[0001] 本发明属于教学用具的技术领域，具体为一种三线摆刚体转动惯量测量试验装置。

[0002] 刚体的转动惯量是刚体转动时惯性大小的量度,在科学实验、工程实际等工业领域中转动惯量是一个重要的参量,转动惯量的量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。工业部门对转动惯量的测试的需求日益增多,三线摆因其测试简单、实验条件容易满足而被广为利用,它是通过测试待测物体扭转摆动的周期,再根据周期与转动惯量的关系式,计算出转动惯量的值。虽然三线摆的应用原理比较成熟,但是如何有效地提高测试精度仍然是需要认真探讨的问题。目前,在提高测试精度方面已经做了很多工作,并提出了一些方法。

[0003] ZME-1多功能实验台包括六项实验内容,利用三线摆测试复杂形状物体的转动惯量是其中的一项重要的实验内容。在应用ZME-1多功能实验台进行三线摆实验时,采用秒表计时,即人工计时的传统方法,这种方法计时测试方便,但是精度低,不同的操作者动作的敏感程度不同,使其测试结果不稳定。为了减少误差,每次需要测50个周期以上的时间,费时费力,且容易出错。在ZME-1型多功能实验台测试过程中,利用红外光电传感器控制原理,采用自动计时,改善三线摆周期的测试方法,可以避免人工计时中产生的误差,提高实验测试精度,能够有效地保证测试结果的稳定性。

[0004] 本发明的目的在于提供一种三线摆刚体转动惯量测量试验装置，提高测量精度，使用更加方便。

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

[0006] 一种三线摆刚体转动惯量测量试验装置，包括工作台、支架、均质圆盘和三根等长线，支架固定在工作台上，三根等长线一端分别固定在均质圆盘的同心圆上，另一端固定在支架上，还包括红外测定装置、平衡器，在均质圆盘上端面利用刻度线均分成72等分的扇形，并且依次对每条刻度线进行标号，红外测定器包括挡光片和激光检测器，挡光片固定在均质圆盘侧面，挡光片背面设置有粘连层，正面的中间位置设置有定位线，红外测定器包括壳体、红外线反射开关和自动计时器，红外测定器位于在工作台上，红外线反射开关正对挡光片，红外线反射开关上设置有输出端，输出端与与自动计时器连接，输出端发出脉冲信号，自动计时器记录完成一组测量的时间，平衡器包括操作手架、夹紧装置，操作手架由支脚杆和手持部组成，手持部包括直杆和位于直杆上部的扁平状结构，支脚杆由三根等长杆体组成，三根杆体一端固定在直杆底部，相互之间的夹角为60°，与直杆之间的夹角均为120°，夹紧装置包括支撑架、气缸和夹紧块，支撑架固定在工作台两侧，并且以均质圆盘的直径线对称，气缸安装在支撑架上，夹紧块固定在气缸的活塞杆顶部。

[0007] 进一步的，两个气缸接收一个控制器控制，实现同步开启与停止。

[0008] 进一步的，支脚杆底部设置有橡胶层。

[0009] 本发明的有益效果是：

[0010] 在均质圆盘上设置有刻度线，方便人们观察转动角度，红外测定器精确的记录完成一组测量的时间，使用操作手架，转动均质圆盘，避免晃动，夹紧装置能够夹紧均质圆盘，操作手架和夹紧装置均能减少均质圆盘晃动。附图说明

[0011] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0012] 图1为本发明结构示意图。

[0013] 图2为本发明结构示意图。

[0014] 图3为本发明红外测定器原理示意图。

[0015] 以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

[0016] 如附图所示，一种三线摆刚体转动惯量测量试验装置，包括工作台1、支架2、均质圆盘3和三根等长线4，支架2固定在工作台1上，三根等长线4一端分别固定在均质圆盘3的同心圆上，另一端固定在支架2上，三根等长线4相互水平，选择抗拉柔软细丝，还包括红外测定装置5、平衡器，在均质圆盘3上端面利用刻度线30均分成72等分的扇形，并且依次对每条刻度30线进行标号31，红外测定器5包括挡光片50和激光检测器51，挡光片50固定在均质圆盘3侧面，挡光片50背面设置有粘连层，粘连层可以使用魔术贴等，试验完成后将挡光片50揭下，使用时将挡光片50粘连上均质圆盘3上，正面的中间位置设置有定位线52，定位线
52上设有尖部，粘连好的挡光片50，定位线52上的尖端正对刻度线30，红外测定器51包括壳体、红外线反射开关53和自动计时器54，红外测定器51位于在工作台1上，红外线反射开关
53正对挡光片50，红外线反射开关53上设置有输出端，输出端与与自动计时器54连接，输出端发出脉冲信号，自动计时器54记录完成一组测量的时间，一组测量可以为均质圆盘3的50次自然摆动，每次摆动，位于均质圆盘3上挡光片50均会通过红外线反射开关53，通过一次即记录一次，当记录50次后，在自动计时器54上显示时间，记录准确，平衡器包括操作手架
60、夹紧装置61，操作手架60由支脚杆62和手持部63组成，手持部63包括直杆64和位于直杆
64上部的扁平状结构65，支脚杆62由三根等长杆体组成，三根杆体一端固定在直杆64底部，相互之间的夹角为60°，与直杆64之间的夹角均为120°，支脚杆62底部设置有橡胶层66，操作人员用手捏住扁平状结构65，支脚杆62底部顶住均质圆盘3，操作过程尽量轻盈，减少压迫均质圆盘3，转动支脚杆62，带动均质圆盘3转动小于5°，使用操作手架60转动均质员盘3，避免均质圆盘3的水平方向偏移，夹紧装置包括支撑架67、气缸68和夹紧块69，支撑架67固定在工作台1两侧，并且以均质圆盘3的直径线对称，气缸68安装在支撑架67上，夹紧块69固定在气缸68的活塞杆顶部，两个气缸68接收一个控制器6控制，实现同步开启与停止，两个气缸68到均质圆盘3边缘的距离相同，开启气缸68，两个夹紧块69将均质圆盘3夹紧，避免均质圆盘3垂直方向偏移，综上平衡器能够有效的避免均质圆盘晃动，提高试验精度。

[0017] 使用操作手架60转动均质圆盘3转动，操作手架60最好能够放置在均质圆盘3的圆心位置，支脚杆62与均质圆盘3的三个接触点位于一个同心圆上，操作人员的手臂最好能够水平于地面，均质员盘3转动角度小于5°，当转动完成后，使用夹紧装置夹紧均质圆盘3，此时，将操作手架60从均质圆盘3取出，取出后关闭气缸68，活塞杆回缩，均质圆盘3自然释放，红外测定器5记录完成一组测试的时间，本实验的试验步骤按照原有的试验步骤一致。

[0018] 以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定,任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。