基于声学测量和电学控制的动力学轨道及匀速调节方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种动力学装置，特别是涉及一种基于声学和电学的动力学轨道。
【背景技术】
[0002]动力学研究中，常常需要获得一个理想的匀速运动的小车，但是小车所行走的平面与车轮是有摩擦阻力的，于是研究者常常采用斜坡轨道，利用小车自身重力产生的分力克服摩擦力，以便模拟光滑轨道。使用的时候，将小车放置在斜板轨道的起始端，改变倾角，探寻匀速倾角。为了获得合适的倾角，研究者需要调整斜坡倾角，测量小车运动速度是否变化，如果变化，就继续调整倾角。现有技术存在以下不足:
[0003]I，理论上，这样调节是无法获得匀速运动的，原因在于:匀速的倾角只有一个，而调节倾角以后，需要重新测量小车的速度变化情况。调节倾角的次数是有限的，但是可以获得的倾角是无穷多的，从概率的角度看，无穷中选一个，选中的概率为O。
[0004]2，不能让小车一边运动一边调节。这样也耽误时间，也增加调节的次数。
[0005]3，直接增大倾角让小车由静止开始运动，小车一定是加速运动的，所以，需要给小车一个初速度才可以测量速度的变化情况。
[0006]总之，现有技术中，小车匀速运动质量不高，仍有待于技术改进完善。质量不高的意思是说，速度变化率不是0，并且偏离O还挺大的。
【发明内容】
[0007]为了解决上述问题，本发明提供了一种基于声学和电学的动力学轨道。
[0008]本发明采用的技术方案为:
[0009]I，基于声学测量和电学控制的动力学轨道，其特征在于包括斜板轨道、底座和小车，斜板轨道内设有一与小车行驶直线平行的纵向孔，斜板轨道表面设有与纵向孔联通的且与小车行驶直线平行的纵向豁口，小车底部设有由纵向豁口伸入纵向孔的连接臂，连接臂下端连接有声波发生器，声波发生器指向与小车行驶所在直线平行，声波发生器指向的纵向孔的端头设有声波接收器，声波接收器的接收端与声波发生器相对，斜板轨道靠近末端铰接在底座上，斜板轨道起始端通过调高机构与底座相连，调高机构连接有驱动电机，驱动电机连接有控制器，声波接收器与控制器连接，声波发生器与小车内置的电源连接，声波发生器用于产生频率固定的声波。
[0010]进一步的，所述斜板轨道上设有纵向凹槽轨道，小车车轮落入凹槽轨道内。
[0011 ]进一步的，所述底座上设有立柱，斜板轨道靠近末端铰接立柱上。
[0012]进一步的，所述斜板轨道铰接处距斜板轨道末端距离小于斜板轨道长度的二分之
O
[0013]进一步的，所述斜板轨道末端设有阻挡小车的挡块，挡块或小车的碰撞位置设有缓冲装置。
[0014]进一步的，所述调高机构设有竖直的丝杠，驱动电机通过联轴器与丝杠连接，与丝杠配合设有丝母，丝杠旁设有与其平行的导柱，导柱上设有导套，导套和丝母固定连接在一滑块上，滑块铰接有支臂，支臂与斜板轨道的起始端连接，丝杠、导柱、驱动电机连接在一支架上，支架固定在底座上。
[0015]进一步的，所述调高机构设有与斜板轨道铰接处同轴的弧形齿条，驱动电机连接有与弧形齿条配合的驱动齿轮，驱动电机通过支架与底座相连。
[0016]进一步的，所述纵向豁口的两侧边缘分别连接有内缘靠在一起的柔性密封条。
[0017]进一步的，所述声波发生器、声波接收器分别连接有声导管，两声导管轴线共线。
[0018]进一步的，所述斜板轨道下方设有条形的预调斜板，斜板轨道末端铰接在预调斜板的一侧端头，斜板轨道起始端与预调斜板的另一侧间端头间设有调角机构，预调斜板靠近其铰接处的一侧端头铰接在底座上，预调斜板另一端通过调高机构与底座相连。
[0019]进一步的，所述驱动电机连接有驱动电路，驱动电路连接升开关和降开关。
[0020]进一步的，所述斜板轨道末端设有小车可撞击到的行程开关，行程开关连接到控制器。
[0021]2，基于多普勒效应的轨道调整方法，其特征是:所述方法包括以下步骤:
[0022]第一步，声波发生器工作，发出频率为f的声波，且f= 20000Hz，
[0023]第二步，声波接收器接收到声波发生器发出的声波，控制器检测接收到的声波，
[0024]如果检测该声波频率为f，则:控制器控制驱动电机，驱动电机工作，驱动电机带动调高机构，使斜板轨道倾角增大，
[0025]如果检测该声波频率不是f，则根据多普勒效应，判断声波发生器的速度变化，进而控制器控制驱动电机，驱动电机以不同的工作状态，控制调高机构，使斜板轨道倾角增大或者减小，直到:检测到的声波频率为非f，并且恒定，控制器控制驱动电机，让驱动电机保持不工作或者变为不工作，从而使斜板轨道倾角保持不变，
[0026]所述方法采用的装置是一种基于声学和电学的动力学轨道，所述基于声学和电学的动力学轨道包括斜板轨道、底座和小车，斜板轨道内设有一与小车行驶直线平行的纵向孔，斜板轨道表面设有与纵向孔联通的且与小车行驶直线平行的纵向豁口，小车底部设有由纵向豁口伸入纵向孔的连接臂，连接臂下端连接有声波发生器，声波发生器指向与小车行驶所在直线平行，声波发生器指向的纵向孔的端头设有声波接收器，声波接收器的接收端与声波发生器相对，斜板轨道靠近末端铰接在底座上，斜板轨道起始端通过调高机构与底座相连，调高机构连接有驱动电机，驱动电机连接有控制器，声波接收器与控制器连接，声波发生器与小车内置的电源连接，声波发生器用于产生频率固定的声波。
[0027]3，基于声波波源靠近而获得匀速运动的方法，其特征是:所述方法包括以下步骤:
[0028]第一步，声波发生器工作，发出频率为f的声波，且f= 20000Hz，
[0029]第二步，声波接收器接收到声波发生器发出的声波，控制器检测接收到的声波，
[0030]如果检测该声波频率为f，则:控制器控制驱动电机，驱动电机工作，驱动电机带动调高机构，使斜板轨道倾角增大，
[0031 ]如果检测该声波频率大于f，且检测到的频率在变大，则:控制器控制驱动电机，驱动电机工作，驱动电机带动调高机构，使斜板轨道倾角减小，
[0032]如果检测该声波频率大于f，且检测到的频率越来越小，则:控制器控制驱动电机，让驱动电机工作，驱动电机带动调高机构，使斜板轨道倾角增大，
[0033]如果检测该声波频率大于f，且检测到的频率不变，则:控制器控制驱动电机，让驱动电机保持不工作或者变为不工作，从而使使斜板轨道倾角保持不变，
[0034]所述方法采用的装置是一种基于声学和电学的动力学轨道，所述基于声学和电学的动力学轨道包括斜板轨道、底座和小车，斜板轨道内设有一与小车行驶直线平行的纵向孔，斜板轨道表面设有与纵向孔联通的且与小车行驶直线平行的纵向豁口，小车底部设有由纵向豁口伸入纵向孔的连接臂，连接臂下端连接有声波发生器，声波发生器指向与小车行驶所在直线平行，声波发生器指向的纵向孔的端头设有声波接收器，声波接收器的接收端与声波发生器相对，斜板轨道靠近末端铰接在底座上，斜板轨道起始端通过调高机构与底座相连，调高机构连接有驱动电机，驱动电机连接有控制器，声波接收器与控制器连接，声波发生器与小车内置的电源连接，声波发生器用于产生频率固定的声波，
[0035]声波接收器设置在斜坡轨道末端，声波发生器指向该末端。
[0036]4，基于声波波源远离而获得匀速运动的方法，其特征是:所述方法包括以下步骤:
[0037]第一步，声波发生器工作，发出频率为f的声波，且f= 20000Hz，
[0038]第二步，声波接收器接收到声波发生器发出的声波，控