智能型重力加速度测试仪的研制
2.2 实验装置控制系统框图
整体电路部分主要有控制模块、键盘部分、摆球自动释放装置、计数模块、计时模块、显示模块等几部分,电路组成原理图如图2所示。本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/193670.htm
3 测量方法与结果
将单摆按顺序安装完毕,用钢卷尺和游标卡尺分别测量出摆线长和摆球直径(测量5次取平均值)使摆角为3°,接通重力加速度智能测定装置电源,从矩阵键盘中输入单摆摆长和摆球摆动次数,然后按下确认键,摆球释放。
当1602液晶显示器计数摆动次数“n=00”时,定时器自动计时,当设定的次数到达时,定时器停止计时并显示总时间。
在重力加速度测定装置键盘上设定多种摆长、多种小球摆动次数对应的重力加速度的数值,将在液晶屏上自动显示出数值。
测试结果见下列各表。
4 测量结果的分析与讨论
(1)由所测数据可得,单摆长等于60cm、摆动次数为65时测得误差最小,使用重力加速度测定装置比原来传统方法精度可提高30~50倍,可见改进后的测试系统比传统测试系统性能优越。
(2)由所测数据可知,摆动次数越大越好,但是应有一定限度,摆动次数到达60次和65次时测量结果基本上不变,最大摆动次数取65。
(3)同样使用重力加速度智能测定装置摆长越大越好,但是摆长过大,空气阻力增大,测量精度下降,由以上表格可见摆长超过60cm以后,测量精度反而降低,故摆长选定60cm为宜。
(4)由表1、表2数据代入式(6)、(9)可得由长度和时间引起的测量误差。
(5)由表2得本次测量重力加速度的测量值为g测=9.783m/s2。
(6)由式(11)得本次测量重力加速度的实际值为g实际=9.784m/s2±0.003 m/s2。
山东省菏泽市处于东经115.43°、北纬35.24°、海拔36~50米,重力加速度计算公式为
g理=980.616-2.5928cosφ+0.0069 cos2φ-3.086×10-6Hcm/s2 (12)
其中H为海拔高度,φ为所在地区的纬度。由式(12)计算得菏泽本地的重力加速度约为9.785 m/s2。可见采用改进后的实验装置测量的重力加速度的值,与用公式计算出的菏泽本地加速度基本相等。
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