本發(fā)明涉及物理測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種測(cè)量物理參數(shù)的裝置和方法。

背景技術(shù)：

物理參數(shù)是反應(yīng)物體屬性的重要參數(shù)，測(cè)量的準(zhǔn)確與否在一定程度上影響著一些物體的使用及性能。

目前的物體重力加速度的測(cè)量方法多種多樣，多數(shù)采用的是在空氣中直接測(cè)量，物體在空氣中下落過(guò)程中會(huì)受到空氣的阻力作用，且空氣阻力受多方面因素限制，不穩(wěn)定，這也就導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差較大。

現(xiàn)在也有許多裝置在真空中進(jìn)行測(cè)量，但大多的重力加速度的測(cè)量方法采用的是l=gt2/2、l=gt2/4π2等公式進(jìn)行重力加速度的計(jì)算，在工作過(guò)程中需要測(cè)量高度及時(shí)間等參數(shù)，時(shí)間的測(cè)量存在誤差較大，影響測(cè)量結(jié)果，此外大部分裝置只有測(cè)量重力加速度的的功能，而不能采樣同一裝置進(jìn)行其他物理參數(shù)的測(cè)量，功能比較單一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明提供了一種測(cè)量物理參數(shù)的裝置和方法，通過(guò)在真空狀態(tài)下利用動(dòng)能定理來(lái)進(jìn)行重力加速度的測(cè)量，只需測(cè)出高度及物體最終速度，精度較高，此外，該裝置還具有測(cè)量液體密度的功能，有效的解決了測(cè)量數(shù)據(jù)誤差大、功能單一的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種測(cè)量物理參數(shù)的裝置，包括殼體，其特征在于，殼體內(nèi)部開(kāi)有封閉的空腔,空腔內(nèi)底部左端放置第一金屬球，在空腔內(nèi)第一金屬球的正上方安裝有卡鉗，卡鉗上放置有第二金屬球，在第一金屬球和第二金屬球之間裝有豎直的刻度板,空腔側(cè)壁上第一金屬球位置相對(duì)應(yīng)的位置裝有速度傳感器,空腔底部右端安裝有壓力感應(yīng)裝置,殼體的上端安裝有與空腔連通的抽氣管,抽氣孔在殼體外部連接至抽氣裝置,在殼體內(nèi)部空腔的正面裝有運(yùn)動(dòng)軌跡與空腔形狀相應(yīng)的傳送裝置,在傳送裝置上固定有吸引裝置。

優(yōu)選的，所述的殼體上端安裝有與空腔連通的注液管，注液管在殼體外部連接至注入裝置，殼體的下端安裝有與空腔貫通的排液管，排液管通至液缸。

優(yōu)選的，所述的注液管上安裝有第一閥體，排液管上安裝有第二閥體，抽氣管上安裝有第三閥體。

優(yōu)選的，所述的壓力感應(yīng)裝置包括固定在殼體上的電磁感應(yīng)器，電磁感應(yīng)器的一端連接彈簧，彈簧的另一端連接通至空腔內(nèi)的壓塊。

優(yōu)選的，所述的空腔前側(cè)面采用薄板進(jìn)行封閉，薄板（24）采用透明且可以傳遞磁力的材質(zhì)，薄板的上部對(duì)應(yīng)卡鉗的部位裝有壓力傳感器。

優(yōu)選的，所述的吸引裝置包括壓緊在薄板上的電磁管，與電磁管通過(guò)導(dǎo)線連接的有壓力傳感器控制的常閉閥，傳送裝置采用傳送帶。

優(yōu)選的，所述的卡鉗另一端兩卡爪直接連接有彈簧，兩卡爪上固定有銜鐵，兩個(gè)銜鐵由壓力感應(yīng)裝置控制的常開(kāi)閥連接。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方法是：一種測(cè)量物理參數(shù)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、將第一金屬球和第二金屬球分別放置在殼體內(nèi)密閉空腔內(nèi)的底部和卡鉗上，

步驟二、將抽氣管上的閥打開(kāi)，開(kāi)動(dòng)抽氣裝置，將殼體內(nèi)的空腔抽成真空狀態(tài)，

步驟三、將牽引裝置通電，此時(shí)牽引裝置上的電磁管通電，進(jìn)而電磁管產(chǎn)生磁力，可以隔著薄板靠磁力吸引金屬球，開(kāi)動(dòng)傳送裝置帶動(dòng)吸引裝置運(yùn)動(dòng)，電磁管吸引著第一金屬球在空腔內(nèi)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，

步驟四、當(dāng)?shù)谝唤饘偾螂S傳送裝置運(yùn)動(dòng)到空腔右端時(shí)會(huì)觸發(fā)壓力感應(yīng)裝置，壓力感應(yīng)裝置發(fā)出信號(hào)控制卡鉗瞬時(shí)松開(kāi)并立即復(fù)位，使第二金屬球在空腔內(nèi)自由落下，此時(shí)通過(guò)刻度板可以記錄第二金屬球落下的高度h,第二金屬球落到空腔底部時(shí)，通過(guò)在側(cè)面的速度傳感器可以測(cè)量出第二金屬球此時(shí)的速度v，通過(guò)動(dòng)能定理公式mgh=?mv2，可以計(jì)算出重力加速度g=(?v2)/h，

步驟五、傳送裝置繼續(xù)牽引第一金屬球運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)谝唤饘偾蜻\(yùn)動(dòng)到卡鉗位置時(shí)，此處的壓力傳感器感受到壓力并產(chǎn)生信號(hào)，使?fàn)恳b置上的常閉閥斷開(kāi)，電磁管上磁力消失，使第一金屬球停留在卡鉗上，完成一次工作循環(huán)，

步驟六、傳送裝置繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，離開(kāi)卡鉗后，壓力傳感器上壓力消失，牽引裝置上的常閉閥恢復(fù)閉合狀態(tài)，電磁管磁力恢復(fù)，牽引裝置隨傳送帶進(jìn)行上述步驟三到步驟五的運(yùn)動(dòng)，從而可以測(cè)出多組的g值，通過(guò)求多個(gè)數(shù)值平均值，可以得出準(zhǔn)確的真空下的重量加速度g。

根據(jù)權(quán)利要求8所述的測(cè)量物理參數(shù)的方法，其特征在于，所述的一種測(cè)量物理參數(shù)的方法還可以測(cè)量液體的密度ρ，在步驟二將空腔內(nèi)抽成真空狀態(tài)后，向殼體內(nèi)的空腔中注入要測(cè)量密度的液體，進(jìn)行步驟三、步驟四，在步驟四中，根據(jù)已經(jīng)測(cè)量的重力加速度g,通過(guò)公式mgh-ρgvh=?mv2,可以計(jì)算出液體的密度ρ,通過(guò)步驟五、步驟六進(jìn)行循環(huán)，測(cè)量多次液體密度ρ，通過(guò)求多個(gè)數(shù)值平均值，可以得出準(zhǔn)確的液體密度ρ。

根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種測(cè)量物理參數(shù)的方法，其特征在于，所述的傳送裝置的運(yùn)動(dòng)為周向循環(huán)運(yùn)動(dòng)，也可以通過(guò)一定技術(shù)手段使傳送裝置實(shí)現(xiàn)往復(fù)式循環(huán)運(yùn)動(dòng)，在空腔前側(cè)面薄板上左側(cè)底部和卡鉗對(duì)應(yīng)部位分別安裝感應(yīng)電磁管的光電感應(yīng)器，在電磁管通過(guò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生信號(hào)使傳送裝置進(jìn)行一次運(yùn)動(dòng)方向的改變，這樣傳送裝置會(huì)在運(yùn)動(dòng)到第一金屬球和第二金屬球的位置時(shí)，通過(guò)光電感應(yīng)器發(fā)出信號(hào)控制傳送裝置進(jìn)行一次反向操作，從而使傳送裝置在第一金屬球和第二金屬球之間做往復(fù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明裝置和方法，通過(guò)在真空狀態(tài)下，利用動(dòng)能定理進(jìn)行重力加速度及液體密度多次自動(dòng)測(cè)量，最終得出準(zhǔn)確數(shù)值，減少了測(cè)量誤差，實(shí)現(xiàn)了裝置多功能使用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明主視圖示意圖。

圖2為本發(fā)明側(cè)視圖示意圖。

圖3為本發(fā)明卡鉗結(jié)構(gòu)局部示意圖。

具體實(shí)施方式

有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合參考附圖1至圖3對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中，將可清楚的呈現(xiàn)。以下實(shí)施例中所提到的結(jié)構(gòu)內(nèi)容，均是以說(shuō)明書附圖為參考。

下面將參照附圖描述本發(fā)明的各示例性的實(shí)施例。

實(shí)施例一，一種測(cè)量物理參數(shù)的裝置，包括殼體4，作為整個(gè)裝置的基礎(chǔ)，殼體4內(nèi)部開(kāi)有封閉的空腔7,空腔7成環(huán)形，作為測(cè)量物理參數(shù)所需運(yùn)動(dòng)的空間，空腔7內(nèi)一側(cè)底部放置第一金屬球2，用來(lái)測(cè)量重力加速度的金屬物，在空腔7內(nèi)第一金屬球2的正上方安裝有卡鉗6，卡鉗6上放置有第二金屬球5，卡鉗6可以閉合和松開(kāi)，從而進(jìn)行支撐并釋放金屬球，兩個(gè)金屬球可以進(jìn)行循環(huán)操作，可以為相同材質(zhì)，也可不同，但均可以被磁力吸引，在第一金屬球2和第二金屬球5之間裝有豎直的刻度板3,用來(lái)記錄金屬球下落的高度，空腔7側(cè)壁上與第一金屬球2相對(duì)應(yīng)的位置裝有速度傳感器1,用來(lái)檢測(cè)金屬球下落時(shí)的速度，空腔7底部另一端裝有壓力感應(yīng)裝置,用來(lái)控制金屬球從高處的下落，當(dāng)壓力感應(yīng)裝置受到壓力時(shí)，會(huì)產(chǎn)生信號(hào)，控制卡鉗6做瞬時(shí)松開(kāi)并復(fù)位動(dòng)作，使第二金屬球5做自由落體運(yùn)動(dòng)，殼體4的上部安裝有與空腔7連通的抽氣管11,抽氣孔11在殼體4外部連接至抽氣裝置13,在工作開(kāi)始時(shí)，通過(guò)抽氣裝置13將空腔7內(nèi)的氣體通過(guò)抽氣管11抽出，在空腔7內(nèi)形成真空，作為測(cè)量物理參數(shù)的真空環(huán)境，在殼體4內(nèi)部空腔7的正面裝有運(yùn)動(dòng)軌跡與空腔7形狀相應(yīng)的傳送裝置22,通過(guò)牽引第一金屬球2和第二金屬球5運(yùn)動(dòng)，使兩金屬球變換位置，進(jìn)行多次測(cè)量，在傳送裝置22上安裝有吸引裝置，用來(lái)牽引金屬球。

本發(fā)明在使用時(shí)，首先將第一金屬球2和第二金屬球5放置在空腔7內(nèi)的左端底部和卡鉗6上，然后通過(guò)抽氣裝置13將空腔7內(nèi)的空氣抽出，使空腔7內(nèi)呈現(xiàn)真空狀態(tài)，開(kāi)動(dòng)傳送裝置22帶動(dòng)吸引裝置運(yùn)動(dòng)，吸引裝置在運(yùn)動(dòng)時(shí)吸引到第一金屬球2并帶動(dòng)其在空腔7內(nèi)運(yùn)動(dòng)，待第一金屬球2運(yùn)動(dòng)到壓力感應(yīng)裝置位置時(shí)，因?yàn)槭艿綁毫?，壓力感?yīng)裝置會(huì)發(fā)出一個(gè)信號(hào)，控制卡鉗6做瞬時(shí)動(dòng)作，打開(kāi)并立即復(fù)位，卡鉗6打開(kāi)時(shí)，放置在其上方的第二金屬球5做自由落體運(yùn)動(dòng)，通過(guò)刻度板3可以記錄第二金屬球5下落的高度，通過(guò)速度傳感器1可以測(cè)出第二金屬球的速度，根據(jù)動(dòng)能定理公式計(jì)算出重力加速度g,此時(shí)完成一次測(cè)量工作；傳送裝置22繼續(xù)帶動(dòng)第一金屬球2運(yùn)動(dòng)，待運(yùn)動(dòng)到卡鉗6位置時(shí)，吸引裝置會(huì)松開(kāi)第一金屬球2，使第一金屬球2停留在卡鉗6的位置；傳送裝置22繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)第二金屬球5重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)多次自動(dòng)測(cè)量重力加速度g求平均值，得出比較準(zhǔn)確的數(shù)值，待測(cè)量完畢后關(guān)閉傳送裝置22。

實(shí)施例二，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，所述的殼體4上方安裝有與空腔7連通的注液管8，用來(lái)向空腔7中注入要測(cè)量密度的液體，注液管8在殼體4外部連接至注入裝置10，提供注入液體的動(dòng)力，殼體4的下部安裝有與空腔7貫通的排液管17，在液體密度測(cè)量完畢后，將空腔內(nèi)的液體排出的管道，排液管17通至至液缸19，作為盛放排出液體的容器。

實(shí)施例三，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，所述的注液管8上安裝有第一閥體9，排液管17上安裝有第二閥體18，在不注入液體時(shí)對(duì)空腔7內(nèi)的真空狀態(tài)進(jìn)行密封，抽氣管11上安裝有第三閥體12，對(duì)抽氣管11進(jìn)行控制，防止泄漏。

實(shí)施例四，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，所述的壓力感應(yīng)裝置包括固定在殼體4上的電磁感應(yīng)器16，用來(lái)感應(yīng)壓力并向卡鉗傳遞信號(hào)，電磁感應(yīng)器16的一端連接第一彈簧15，第一彈簧15處于自由狀態(tài)，當(dāng)金屬球通過(guò)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生壓縮，第一彈簧15的另一端連接通至空腔7內(nèi)的壓塊14，金屬球在空腔7內(nèi)通過(guò)時(shí)會(huì)擠壓壓塊14，進(jìn)而壓縮第一彈簧15，電磁感應(yīng)器16感受到壓力后，會(huì)產(chǎn)生使卡鉗6動(dòng)作的信號(hào)，卡鉗6進(jìn)行一次打開(kāi)并立即回復(fù)的動(dòng)作，使其上的金屬球自由掉落。

實(shí)施例五，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，所述的空腔7的前側(cè)面采用薄板24進(jìn)行封閉，薄板24采用透明且可以傳遞磁力的材質(zhì)，使第一金屬球2和第二金屬球5可以被吸引裝置的磁力牽引，并貼在薄板24在空腔7內(nèi)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，透明材質(zhì)可以很好的進(jìn)行觀察封閉空腔中的運(yùn)動(dòng)情況，薄板24的上部對(duì)應(yīng)卡鉗6的部位裝有壓力傳感器23，當(dāng)吸引裝置依靠磁力吸著空腔7內(nèi)的金屬球運(yùn)動(dòng)到此處時(shí)，因?yàn)榇帕?duì)金屬球的吸引，會(huì)在薄板上產(chǎn)生壓力，進(jìn)而會(huì)對(duì)安裝在薄板24上的壓力傳感器23上施加壓力，使其產(chǎn)生控制吸引裝置的信號(hào)。

實(shí)施例六，在實(shí)施例五的基礎(chǔ)上，所述的吸引裝置包括壓緊在薄板14上的電磁管20，電磁管20處在通電狀態(tài)下，具有磁性，用來(lái)吸引金屬球，與電磁管20通過(guò)導(dǎo)線連接的有壓力傳感器23控制的常閉閥21，常閉閥21長(zhǎng)時(shí)間處于閉合狀態(tài)，進(jìn)而電磁管20一直保持有磁性，當(dāng)其運(yùn)動(dòng)到壓力傳感器23部位時(shí)，壓力傳感器23感受到壓力會(huì)產(chǎn)生信號(hào)，控制吸引裝置上的常閉閥21斷開(kāi)，進(jìn)而電磁管20磁力消失，金屬球停留在此處，當(dāng)吸引裝置離開(kāi)卡鉗6對(duì)應(yīng)后，壓力消失，進(jìn)而信號(hào)消失，電磁管20恢復(fù)通電，恢復(fù)磁性。

實(shí)施例七，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，所述的卡鉗6的一端在空腔7內(nèi)，用來(lái)支撐第一金屬球2和第二金屬球5，并控制兩金屬球做自由落體運(yùn)動(dòng)，另一端兩卡爪之間連接有第二彈簧27，兩卡爪上固定有銜鐵28，兩個(gè)銜鐵28由壓力感應(yīng)裝置控制的常開(kāi)閥26，常開(kāi)閥27長(zhǎng)時(shí)間處于斷開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)第二彈簧27處于自由狀態(tài)，在第一金屬球2在空腔7內(nèi)運(yùn)動(dòng)到壓力感應(yīng)裝置位置時(shí)，電磁感應(yīng)器16傳出信號(hào)使常開(kāi)閥27閉合，此時(shí)兩個(gè)銜鐵28會(huì)產(chǎn)生磁性進(jìn)而相互吸引，壓縮第二彈簧27，使卡鉗6另一端向兩側(cè)張開(kāi)，使放置在卡鉗6上的第二金屬球5掉落，做自由落體運(yùn)動(dòng)，在第一金屬球2通過(guò)壓力感應(yīng)裝置時(shí)，信號(hào)消失，卡鉗6在第二彈簧27作用下回復(fù)原位置，進(jìn)行一次重量加速度的測(cè)量。

一種測(cè)量物理參數(shù)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、將第一金屬球和第二金屬球分別放置在殼體內(nèi)密閉空腔內(nèi)的底部和卡鉗上，

步驟二、將抽氣管上的閥打開(kāi)，開(kāi)動(dòng)抽氣裝置，將殼體內(nèi)的空腔抽成真空狀態(tài)，

步驟三、將牽引裝置通電，此時(shí)牽引裝置上的電磁管通電，進(jìn)而電磁管產(chǎn)生磁力，可以隔著薄板靠磁力吸引金屬球，開(kāi)動(dòng)傳送裝置帶動(dòng)吸引裝置運(yùn)動(dòng)，電磁管吸引著第一金屬球在空腔內(nèi)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，

步驟四、當(dāng)?shù)谝唤饘偾螂S傳送裝置運(yùn)動(dòng)到空腔右端時(shí)會(huì)觸發(fā)壓力感應(yīng)裝置，壓力感應(yīng)裝置發(fā)出信號(hào)控制卡鉗瞬時(shí)松開(kāi)并立即復(fù)位，使第二金屬球在空腔內(nèi)自由落下，此時(shí)通過(guò)刻度板可以記錄第二金屬球落下的高度h,第二金屬球落到空腔底部時(shí)，通過(guò)在側(cè)面的速度傳感器可以測(cè)量出第二金屬球此時(shí)的速度v，通過(guò)動(dòng)能定理公式mgh=?mv2，可以計(jì)算出重力加速度g=(?v2)/h，

步驟五、傳送裝置繼續(xù)牽引第一金屬球運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)谝唤饘偾蜻\(yùn)動(dòng)到卡鉗位置時(shí)，此處的壓力傳感器感受到壓力并產(chǎn)生信號(hào)，使?fàn)恳b置上的常閉閥斷開(kāi)，電磁管上磁力消失，使第一金屬球停留在卡鉗上，完成一次工作循環(huán)，

步驟六、傳送裝置繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，離開(kāi)卡鉗后，壓力傳感器上壓力消失，牽引裝置上的常閉閥恢復(fù)閉合狀態(tài)，電磁管磁力恢復(fù)，牽引裝置隨傳送帶進(jìn)行上述步驟三到步驟五的運(yùn)動(dòng)，從而可以測(cè)出多組的g值，通過(guò)求多個(gè)數(shù)值平均值，可以得出準(zhǔn)確的真空下的重量加速度g。

所述的一種測(cè)量物理參數(shù)的方法還可以測(cè)量液體的密度ρ，在步驟二將空腔內(nèi)抽成真空狀態(tài)后，向殼體內(nèi)的空腔中注入要測(cè)量密度的液體，進(jìn)行步驟三、步驟四，在步驟四中，根據(jù)已經(jīng)測(cè)量的重力加速度g,通過(guò)公式mgh-ρgvh=?mv2,可以計(jì)算出液體的密度ρ,通過(guò)步驟五、步驟六進(jìn)行循環(huán)，測(cè)量多次液體密度ρ，通過(guò)求多個(gè)數(shù)值平均值，可以得出準(zhǔn)確的液體密度ρ。

所述的傳送裝置的運(yùn)動(dòng)為周向循環(huán)運(yùn)動(dòng)，也可以通過(guò)一定技術(shù)手段使傳送裝置實(shí)現(xiàn)往復(fù)式循環(huán)運(yùn)動(dòng)，在空腔前側(cè)面薄板上左側(cè)底部和卡鉗對(duì)應(yīng)部位分別安裝感應(yīng)電磁管的光電感應(yīng)器，在電磁管通過(guò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生信號(hào)使傳送裝置進(jìn)行一次運(yùn)動(dòng)方向的改變，這樣傳送裝置會(huì)在運(yùn)動(dòng)到第一金屬球和第二金屬球的位置時(shí)，通過(guò)光電感應(yīng)器發(fā)出信號(hào)控制傳送裝置進(jìn)行一次反向操作，從而使傳送裝置在第一金屬球和第二金屬球之間做往復(fù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明裝置和方法，通過(guò)在真空狀態(tài)下，利用動(dòng)能定理進(jìn)行重力加速度及液體密度多次自動(dòng)重復(fù)測(cè)量，最終得出準(zhǔn)確數(shù)值，減少了測(cè)量誤差，實(shí)現(xiàn)了裝置多功能使用。