新型浮力测量系统的设计.pdf

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1、研究与TheDesignofaNewTypeofBuoyancyMeasurementSystemRENFeng—lan(ChangdeVocationalTechnicalCollege，Changde415000，China)Abstract：Anewtypeofbuoyancymeasurementsystemisdesigned，throughtheparameterscollectionandprocessing，therelationshipbetweenbuoyancyandcurrentisobtained，SOtheautomaticmea

2、surementofbuoyancyisrealized，itcanbringgreatconveniencetothemeasurement，ithasthecharacteristicsofsmallmeasurementen'ors，fastspeed，andhighprecision，andcaneffectivelyimprovethemea—surementaccuracyandefficiency．Keywords：buoyancymeasuringsystem；electromagneticbalance；photovoltaicsystem

3、1引言根据它的结构，把它分为三大部分：载重部分浮力测量的方法通常有两种，即“称重法”(其作用放置称重物体)、平衡测量部分(作用是和“称溢法”。所谓的“称重法”就是运用力的平使系统达到平衡后进行测量)和物体配重部分衡规律，通过弹簧测力计测量，让所受的重力G、(作用是为称重物体进行配重，让测量系统处于平浮力F浮和弹簧测力计所施加的拉力三者达到衡)。其中载重部分包括，步进电机运行系统(由平衡，即F浮+—G=O；“称溢法”就是运用阿基步进电机1和精密运动平台2、3组成)、盛液容米德原理，得出物体浸在液体中所受的浮力F浮与器、液体和被测物体4。平衡部分包括：杠杆系溢出

4、的这部分液体的重力G的关系，即F浮：G溢统(包括横梁5、支点6、中柱8等)和光电放大(因为溢水杯中的液体已满，所以物体浸入时所溢系统(由指针7、带有位移传感器的投影屏11、出的液体就是被物体排开的液体)。这些传统的测光源10、标尺9组成)。其中杠杆系统的主要是量方法都有一个共同的缺点，不能进行自动参数起支撑作用，联系载重部分和配重部分：光电放采集与处理，不能进行自动测量，给测量带来很大系统的目的是让刻度进行放大．让测量更精确：大的不便。因此，研制一种能实现对浮力自动测位移传感器的作用是感应光电放大系统偏移的距量，而且测量误差小、速度快、精度高的测量系离。配重

5、部分包括：两磁极(12一S极、13一N统就具有十分重要的应用价值_1]，而本文研制的极)、可滑动导电导棒l5、线圈l6、检测与放新型浮力测量系统就能实现上述的这些功能．因大电路和电流控制部分14。配重部分的作用是此具有十分重要的意义。利用电磁力矩反馈的作用来改变导电导棒在磁2新型浮力测量系统的测量原理场中所收到的合力的大小，对被测物体进行配2．1新型浮力测量系统的结构重，使系统平衡。这其中桥路检测与放大电路新型浮力测量系统的结构简图如图1所示，的作用就是对电流进行检测与放大；线圈的作常德职业技术学院院级项目(编号：ZY1026)收稿13期：2011-06—1

6、7(与开发杠杆系统(包括横梁5、支点6、中柱8等)和光电放大系统(由指针7、投影屏11、光源10、标尺9、位移传感器组成)。因此，其结构设计主要是横梁和支点的设计3．2．1横梁的设计横梁是天平杠杆的载体，是天平的心脏．是提高天平计量性能的基础条件5]。用于天平横梁的材I．伺服电机2．_r作台3．导轨机构4．被测物体5．横粱6．支点7．指针8．中柱料要刚性大、重量轻、非9．标尺10．光源11．带有位置偏移传感器的投影屏12．S极13．N极14．电流控制磁性、耐腐蚀、热膨胀系部分15．可滑动导电电棒16．电源17．数据采集线l8．数据采集卡19．PC计算机数小、

7、导热能力好。适于罔1新型浮力测量系统的结构简图做短臂高精密天平横梁的金属原先多用钢、铜合用是产生电磁力；导电导棒的作用就是切割磁金，后来逐渐倾向于用轻金属。天平横梁的形状场产生安培力。和结构，也与横梁的强度、刚度和重量密切相关，2．2新型浮力测量系统的测量原理同时还关系到横梁的其它品质。电磁天平的横梁基于电磁力反馈的原理l2]。把被测物体浮力是连接被测物体、支点、配重物体的纽带，通过的变化转换为电磁力的变化，运用杠杆原理再得计算与校核．选取横梁的材料为45钢，调质处到被测物体的浮力，从而得到测量结果。理，直径为40mm，长度设为200ram，与天平两3新型浮

8、力测量系统的设计端留有较适当的距离。3．1载重部分的