钢球自由下滚式电子坡度测量仪
阅读：912发布：2023-01-10
专利汇可以提供钢球自由下滚式电子坡度测量仪专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及测量器材， 钢 球自由下滚式 电子 坡度测量仪主要由 滚道 、上端头、下端头、钢球、 液晶 显示器 、微型电磁 铁 、行程 开关 、控制柜等构成，测量开始时，按下钢球自由下滚式电子坡度测量仪的开关，接着按下所述微型电 磁铁 的控制按钮，此时所述微型电磁铁吸合，放开被阻止的所述钢球，所述钢球沿着所述滚道从静止开始滚下，与此同时所述控制柜内的计时器开始计时，所述钢球不停下滚，越滚越快，直到碰到所述下端头而停止，此时所述钢球由于压迫所述行程开关而使计时器计时结束，通过所述控制柜内的 微处理器 的运算将被测坡度的数值在所述液晶显示器上显示。，下面是钢球自由下滚式电子坡度测量仪专利的具体信息内容。
技术领域
本发明涉及测量器材，特别是一种当钢球从一定长度的光滑滚道滚下时，其运动时间与滚道的倾斜程度成一定关系，能方便、精确测量坡度的钢球自由下滚式电子坡度测量仪。
背景技术
在工程上我们经常需要测量坡度，但目前市场上的坡度测量仪器要么测量精度不高，要么测量过程和计算繁琐，还没有一个比较理想的产品能够满足工程测量上的这一需求。
发明内容
为了解决这一问题，本发明提供一种钢球自由下滚式电子坡度测量仪，能让使用者方便、精确测量坡度。
本发明所采用的技术方案是：
钢球自由下滚式电子坡度测量仪主要由滚道、上端头、下端头、钢球、液晶显示器、微型电磁铁、行程开关、控制柜等构成，所述滚道是内表面光滑的钢质滚道，所述滚道的内表面直径与所述钢球相配，所述滚道将所述下端头和所述上端头连接起来，所述滚道的中心轴线与所述下端头的底面和所述上端头的底面平行，所述控制柜内有直流电源、计时器、微处理器及相关电气元件，所述微型电磁铁和所述行程开关通过导线与所述控制柜内的计时器连接，所述液晶显示器通过导线与所述控制柜内的微处理器连接。测量时将所述钢球自由下滚式电子坡度测量仪平行顺着坡度安放在被测的坡度上，将所述下端头朝向坡度的下方，将所述上端头朝向坡度的上方，此时所述钢球位于所述滚道的上方，并由所述微型电磁铁阻止而静止。测量开始时，按下钢球自由下滚式电子坡度测量仪的开关，接着按下所述微型电磁铁的控制按钮，此时所述微型电磁铁吸合，放开被阻止的所述钢球，所述钢球沿着所述滚道开始滚下，与此同时所述控制柜内的计时器开始计时，所述钢球越滚越快，直到碰到所述下端头而停止，与此同时所述钢球压迫所述行程开关而使所述行程开关动作，从而使计时器计时结束，由于所述钢球在所述滚道上的运动距离是一定的，所述钢球在所述滚道上的运动时间由计时器所测定，根据力学知识，在不计摩擦阻力和空气阻力情况下，所述钢球在所述滚道上的运动时间与所述滚道的倾斜程度，即被测的坡度有一定关系，通过所述控制柜内的微处理器的运算将被测坡度的数值在所述液晶显示器上显示。测量结束后，将本仪器的所述下端头慢慢抬起，使所述钢球慢慢滚向所述上端头，按下所述微型电磁铁的控制按钮，使所述微型电磁铁松开，使所述钢球被所述微型电磁铁阻止而静止。为了既能让操作者清楚看到所述钢球的运动情况，又保持所述滚道内表面的干净，可在所述滚道上安装透明的有机玻璃。
本发明的有益效果是：
当人们在测量坡度时，使用所述钢球自由下滚式电子坡度测量仪构造新颖、安放快速、使用方便，从使用的所述钢球自由下滚式电子坡度测量仪上可以很清楚看到所述钢球的运动情况，并可以很方便、直观地从所述的显示器上读出被测坡度。所述钢球自由下滚式电子坡度测量仪构造简单、结构合理实用、操作方便、测量快速、测量精度高。
附图说明
下面结合本发明的图形进一步说明：
图1是所述钢球自由下滚式电子坡度测量仪的结构示意图。
图2是所述钢球自由下滚式电子坡度测量仪的原理图。
图1中，1.液晶显示器，2.控制柜，3.上端头，4.钢球，5.行程开关，6.下端头，7.滚道，8.微型电磁铁。
如图2所示，设一质量为m的物体从静止时开始从光滑的滚道上滚下，记重力加速度为g，记斜面的倾角为β，记物体受到的重力为F，记重力分解成平行于斜面向下的力F1，记重力分解成垂直于斜面向下的力F2，记物体从静止开始运动的加速度为a，记物体从静止开始运动，经过长度为S的行程花去的时间为t，不计摩擦阻力和空气阻力，从力学知识得，
F＝mg，
F1＝mgsinβ，
F2＝mgcosβ，
a＝F1/m＝(mgsinβ)/m＝gsinβ，
S＝at2/2，
a＝2S/t2，
gsinβ＝2S/t2，
β＝arcsin(2S/(gt2))，
由此可知，只要测得S和t，就可以从上式计算得到斜面的倾角β。
本发明所采用的技术方案是：
钢球自由下滚式电子坡度测量仪主要由滚道、上端头、下端头、钢球、液晶显示器、微型电磁铁、行程开关、控制柜等构成，所述滚道是内表面光滑的钢质滚道，所述滚道的内表面直径与所述钢球相配，所述滚道将所述下端头和所述上端头连接起来，所述滚道的中心轴线与所述下端头的底面和所述上端头的底面平行，所述控制柜内有直流电源、计时器、微处理器及相关电气元件，所述微型电磁铁和所述行程开关通过导线与所述控制柜内的计时器连接，所述液晶显示器通过导线与所述控制柜内的微处理器连接。测量时将所述钢球自由下滚式电子坡度测量仪平行顺着坡度安放在被测的坡度上，将所述下端头朝向坡度的下方，将所述上端头朝向坡度的上方，此时所述钢球位于所述滚道的上方，并由所述微型电磁铁阻止而静止。测量开始时，按下钢球自由下滚式电子坡度测量仪的开关，接着按下所述微型电磁铁的控制按钮，此时所述微型电磁铁吸合，放开被阻止的所述钢球，所述钢球沿着所述滚道开始滚下，与此同时所述控制柜内的计时器开始计时，所述钢球越滚越快，直到碰到所述下端头而停止，与此同时所述钢球压迫所述行程开关而使所述行程开关动作，从而使计时器计时结束，由于所述钢球在所述滚道上的运动距离是一定的，所述钢球在所述滚道上的运动时间由计时器所测定，根据力学知识，在不计摩擦阻力和空气阻力情况下，所述钢球在所述滚道上的运动时间与所述滚道的倾斜程度，即被测的坡度有一定关系，通过所述控制柜内的微处理器的运算将被测坡度的数值在所述液晶显示器上显示。测量结束后，将本仪器的所述下端头慢慢抬起，使所述钢球慢慢滚向所述上端头，按下所述微型电磁铁的控制按钮，使所述微型电磁铁松开，使所述钢球被所述微型电磁铁阻止而静止。为了既能让操作者清楚看到所述钢球的运动情况，又保持所述滚道内表面的干净，可在所述滚道上安装透明的有机玻璃。
本发明的有益效果是：
当人们在测量坡度时，使用所述钢球自由下滚式电子坡度测量仪构造新颖、安放快速、使用方便，从使用的所述钢球自由下滚式电子坡度测量仪上可以很清楚看到所述钢球的运动情况，并可以很方便、直观地从所述的显示器上读出被测坡度。所述钢球自由下滚式电子坡度测量仪构造简单、结构合理实用、操作方便、测量快速、测量精度高。
附图说明
下面结合本发明的图形进一步说明：
图1是所述钢球自由下滚式电子坡度测量仪的结构示意图。
图2是所述钢球自由下滚式电子坡度测量仪的原理图。
图1中，1.液晶显示器，2.控制柜，3.上端头，4.钢球，5.行程开关，6.下端头，7.滚道，8.微型电磁铁。
如图2所示，设一质量为m的物体从静止时开始从光滑的滚道上滚下，记重力加速度为g，记斜面的倾角为β，记物体受到的重力为F，记重力分解成平行于斜面向下的力F1，记重力分解成垂直于斜面向下的力F2，记物体从静止开始运动的加速度为a，记物体从静止开始运动，经过长度为S的行程花去的时间为t，不计摩擦阻力和空气阻力，从力学知识得，
F＝mg，
F1＝mgsinβ，
F2＝mgcosβ，
a＝F1/m＝(mgsinβ)/m＝gsinβ，
S＝at2/2，
a＝2S/t2，
gsinβ＝2S/t2，
β＝arcsin(2S/(gt2))，
由此可知，只要测得S和t，就可以从上式计算得到斜面的倾角β。
具体实施方式
如图1，所述钢球自由下滚式电子坡度测量仪主要由滚道(7)、上端头(3)、下端头(6)、钢球(4)、液晶显示器(1)、微型电磁铁(8)、行程开关(5)、控制柜(2)等构成，所述滚道(7)将所述下端头(6)和所述上端头(3)连接起来，所述控制柜(2)内有直流电源、计时器、微处理器及相关电气元件，测量时将所述钢球自由下滚式电子坡度测量仪平行顺着坡度安放在被测的坡度上，将所述下端头(6)朝向坡度的下方，将所述上端头(3)朝向坡度的上方，此时所述钢球(4)位于所述滚道(7)的上方，并由所述微型电磁铁(8)阻止而静止，测量开始时，按下钢球自由下滚式电子坡度测量仪的开关，接着按下所述微型电磁铁(8)的控制按钮，此时所述微型电磁铁(8)吸合，放开被阻止的所述钢球(4)，所述钢球(4)沿着所述滚道(7)从静止开始滚下，与此同时所述控制柜(2)内的计时器开始计时，所述钢球(4)不停下滚，越滚越快，直到碰到所述下端头(6)而停止，与此同时所述钢球(4)由于压迫所述行程开关(5)而使所述行程开关(5)动作，从而使计时器停止计时，由于所述钢球(4)在所述滚道(7)上的行程是一定的，而所述钢球(4)在所述滚道(7)上的运动时间由计时器所测定，又由于所述钢球(4)在所述滚道(7)上的运动时间与所述滚道的倾斜程度，即被测的坡度有一定关系，通过所述控制柜(2)内的微处理器的运算将被测坡度的数值在所述液晶显示器(1)上显示。
考虑到被测坡度较小时，所述钢球(4)从静止开始的运动较困难，从而影响仪器的精度，可在设计和制造时将所述滚道(7)的中心轴线与所述下端头(6)的底面和所述上端头(3)的底面的连接线成一个角度，在实际测量计算时减去这个角度即可。
考虑到摩擦阻力和空气阻力，除提高所述滚道(7)的表面粗糙度以尽量降低摩擦阻力外，仪器出厂前可通过调节所述控制柜(2)内的微处理器的运算程序来修正误差，使仪器的精度更高。
考虑到被测坡度较小时，所述钢球(4)从静止开始的运动较困难，从而影响仪器的精度，可在设计和制造时将所述滚道(7)的中心轴线与所述下端头(6)的底面和所述上端头(3)的底面的连接线成一个角度，在实际测量计算时减去这个角度即可。
考虑到摩擦阻力和空气阻力，除提高所述滚道(7)的表面粗糙度以尽量降低摩擦阻力外，仪器出厂前可通过调节所述控制柜(2)内的微处理器的运算程序来修正误差，使仪器的精度更高。
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