第一安装板102，所述飞轮8设置于所述第一杆体101下端，所述轨尺3—端固定于所述第一安装板102下端一侧，所述轨尺3另一端通过一固定板与动力缸组件2连接，所述动力缸组件2竖直固定于所述轨尺3上，所述轨尺3的可调节所述动力缸组件2的位置。
[0025]所述热缸组件I包括:热缸11与置换活塞12，所述热缸11两端密封，所述置换活塞12的活塞杆伸出所述热缸11。
[0026]所述动力缸组件2包括:动力缸21与动力活塞22，所述动力缸21 —端密封，所述动力缸21密封端通过一导气管5与所述热缸11 一端连接。
[0027]所述置换活塞12与所述动力活塞22分别通过一连杆与所述飞轮8上同一偏心处连接。
[0028]所述动力缸21密封端通过一软管与所述压力变送芯体4连接，所述位移传感器6设置于所述第一杆体101上端，所述位移传感器6与所述动力缸组件2处于同一竖线并且连接等行程、等相位，以减小负载阻力，所述压力变送芯体4和所述位移传感器6通过数据线与所述数据采集卡7连接，所述压力变送芯体4可实现动力缸21内压强的采集，通过位移传感器6采集动力活塞22的位移可反映工作气体体积的变化，将压力变送芯体4与位移传感器6输出端连接数据采集卡7，调试Labview软件，编写程序滤去杂波，即可同步观察P-V曲线图的变化过程。扭动轨尺实现工作气体压缩比的动态调节，探究压缩比变化对P-V曲线的影响。
[0029]使用时，将位移传感器与压力变送芯体连接双路输出电源，转动电源调节旋钮将电源调节到各自正常工作时的电压值，点燃外部热源(本实验中为酒精灯)，轻推动飞轮使热机逐渐进入工作状态，观察Labview程序前面板上各仪表的频率、周期等数值显示，记录最后数值的稳定值，转动轨尺旋钮，将其调节至某一位置，记录此时轨尺上游标卡尺读数。运行Labview程序，调节合适的滤波频率，在前面板的示波器上观察P_V曲线变化，当曲线趋于稳定时，调节示波器，选择导出图像选项，即可得到此压缩比所对应的工作气体P-V曲线图。根据传感器的工作电压以及被测量数据之间的关系对P-V曲线显示的电压进行压强与体积的标定。调节轨尺，改变热机压缩比，根据压力变送芯体采集动力缸内工作气体压强的变化，位移传感器采集工作气体体积的变化，通过连接电脑内的Labview程序得到工作气体P-V曲线变化图，观察P-V曲线变化，用上述方法导出图像，并记录相应的轨尺读数，重复上述步骤，得到几组不同的气体压缩比对应的P-V曲线图。
[0030]本教具的优点是造型精小，操作简单。利用Labview应用程序可同步观察工作气体P-V曲线变化。动力输出部分与加热部分二者分离，可运用轨尺在不拆换不同尺寸的动力缸的条件下，实现压缩比的动态调节，从而达到探究气体压缩比变化对P-V曲线图的影响的目的。
【主权项】
1.一种动态调节压缩比同步显示P-V曲线的斯特林热机教具，其特征在于，所述斯特林热机教具包括:热机支架(100)、热缸组件(I)、动力缸组件(2)、轨尺(3)、压力变送芯体(4)、导气管(5)、位移传感器(6)、数据采集卡(7)和飞轮(8);所述轨尺(3)、压力变送芯体(4)、位移传感器(6)及飞轮(8)设置于所述热机支架(100)上，所述动力缸组件(2)固定于所述轨尺(3)上，所述热缸组件(I)和所述动力缸组件(2)分别与所述飞轮(8)连接，所述热缸组件(I)与所述动力缸组件(2)之间连接导气管(5)，所述压力变送芯体(4)与所述动力缸组件(2)连接，所述压力变送芯体(4)和所述位移传感器(6)分别与所述数据采集卡(7)连接。2.根据权利要求1所述的斯特林热机教具，其特征在于，所述热机支架(100)包括:第一杆体(101)及设置于第一杆体(101)上端的第一安装板(102)。3.根据权利要求2所述的斯特林热机教具，其特征在于，所述飞轮(8)设置于所述第一杆体(101)下端。4.根据权利要求2所述的斯特林热机教具，其特征在于，所述轨尺(3)—端固定于所述第一安装板(102)下端一侧，所述轨尺(3)另一端通过一固定板与动力缸组件(2)连接，所述动力缸组件(2)竖直固定于所述轨尺(3)上。5.根据权利要求1所述的斯特林热机教具，其特征在于，所述热缸组件(I)包括:热缸(11)与置换活塞(12)，所述热缸(11)两端密封，所述置换活塞(12)的活塞杆伸出所述热缸(11)。6.根据权利要求5所述的斯特林热机教具，其特征在于，所述动力缸组件(2)包括??动力缸(21)与动力活塞(22)，所述动力缸(21) —端密封，所述动力缸(21)密封端通过导气管(5)与所述热缸(11) 一端连接。7.根据权利要求6所述的斯特林热机教具，其特征在于，所述置换活塞(12)与所述动力活塞(22)分别通过连杆连接于所述飞轮(8)上同一偏心处。8.根据权利要求6所述的斯特林热机教具，其特征在于，所述动力缸(21)密封端通过一软管与所述压力变送芯体(4)连接。9.根据权利要求2所述的斯特林热机教具，其特征在于，所述位移传感器(6)设置于所述第一杆体(101)上端，所述位移传感器(6)与所述动力缸组件(2)处于同一竖线。
【专利摘要】一种动态调节压缩比同步显示P-V曲线的斯特林热机教具，属于物理演示实验教具领域，所述斯特林热机教具主要包括：热机支架，热缸组件、动力缸组件、轨尺、压力变送芯体、导气管、位移传感器、数据采集卡和飞轮，它在双缸双活塞斯特林热机模型基础上采用压力变送芯体和位移传感器采集数据，应用Labview程序得到热机同步运转过程中工作气体P-V曲线图。将带游标卡尺可移动轨尺与动力气缸通过圆形支架固定，扭动旋钮，读出动力气缸实际移动距离，实现工作气体压缩比动态调节，探究压缩比变化对P-V曲线图的影响。
【IPC分类】G09B23/16
【公开号】CN204884334
【申请号】CN201520288064
【发明人】孙明明, 王维扬, 张黎莉
【申请人】北京科技大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年5月6日