[发明专利]一种激光法测量重力加速度装置

说明书

一种激光法测量重力加速度装置，包括装置外壳、测量装置、信号收发处理装置、数据处理装置，装置外壳内设有微型真空泵部件；测量装置、信号收发处理装置设置在装置外壳内部；测量装置包括钢架台、等间距空隙挡板、电磁铁；信号收发处理装置包括激光发射器、光敏传感器及单片机；数据处理装置包括电脑服务终端、适配线。本发明的测量重力加速度装置与实验室的测量装置相比，我们的装置简易、便于操作测量，易推广，可以直接通过电脑与单片机相连获得相应的数据，单片机自动化程度高，大大提高了测量效率，性价比高，相对于其他实验设备成本较低，由于光敏电阻响应快，单片机测量时间精度可达到微秒级，大大提高了测量精度。

技术领域

本发明涉及一种激光法测量重力加速度装置。

背景技术

重力加速度是地球物理研究中的一个基本矢量，也是对一般力学系统进行力学分析时需要考虑的一个重要参数。从古至今，从牛顿在苹果树下发现万有引力开始，人们尝试过很多测量重力加速度的方法，例如，伽利略滚球实验、单摆测量法、打点计时器测量法、滴水法、斜槽平抛测量法等等，但是，囿于测量仪器和测量条件的限制，低成本的重力加速度的测量精度不够，而测量精准的工程化原子重力仪、紧凑型冷原子重力仪等所耗费的成本又太高，重力加速度的精度始终保持在小数点后五位。

一般的测量是通过传统测量方法大致测量重力加速度，但精度一般都不高，且不可控误差较大，影响实验的精准性，而我们的测量装置通过us级的响应时间来测量该地区的重力加速度。

发明内容

针对以上所述，本发明提供了一种激光法测量重力加速度装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种激光法测量重力加速度装置，包括装置外壳、用于重力加速度测量的测量装置、用于激光信号收发的信号收发处理装置、用于测量数据处理的数据处理装置，所述装置外壳内设有可将装置外壳内部抽成真空环境的微型真空泵部件；所述测量装置、信号收发处理装置设置在装置外壳内部；所述测量装置包括钢架台、多隔间遮光的等间距空隙挡板、可吸附释放等间距空隙挡板的电磁铁，所述钢架台上设有滑轨，滑轨上活动固定有电磁铁，电磁铁吸附释放等间距空隙挡板，电磁铁在滑轨上下移动，可实现等间距空隙挡板在不同高度的自由落体；所述信号收发处理装置包括激光发射器、光敏传感器及单片机，所述激光发射器与光敏传感器设置在钢架台上，位于电磁铁及等间距空隙挡板的左、右两侧，激光发射器的激光光束照射方向与等间距空隙挡板的多间隔面相垂直，并平行的对准光敏传感器，所述单片机设置在钢架台上，单片机的输入端与光敏传感器的输出端连接，单片机的输出端与数据处理装置的输入端连接；激光发射器发射激光光束到达光敏传感器的光敏电阻上，形成连续性的光电信号闭合，当等间距空隙挡板从电磁铁上作自由落体运动时，其不透光部分挡住激光光束，光敏传感器输出低电平信号给单片机，单片机内部定时器启动由TIME1变TIME0,记为闭光时间；当透光部分穿过激光光束时，光敏电阻与激光光束重新连接，光敏传感器输出高电平信号给单片机，单片机内部定时器启动由TIME0变为TIME1,记为透光时间，单片机通过串口通信将定时器上个状态的持续时间数据实时发送到电脑服务终端；所述数据处理装置包括电脑服务终端、适配线，电脑服务终端通过适配线与单片机、电磁铁电性连接，电脑服务终端使用专业的数据处理软件ORIGIN对其与单片机传输的数据进行判断、误差分析、数据拟合、插值运算、绘图处理；还包括用于放置自由落体后等间距空隙挡板的接受存储箱，所述接受存储箱设置在装置外壳内部，位于等间距空隙挡板的下方。

进一步，所述装置外壳由高强度玻璃外壳制作而成，装置外壳上设有开口，连接电脑服务终端的适配线可通过开口穿出，且开口上设有可完全密封的密封垫。

进一步，所述微型真空泵部件包括微型真空泵、可检测装置外壳内是否为真空环境的真空压力传感器，微型真空泵的输入端连接电脑服务终端，真空压力传感器的输出端连接电脑服务终端。

进一步，所述等间距空隙挡板上设有与电磁铁相吸附的铁片，通过铁片可转动等间距空隙挡板。