动力总成质心合成实验研究及误差分析

为了能够准确、方便地获得动力总成质心坐标,提出了一种动力总成质心的合成方法。通过三线摆测试系统分别对发动机和变速器进行了测试,对动力总成质心进行了合成计算,对比了合成值与实际测量值,并分析了实验可能存在的误差。结果表明,实验与理论结合的方法具有较好的便捷性与准确性,可为实际工程应用提供参考。

微波推力器独立系统的三丝扭摆推力测量

为了探究微波推力器的推力性能,采用三丝扭摆推力测量方法对微波推力器独立系统开展推力测量实验,同时分析三丝扭摆推力测量装置的数理模型并实验测定其不确定度,由此判断实验测量结果的可信度。推力测量结果表明,现有实验条件下三丝扭摆推力测量装置能测出不低于3m N的推力,其相对不确定度为14%;在三丝扭摆推力测量装置的推力测量范围内,没有测出微波推力器独立系统显著的推力,而是在230W微波功率输出条件下测出推力在±0.7m N范围内波动,相对不确定度大于80%。

不同摆角对三线摆测量转动惯量的影响

采用三线摆法测量物体的转动惯量，讨论在大摆角（大于5°）下悬盘、圆环和圆盘的转动惯量与理论值的差距，发现当摆角在5°～15°时三种待测物的测量结果误差均在5％以内，而当摆角取2°～3°时，周期测量值的起伏反而较大，导致转动惯量的测量值误差较大。所以笔者认为在实验中对摆角的要求不需严格规定在小于5°的范围内，只要不超过15°即可。

利用智能手机测定刚体转动惯量

基于传统方法,将智能手机与传统方法相结合,将其运用于传统三线摆测量刚体的转动惯量实验之中,利用智能手机自带的角速度传感器和SensorKinetics传感器软件,通过绘制"角速度—时间"图像来进行周期的计算,再将得到的两次周期数值代入原计算公式中,进而求得刚体转动惯量。经过多次实验后,利用智能手机得到的结果和传统方法相近,与理论值比较其相对误差也较小。在传统三线摆实验中运用智能手机不仅测量方便,而且增加了实验的趣味性和可操作性。

三线摆摆线质量对转动惯量精确测量的影响

三线摆法是测量转动惯量的常用方法,理论上通常都是把摆线作理想处理(即摆线质量趋于0),但在工程测量中,被测工件往往较重,摆线不再是轻质细线,摆线质量势必会对空载悬盘的转动惯量测量产生影响.本文应用哈密顿原理和变量替换,导出三线摆摆线的变张力弦振动方程,通过对摆线与悬盘连接点(x=0)的运动状态讨论,推得摆线质量不能忽略情形下的对称式三线摆的转动惯量计算式,并借助于MATLAB软件快速便利地进行计算.

三线摆加上刚体后振动周期变化的研究

根据振动方程从理论上推导了三线摆放上刚体后振动周期的变化规律,设计了一个新实验,对各种条件下摆的振动周期进行测量,用图解法直观地揭示了三线摆放上刚体后振动周期的变化规律,结果表明理论与实验得到的结论一致,从而加深学生对刚体动力学的理解.

三丝扭摆微推力在线测量方法及不确定度分析

介绍了一种利用三丝扭摆在线标定和测量毫牛级微推力的方法,该方法采用扭矩平衡和光杠杆放大的原理,将推力器的微小推力转化为光斑的大位移。为消除环境和热等诸多外界因素的影响,使用了砝码在线标定方法,并分析了其测量不确定度。结果表明,使用该方法后在有效的推力测量范围内合成不确定度最小可达到1.5%。

Unity3D在虚拟物理实验设计中的应用

以三线摆为例,介绍了使用Unity3D技术设计虚拟物理实验的主要过程和方法。总结了Unity3D技术优缺点以及其技术前景。

单片机在三线摆实验中的应用

介绍了用 80 3 2单片机辅助三线摆实验的原理和方法 。

三线摆测转动惯量时高度对测量结果的影响

通过改变高度（20--110 cm）来分别测量下悬盘、圆盘、圆柱及两叠加圆盘的转动惯量,根据测量误差来分析高度变化对转动惯量测量值的影响。实验发现,高度在20--60 cm范围内的测量误差稍小于在65--110 cm范围内的测量误差,从操作方便、制造经济的角度,高度在20∽60 cm范围内更为合适。并且,与一个圆盘时的测量误差相比,两叠加圆盘的测量误差明显增大,这说明厚度的增加使得测量的误差增大。另外,由于系统误差的影响,下悬盘的测量值与理论值相比均偏大,而圆盘和圆柱的测量结果在进行处理时已消去了系统误差,故与理论值相比时大、时小。

三线摆测刚体转动惯量:实验改进与教学体会

三线摆测量刚体转动惯量是工科大类基础力学实验教学中的重要一环。尽管该实验已经过多年的教学实践和改进,但学生的实验结果常不尽如人意,这极大地挫伤了其学习积极性。本文介绍浙江大学力学实验教学中心实验团队近年来对三线摆实验所做的诸多改进及教学体会,以期能起到抛砖引玉之功。

基于电磁感应的三线摆周期测量装置的研制

文章介绍了一种基于电磁感应的三线摆周期测量装置的工作原理、性能和实验结果。该装置由电感式接近开关,数据采集系统,电源和电脑构成。通过模拟量线性电感式接近开关将三线摆扭摆时下盘的升降转换成电压信号的变化,然后利用数据采集系统采集并在电脑上实时显示与存储。实时显示可以杜绝漏计导致的周期计数错误现象,存储的数据可以进一步分析三线摆扭摆情况。由于采集的数据量比较大,数据包含的信息也更丰富。由于电感式接近开关输出的电压信号含有不同频率的成分,尝试利用快速傅里叶变换法处理数据,将时域信号转换成频域信号。利用频谱分析可以排除高频震荡信号对扭摆周期测量的影响,确保周期测量准确。利用市场上现有的光电测量装置和基于电磁感应的三线摆周期测量装置进行对比实验,测量三线摆下盘的转动惯量。实验结果表明:利用现有的光电测量装置,相对误差为1%;利用基于电磁感应的三线摆周期测量装置,相对误差可达0.9%,说明基于电磁感应的三线摆周期测量装置的准确度可以与现有光电测量装置相媲美。此外,该测量装置调节更简便、可靠性更高,因此,具有一定的推广和使用价值。

长摆线三线摆大摆角摆动测定刚体转动惯量

采用拉格朗日方程建立三线摆摆动微分方程,通过对测量结果的误差分析,结合实际经验指出摆线长度、悬盘半径R和垫盘半径r的大小、R与r的差值、计算过程中近似处理带来的潜在误差等因素,不仅直接影响测量结果的精准度,同时还影响系统的稳定性,并提出三线摆悬盘半径R、垫盘半径r、摆长l这3个量之间的取值关系,从理论上阐述了采用"长摆线三线摆大摆角摆动"比"短摆线三线摆微摆角摆动"测定刚体转动惯量,系统更稳定、读数更方便、结果更精确、可信度更高。

基于传递函数的三线摆法转动惯量测量分析

在传统三线摆方法的基础上,引入传递函数的方法,推导出基于传递函数的三线摆系统转动惯量表达式,考虑了空气阻力和其它阻尼情况对三线摆系统的影响,同时可一定程度增大系统摆动角度,克服了三线摆系统小角度摆动周期测量误差大的缺点。应用最小条件系统识别法,可最终求得被测物体转动惯量。

组合式摆动实验仪的研制

介绍一种组合式摆动实验仪,它可以将三线摆、两线摆、扭摆和单摆这四种实验仪器巧妙组合在一起,成为一种新的实验仪,具有一台实验仪测量多种摆动的功能,可以实现多种物理量的测量以及对不同摆动规律的研究,有效节约购置仪器成本。

利用三线摆验证转动惯量的平行轴定理

本文巧妙的利用三线摆,提出了验证转动惯量平行轴定理的新方法,并进行了具体的实验验证。

三线摆周期的旋转矢量求法

由能量方程出发 ,引入新变量 ,用旋转矢量法讨论了三线摆大角度摆动时的周期 .

三线摆测量刚体转动惯量实验的不确定度分析

不确定度是大学物理实验中反映测量结果可靠程度的重要指标,但在教学中由于计算过程较为复杂而往往被忽略。本文以三线摆测量刚体转动惯量实验为例系统地讨论了不确定度,并给出了计算方法;分析了不确定的来源,并提出了改进措施。

三线摆测量刚体转动惯量实验的改进

对FD—IM—II型新型刚体转动惯量测量仪进行了改进，从仪器的摆角，上下圆盘的高度，下圆盘水平3个方面进行改进，用改进后的仪器对圆环的转动惯量进行测量，从实验结果发现，改进后的仪器可以有效地减小实验误差．

基于霍尔效应的三线摆周期测量装置的研制

文章介绍了一种基于霍尔效应的三线摆周期测量装置的工作原理、性能和实验结果。该装置由霍尔元件、数据采集系统、电源和电脑构成。通过线性霍尔元件将三线摆下盘的扭摆转换成电压信号的振荡,然后利用数据采集系统采集并在电脑上实时显示与存储。实时显示可以杜绝漏计导致的周期计数错误现象,存储的数据可以进一步分析三线摆扭摆情况。由于采集的数据量比较大,数据包含的信息也更丰富。本文尝试利用极大值点线性拟合法和快速傅里叶变换法处理数据。由于三线摆的运动一般是扭摆和横摆同时存在的混合摆现象,横摆的周期与扭摆的周期不同,利用频谱分析可以排除横摆对扭摆周期测量的影响,确保周期测量准确,所以,快速傅里叶变换更适合处理此类实验数据。本文利用市场上现有的光电测量装置和基于霍尔效应的三线摆周期测量装置进行对比实验,测量三线摆下盘的转动惯量。实验结果表明:利用现有的光电测量装置,相对误差为1.6%;利用基于霍尔效应的三线摆周期测量装置,相对误差可达0.81%,说明基于霍尔效应的三线摆周期测量装置的准确度比现有的光电测量装置要高,具有一定的推广和使用价值。