002]利用单摆测重力加速度是中学物理中的重要实验，已知摆线的长度和单摆的摆动周期即可根据公式g＝4π2l/T2，其中g为重力加速度，l为摆线上端至金属球的球心的距离，T为单摆的摆动周期，计算出重力加速度。传统的利用单摆测重力加速度的仪器有如下不足之处：单摆的摆动周期需要人工计数计时，容易出现误差，摆线的上端至金属球的球心的距离测量困难，难以测量准确，进而容易造成重力加速度的计算不够准确。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种重力加速度测量装置，解决现有技术中在测量重力加速度时，单摆的摆动周期和摆线的上端至金属球的球心的距离测量困难，测量不准，导致重力加速度的计算不够准确的问题。
[0004]为了实现上述目的，本技术提供一种重力加速度测量装置，该装置包括：
[0005]单摆模拟结构，所述单摆模拟结构包括悬臂杆、摆线和金属球，所述摆线的上端和所述摆线的下端分别与所述悬臂杆和所述金属球连接；
[0006]电磁铁，设置在所述金属球的一侧，所述金属球为能够被磁吸的金属球，所述电磁铁通电后能够吸住所述金属球，所述电磁铁吸住所述金属球时，所述摆线处于拉直状态并与竖直方向形成第一夹角，所述第一夹角小于5
°
；
[0007]摄像单元，设置在所述单摆模拟结构的一侧，所述摄像单元能够拍摄所述金属球和所述摆线摆动的视频数据；
[0008]视频数据转换单元，与所述摄像单元连接，用于将所述视频数据转换成图像帧数据；
[0009]图像尺寸测量仪，与计算单元连接，用于测量每一帧图像中摆线的上端至所述金属球的球心的距离和每一帧图像中摆线与竖直方向形成的第二夹角；
[0010]计算单元，与所述图像尺寸测量仪连接，用于根据所述第一夹角和不同帧图像中的第二夹角计算所述金属球的摆动周期。
[0011]可选地，还包括箱体，所述箱体内设置有顶部开放的空腔，所述悬臂杆设置在所述空腔内，所述悬臂杆与所述箱体的后侧壁连接。
[0012]可选地，所述箱体为矩形箱体，所述金属球处于自由状态时，所述摆线处于与所述箱体的后侧壁平行的第一平面内。
[0013]可选地，所述电磁铁设置在所述空腔内，所述电磁铁与所述箱体的左侧壁或右侧壁连接，所述电磁铁处于所述第一平面内。
[0014]可选地，所述摄像单元与所述箱体的前侧壁连接，并朝向垂直于所述箱体的后侧
壁的方向拍摄。
[0015]可选地，所述摄像单元为摄像头。
[0016]可选地，所述计算单元为PLC。
[0017]可选地，还包括供电单元，所述供电单元与所述摄像单元、所述视频数据转换单元、图像尺寸测量仪和所述计算单元连接，用于为所述摄像单元、所述视频数据转换单元、图像尺寸测量仪和所述计算单元供电。
[0018]可选地，所述摄像单元为蓄电池。
[0019]可选地，所述金属球为铁球。
[0020]本技术提供一种重力加速度测量装置，其有益效果在于：该装置具有单摆模拟结构，利用单摆测重力加速度的原理，为准确测量现有技术中难以测量并难以保证测量准度的单摆的摆动周期和摆线的上端至金属球的球心的距离，该装置设置摄像单元，拍摄金属球和摆线摆动的视频数据，利用视频数据转换单元将视频数据转换成一帧一帧的图像帧数据，再通过图像尺寸测量仪测量图像帧数据中的第一夹角、每一帧图像图像中摆线的上端至金属球的球心的距离和每一帧图像中摆线与竖直方向形成的第二夹角，这样就使得摆线的上端至金属球的球心的距离的测量更加准确；并且金属球在四分之一周期内摆动的过程中，不同帧图像中第二夹角不同，不同帧图像中第二夹角的差值即为该时长内单摆的摆动角度，而每一秒中帧数是确定的，那么相邻帧图像之间的时长就是确定的，这样根据所述第一夹角和不同帧图像中的第二夹角就可以轻松计算出金属球的摆动周期，使得单摆的摆动周期的测量也更加准确；进而在利用g＝4π2l/T2，其中g为重力加速度，l为摆线上端至金属球的球心的距离，T为单摆的摆动周期，计算出重力加速度时，使得重力加速度的计算更加准确。
[0021]本技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0022]通过结合附图对本技术示例性实施方式进行更详细的描述，本技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0023]图1示出了根据本技术的一个实施例的一种重力加速度测量装置的俯视结构示意图。
[0024]图2示出了根据本技术的一个实施例的一种重力加速度测量装置的电连接结构示意图。
[0025]图3示出了根据本技术的一个实施例的一种重力加速度测量装置的单摆模拟结构的示意图。
[0026]附图标记说明：
[0027]1、悬臂杆；2、摆线；3、金属球；4、电磁铁；5、摄像单元；6、视频数据转换单元；7、图像尺寸测量仪；8、计算单元；9、箱体；10、供电单元。
具体实施方式
[0028]下面将更详细地描述本技术的优选实施方式。虽然以下描述了本技术的
优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本技术更加透彻和完整，并且能够将本技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0029]如图1和图2所示，本技术提供一种重力加速度测量装置，该装置包括：
[0030]单摆模拟结构，单摆模拟结构包括悬臂杆1、摆线2和金属球3，摆线 2的上端和摆线2的下端分别与悬臂杆1和金属球3连接；
[0031]电磁铁4，设置在金属球3的一侧，金属球3为能够被磁吸的金属球3，电磁铁4通电后能够吸住金属球3，电磁铁4吸住金属球3时，摆线2处于拉直状态并与竖直方向形成第一夹角，第一夹角小于5
°
；
[0032]摄像单元5，设置在单摆模拟结构的一侧，摄像单元5能够拍摄金属球 3和摆线2摆动的视频数据；
[0033]视频数据转换单元6，与摄像单元5连接，用于将视频数据转换成图像帧数据；
[0034]图像尺寸测量仪7，与计算单元连接，用于测量每一帧图像中摆线2的上端至金属球3的球心的距离和每一帧图像中摆线2与竖直方向形成的第二夹角；
[0035]计算单元8，与图像尺寸测量仪7连接，用于根据第一夹角和不同帧图像中的第二夹角计算金属球3的摆动周期。
[0036]具体的，该装置具有单摆模拟结构，利用单摆测重力加速度的原理，为准确测量现有技术中难以测量并难以保证测量准度的单摆的摆动周期和摆线2的上端至金属球3的球心的距离，该装置设置摄像单元5，拍摄金属球3和摆线2摆动的视频数据，利用视频数据转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重力加速度测量装置，其特征在于，该装置包括：单摆模拟结构，所述单摆模拟结构包括悬臂杆、摆线和金属球，所述摆线的上端和所述摆线的下端分别与所述悬臂杆和所述金属球连接；电磁铁，设置在所述金属球的一侧，所述金属球为能够被磁吸的金属球，所述电磁铁通电后能够吸住所述金属球，所述电磁铁吸住所述金属球时，所述摆线处于拉直状态并与竖直方向形成第一夹角，所述第一夹角小于5
°
；摄像单元，设置在所述单摆模拟结构的一侧，所述摄像单元能够拍摄所述金属球和所述摆线摆动的视频数据；视频数据转换单元，与所述摄像单元连接，用于将所述视频数据转换成图像帧数据；图像尺寸测量仪，与计算单元连接，用于测量所述第一夹角、每一帧图像中摆线的上端至所述金属球的球心的距离和每一帧图像中摆线与竖直方向形成的第二夹角；计算单元，与所述图像尺寸测量仪连接，用于根据所述第一夹角和不同帧图像中的第二夹角计算所述金属球的摆动周期。2.根据权利要求1所述的重力加速度测量装置，其特征在于，还包括箱体，所述箱体内设置有顶部开放的空腔，所述悬臂杆设置在所述空腔内，所述悬臂杆与所述箱体的后侧壁连接。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：石宇辉，胡方强，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：新型
国别省市：