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重力加速度智能测试仪的研究与设计

摘要 本文阐述了一个基础STC12C5204AD利用红外传感器检测技术、单片机智能控制技术,研究设计单片机智能重力加速度测试仪LCD在多次重复测量和人工数据处理过程中存储、显示和数据处理确的计时、计算、存储、显示和数据处理等一系列工作,避免了较大的误差, 提高了仪器的测量精度和使用可靠性。

关键词 重力加速度;单片机;智能测量;红外传感器

中图分类号TM93 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)80-0130-02

0 引言

研究物理运动规律的重要手段之一是测量重力加速度,这是普通物理教学过程中不可缺少的实验教学环节。目前,传统的重力加速度测量方法有各自的优缺点,测量结果的准确性不同,但实验数据的准确性一般较低,计算量大,效率低,误差大[1]。利用红外传感器检测技术和单片机智能控制技术LCD智能重力加速度测试仪设计了更精确的计时、计算、存储和数据显示,提高了实验测量的精度和效率。

1 测量基本原理

落球法和单摆法[2]通常用于测量普通物理学实验教学中物体的重力加速度。本设计采用落球法测量前的小钢球P 被继电器电磁线圈吸住,开始测量时电磁线圈断电,小球受重力作用而下落,途经A 、B、C、D各点. 到达A点时的初始速度为V0,从头到a及AB、BC、CD各段距离相等h ,其间AB、CD段落时间分别为t1、t2.可以根据物体匀加速直线运动方程获得。

据统计图观察,测量的地方重力加速度(g)值基本维持在9.77-9.这个值和当地重力加速度之间的值(据查约9).78)相符。

在实验过程中,各计时段的时间有些浮动,因为时间计算电路计时非常准确,重物落下的起始位置稍有偏差,同时玻璃管壁有一定的摩擦阻力,也会影响测量结果的准确性,这也需要进一步改进。

5 结论

本文所介绍的智能化重力加速度测试仪,将计算机技术与测量技术有机结合,数据由仪器内部的单片机自动完成各种数据处理和误差计算。由于只需要进行一次测量,可极大地减少人为因素而导致的各种较大误差,提高测量准确度。适合于在课堂上作演示实验,提高学生的学习兴趣,改善实验环境。

参考文献

[1]徐爱钧、彭秀华.单片微型计算机在重力加速度测试中的应用[J].大学物理,1998,11:19-20.

[2]杨述武.普通物理实验[M].北京:高等教育出版社,1996:69-70.

[3]冯柏群,祁和义.监控和传感技术[M].2008民邮电出版社,2008:11-13.

[4]苏家健、曹柏荣、王志峰.单片机原理及应用技术[M].北京:2004:1-3高等教育出版社.

[5]孙传友、孙晓斌、张一.传感技术和系统设计[M].2004:302-30303,北京:科学出版社.

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