密切面测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种密切面测量装置及测量方法。采用了转速测量仪、压力传感器、流速测量仪等测量仪器进行数据采集。通过压力传感器测得水管横截面上的最大压力方向，根据牛顿第二定律得到全加速度方向；转速的变化可以通过齿轮变速系统实现，通过转速测量仪测得转动的角速度，可以计算出测量点上的牵连速度；通过流速测量仪测得相对速度，然后，由牵连速度与相对速度联合确定测量点上的绝对速度，再由全加速度与绝对速度进一步确定出运动的密切面。本发明专利技术可以有效、准确地测量出运动的密切面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于力学领域，涉及一种在直角轴系和自然轴系条件下。
技术介绍
密切面在运动学中具有直角坐标法与自然坐标法的纽带作用，在一般的曲线运动中，其 密切面的测量方法还没有，目前国内外没有这方面的测量仪器。该专利技术可用于教学及科研领 域。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种。所述密切面测量装置以下固定支 架2I为总体支撑，其特征在于，在下固定支架2I下面放置水泵5，两者通过水管16IV连接； 水泵5通过水管16III连接到水池11;下固定支架21以上通过水管16V与下三通141连接， 且在水管16V中间布置有皮带轮1，通过皮带与变速器和电机(13)的皮带轮连接，水管16V 与下固定支架21之间设有轴承10，在下三通141上设有电桥电路12;下三通141两边连接有 第一透明塑料管91和第二透明塑料管911，第一透明塑料管91和第二透明塑料管911的终端 连接于上三通1411，第一透明塑料管9I和第二透明塑料管9II的起始端分别设有阀门7，且 在第一透明塑料管91和第二透明塑料管911上设有应变片4，应变片4和电桥电路12通过连 接线17连接；上三通1411通过水管16VI与上固定支架211连接，水管16VI和上固定支架 211之间设有轴承10，再由上固定支架211连接出水管161到流速计6，利用水管I6II将流速 计6再连接到水池11;上固定支架2II和下固定支架2I通过轴臂18相连接，在轴臂18和第 一透明塑料管91间设有转速测量仪15，轴臂18在靠近下固定支架21处设有一段绝缘管3; 上述的流速计6、转速测量仪15都通过连接线17连接到工况机8上，从工况机8引出的两 条连接线分别连接于绝缘管3的左边部分和右边部分。所说的轴承10设置于固定支架和水管的连接处，水管在通水的同时又充当转轴。且只在 固定支架的面向转动装置的半部分设置轴承，即只实现上、下固定支架内的水管的转动，而 上、下固定支架以外的水管并不转动。所述轴承采用深沟球轴承，此轴承结构简单、使用方便，并且该类轴承摩擦系数小，极 限转速高。所说的阀门的作用在于控制使用不同曲率的透明塑料管，控制相对速度的变化。 所说的流速计的作用在于测量相对速度。所说的变速系统是由皮带轮与变速器和电机所组成；它的作用在于控制牵连运动的速度 变化。所说的转速测量仪的作用在于测量透明塑料管的转速。所说的应变片和电桥电路组成压力传感器，应变片贴在透明塑料管的管壁上，用来采集 压力数据；电桥电路则固定在下三通(立方体形状)的上表面上，在电桥电路和下三通之间 加一层泡沫塑料，从而达到减震的效果，进而减少对数据采集的干扰。所说的绝缘管是为了将绝缘管的左边部分和右边部分隔开，使绝缘管左边部分和右边部 分分成两极，然后由工况机引出两条连接线分别接于左边部分和右边部分，从而实现转动装 置内测量数据的输出与采集。本专利技术的测量原理和测量方法是1) 由水泵5从水池11中抽水进入水管16III中，水通过水管16IV和水管16V进入到第 一透明塑料管91或第二透明塑料管911中，再由与上固定支架211连接的水管161流到流 速计6 (北京泰索安全有限公司型号为PEMRM11便携式电磁流速仪)，然后再流回水池 11;2) 上固定支架211、下固定支架21和轴臂18所围成的转动装置在实验时会发生转动， 转动装置包括第一透明塑料管9I和第二透明塑料管911、阀门7、应变片4、电桥电路12、 上三通1411和下三通141)以及水管16V和水管16VI，布置于水管16V上的皮带轮l与 变速器和电机13为转动装置提供转动动力；3) 阀门7的作用在于控制使用不同曲率的透明塑料管91或透明塑料管911，转动装置在 转动时，由转速测量仪15测量出第一透明塑料管9I或第二透明塑料管9II的转速，利用 流速计6测量水速；4) 最后将流速计6、转速测量仪15 (杭州奋乐电子有限公司型号为FL1300新型直流电 机转速测量仪)和由应变片和电桥电路组成的压力传感器所测得的数据输入到工况机8中 进行处理；最大的压力方向为测量点的全加速度方向，测量到的相对速度和牵连速度确定出绝对速度，然后全加速度和绝对速度形成的平面即为该点运动的密切面。所说的密切面测量方法控制相对速度^^，使它保持不变，通过改变^，从而得到不同 的牵连速度，即仏；根据平行四边形准则，由变化的牵连速度和不变的相对速度R得到不同 的绝对速度i^，再根据平行四边形准则，绝对速度和全加速度就确定出不同的密切面。所说的密切面测量方法控制牵连速度^^，使它保持不变，同时改变相对速度；相对速度 决定于两个因素阀门和透明塑料管的曲率；前者决定相对速度的大小，后者决定相对速度 的方向；本例控制透明塑料管的曲率，即始终用同一曲率的透明塑料管，通过控制阀门得到 大小不同而方向相同的相对速度，再根据平行四边形准则，就可以得到不同的密切面。所说的密切面测量装置控制阀门7，使其水流速度大小始终一样，通过使用不同曲率的 第一透明塑料管91和第二透明塑料管911，或者改变测量点的位置如图8所示，我们在第 一透明塑料管9I和第二透明塑料管9II上分别取位置不同的4个点，通过对比所测结果，从 而得到大小相同而方向不同的相对速度，再根据平行四边形准则，就可以得到不同的密切面。本专利技术与现有技术相比所具有的优点本专利技术旨在提出有关密切面测量装置和方法，而据查阅文献资料，现在国内外还没有密 切面的测量装置和方法。 附图说明图l为本专利技术的测量装置的外观示意图； 图2为本专利技术的测量装置的示意图； 图3为本专利技术的所测量的密切面原理图4为本专利技术的与实施例一相对应的装置A部分的示意图； 图5为本专利技术的在实施例一条件下的绝对速度^3的合成图； 图6为本专利技术的与实施例二相对应的装置B部分的示意图； 图7为本专利技术的在实施例二条件下的绝对速度^5的合成图； 图8为本专利技术的与实施例三相对应的装置C部分的示意图； 图9为本专利技术的在实施例三条件下的绝对速度fs的合成图。图中l为皮带轮，2I为下固定支架，21I为上固定支架，3为绝缘管，4为应变片，5为 水泵，6为流速计，7为阀门，8为工况机，9I和9II为透明塑料管，IO轴承，ll为水池，12 为电桥，13为变速器和电机，141I为上三通，14I为下三通，15为转速测量仪，16I-16VI为6水管，17为连接线，18为轴臂。 具体实施例方式本专利技术提供一种测量密切面的密切面测量装置和方法。下面对照附图，说明实现本专利技术 的实施例。实施例一 (如图l、图2、图3、图4、图5所示)系统中的密切面测量系统是由水泵5从水池11中抽水进入水管16III中，水通过水管 16IV和水管16V进入到第一透明塑料管91或第二透明塑料管911中，再由与上固定支架211 连接的水管16I流到流速计6，然后再流回水池ll;上固定支架211、下固定支架2I和轴臂 18所围成的转动装置在实验时会发生转动，转动装置包括第一透明塑料管91和第二透明塑 料管911、阀门7、应变片4、电桥电路12、上三通1411和下三通141)以及水管16V和水 管16VI，布置于水管16V上的皮带轮1与变速器和电机13为转动装置提供转动动力；阀门7 的作用在于控制使用不同曲率的透明塑料管9I或透明塑料管911，转动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种密切面测量装置，其特征在于，所述密切面测量装置以下固定支架（２Ⅰ）为总体支撑，在下固定支架（２Ⅰ）下面放置水泵（５），两者通过水管（１６Ⅳ）连接；水泵（５）通过水管（１６Ⅲ）连接到水池（１１）；　下固定支架（２Ⅰ）以上通过水管（１６Ⅴ）与下三通（１４Ⅰ）连接，且在水管（１６Ⅴ）中间布置有皮带轮（１），通过皮带与变速器和电机（１３）的皮带轮连接，水管（１６Ⅴ）与下固定支架（２Ⅰ）之间设有轴承（１０），在下三通（１４Ⅰ）上设有电桥电路（１２）；　下三通（１４Ⅰ）两边连接有第一透明塑料管（９Ⅰ）和第二透明塑料管（９Ⅱ），第一透明塑料管（９Ⅰ）和第二透明塑料管（９Ⅱ）的终端连接于上三通（１４Ⅱ），第一透明塑料管（９Ⅰ）和第二透明塑料管（９Ⅱ）的起始端分别设有阀门（７），且在第一透明塑料管（９Ⅰ）和第二透明塑料管（９Ⅱ）上设有应变片（４），应变片（４）和电桥电路（１２）通过连接线（１７）连接；　上三通（１４Ⅱ）通过水管（１６Ⅵ）与上固定支架（２Ⅱ）连接，水管（１６Ⅵ）和上固定支架（２Ⅱ）之间设有轴承（１０），再由上固定支架（２Ⅱ）连接出水管（１６Ⅰ）到流速计（６），利用水管（１６Ⅱ）将流速计（６）再连接到水池（１１）；　上固定支架（２Ⅱ）和下固定支架（２Ⅰ）通过轴臂（１８）相连接，在轴臂（１８）和第一透明塑料管（９Ⅰ）间设有转速测量仪（１５），轴臂（１８）在靠近下固定支架（２Ⅰ）处设有一段绝缘管（３）；　上述的流速计（６）、转速测量仪（１５）都通过连接线（１７）连接到工况机（８）上，从工况机（８）引出的两条连接线分别连接于绝缘管（３）的左边部分和右边部分。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海明，吴登倍，康爱健，徐晓亮，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]