一种重力加速度测量设备及其使用方法与流程

本发明涉及测量技术领域，尤其是一种重力加速度测量设备及其使用方法。

背景技术：

目前，测量重力加速度的仪器设备主要为单摆、打点计时器等，测量方法主要有单摆法和自由落体法，都存在测量精度不高的缺点。在单摆法中，要求忽略细线的质量，线长与小球直径之比远大于1，视小球为质点，摆角不超过5°；在自由落体法中，小球释放前是用电磁铁通电后吸住的，在断电的瞬间，电磁铁有剩磁，小球通过光电门时，往往不是小球的质心遮光计时，另外还需要手工计算，这些因素都会影响重力加速度的测量。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种结构简单，使用方便且计算精度高的重力加速度测量仪器及该仪器的使用方法。

本发明的一种重力加速度测量设备构造如下：包括一个球型容器，该球型容器半径为1m，该球型容器呈透明状且其上部设置一盖板，在所述盖板上设置注水口、杆开关和液位传感器，在该球型容器的底部设置有一出水口，该出口的截面积为1cm²，杆开关可伸入或伸出该出水口内以实现对该出水口的打开或闭合，所述出水口下部连接有一出水管以对从出水口流出的液体进行引流，在所述球型容器底部还设置有一液体回收装置，出水管的水流入该液体回收装置中；球型容器外壁设置一圆柱支座以对球型容器进行支撑，该圆柱支座为空心结构以使得出水管、液体回收装置位于圆柱支座内部空腔中；圆柱支座下部设置一减振装置，其中该减振装置包括凹凸相扣的碗型上盖板和漏斗型底板，在碗型上盖板和漏斗型底板之间浇注天然橡胶，其中碗型上盖板与圆柱支座相连；减振装置下部设置有平面度可调的支撑座，其中，该支撑座包括伸缩套筒，所述伸缩套筒的一端与下支座的上表面固定连接，伸缩杆的一端与上支座的底面固定连接，所述伸缩杆和伸缩套筒均为四根，在各自的连接表面上呈中心对称分布，所述伸缩杆的另一端从伸缩套筒的另一端伸入伸缩套筒内，所述伸缩杆的外圆周面与伸缩套筒的内圆周面滑动配合，所述锁紧螺栓沿伸缩套筒的径向穿过筒壁锁紧伸缩杆，上支座的上表面设置有水平仪；液位传感器通过信号连接线与计算面板连接，所述计算面板包括面板主体，所述面板主体上设有多个功能按钮及lcd显示屏，所述功能按钮及lcd显示屏分别通过导线与其对应的控制主板相导通；所述控制主板设置一控制系统，该控制系统包括一微处理器、该微处理器分别连接有lcd显示电路、a/d转换电路、键盘控制电路和时钟电路；其中a/d转换电路连接有液位传感器输入采样电路和时钟电路，当液面高度与球型容器的半径相等时，时钟电路开始计时，当杆开关关闭时，时钟电路停止记时；其中，微处理器中采用如下方式计算重力加速度：

式中，g为重力加速度，m/s²；

t为时间，s；

h为液面高度，即水面与出水口中心距离，m。

进一步的，所述lcd显示屏位于面板主体上端，所述多个功能按钮位于面板主体中间呈并列状排序。

进一步的，所述液位传感器包括杠杆和设置在所述杠杆上的浮球。

使用时，按照如下的步骤使用：

1）将平面度可调的支撑座的下支座固定在底面上，并通过调节四个伸缩套筒上的锁紧螺栓来调节伸缩杆的伸缩量，通过上支座上表面的水平仪来检测水平度，当水平度满足要求时停止调整；

2）通过注水口往球型容器内注水，并使得水的液面高度大于球型容器的半径；

3）启动计算面板，并打开杆开关以使得球型容器内水从底部出水口流出；观察球型容器内水位变化，并在水位到底球型容器底部前关闭杆开关；

4）微处理器根据时钟电路所测量的时间以及液位传感器所测量到的业务高度，计算重力加速度，记录下此时的重力加速度数值；

5）重复上步骤2）-步骤4）三次，并将总共四次计算得到的重力加速度数值取平均值以得到最终的重力加速度数值大小。

本发明的有益效果在于本发明的一种重力加速度测量设备结构简单，制造成本低，使用方便，巧妙的利用了水流来测量重力加速度，测量精确度高，并且本发明设备使用水作为介质，取材方便，适用于野外测量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中的局部放大图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的一种重力加速度测量设备包括一个球型容器3，该球型容器3半径为1m，呈透明状且其上部设置一盖板2，在所述盖板2上设置有注水口1、杆开关14和液位传感器11，所述液位传感器11包括杠杆和设置在所述杠杆上的浮球；在该球型容器3的底部设置有一出水口15，出水口截面积为1cm²，杆开关14可伸入或伸出该出水口15内以实现对该出水口15的打开或闭合，所述出水口15下部连接有一出水管16以对从出水口15流出的液体进行引流，在所述球型容器3底部还设置有一液体回收装置17，出水管16的水流入该液体回收装置17中；球型容器3外壁设置一圆柱支座4以对球型容器3进行支撑，该圆柱支座4为空心结构以使得出水管16、液体回收装置17位于圆柱支座4内部空腔中；圆柱支座4下部设置一减振装置，其中该减振装置包括凹凸相扣的碗型上盖板5和漏斗型底板6，在碗型上盖板5和漏斗型底板6之间浇注天然橡胶18，其中碗型上盖板5与圆柱支座4相连；减振装置下部设置有平面度可调的支撑座，其中，该支撑座包括伸缩套筒8，所述伸缩套筒8的一端与下支座9的上表面固定连接，伸缩杆19的一端与上支座10的底面固定连接，所述伸缩杆19和伸缩套筒8均为四根，在各自的连接表面上呈中心对称分布，所述伸缩杆19的另一端从伸缩套筒8的另一端伸入伸缩套筒8内，所述伸缩杆19的外圆周面与伸缩套筒8的内圆周面滑动配合，所述锁紧螺栓20沿伸缩套筒8的径向穿过筒壁锁紧伸缩杆19，上支座10的上表面设置有水平仪7；液位传感器11通过信号连接线21与计算面板连接，所述计算面板包括面板主体23，所述面板主体23上设有多个功能按钮24及lcd显示屏22，所述lcd显示屏22位于面板主体23上端，所述多个功能按钮24位于面板主体23中间呈并列状排序；所述功能按钮24及lcd显示屏22分别通过导线与其对应的控制主板相导通；所述控制主板设置一控制系统，该控制系统包括一微处理器、该微处理器分别连接有lcd显示电路、a/d转换电路、键盘控制电路和时钟电路；其中a/d转换电路连接有液位传感器11输入采样电路和时钟电路，当液面高度与球型容器3的半径相等时，时钟电路开始计时，当杆开关14关闭时，时钟电路停止记时；其中，微处理器中采用如下方式计算重力加速度：

式中，g为重力加速度，m/s²；

t为时间，s；

h为液面高度，即水面与出水口中心距离，m。

本发明的重力加速度测量设备的使用步骤如下：

1）将平面度可调的支撑座的下支座9固定在底面上，并通过调节四个伸缩套筒8上的锁紧螺栓20来调节伸缩杆19的伸缩量，通过上支座10上表面的水平仪7来检测水平度，当水平度满足要求时停止调整；

2）通过注水口1往球型容器3内注水，并使得水的液面高度大于球型容器3的半径；

3）启动计算面板，并打开杆开关14以使得球型容器3内水从底部出水口15流出；观察球型容器3内水位变化，并在水位到底球型容器3底部前关闭杆开关14；

4）微处理器根据时钟电路所测量的时间以及液位传感器11所测量到的业务高度，计算重力加速度，记录下此时的重力加速度数值；

5）重复上步骤2）-步骤4）三次，并将总共四次计算得到的重力加速度数值取平均值以得到最终的重力加速度数值大小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。