基本信息

项目名称:
智能化多功能物理量测量仪
小类:
机械与控制
简介:
以AT89S52单片机为核心,利用其内部的定时/计数器完成对待测信号的周期和频率的测量及简谐振动周期的测量,并通过1602液晶显示器将测得数据直观的显示出来。使用红外传感器采集数据,测量简谐振动周期时,周期的个数可以在1到999任意输入。利用单片机内部定时计数器、整形电路、分频电路进行整形、分频来测量信号周期和频率。也可验证LC振荡回路实验和RC振荡回路实验,测量电感、电阻、电容的大小。
详细介绍:
1.一共为六个功能,误差均小于2%,且精度高,误差小,均用1602液晶进行数字化显示。 2.为方便使用选用按键进行调试。主控按键一共有五个,其功能分别为复位键、选择功能键、增加键、减小键、确定键。 3.六个功能分别为测量信号频率、测量信号周期、测量简谐振动周期、测量电感(验证LC振荡回路实验)、测量电阻(验证RC振荡回路实验)、测量电容(验证RC振荡回路实验)。 4.当重新选择功能或者在测量过程中出现死机现象,请按复位键。 5.各功能又有独立的电源开关键,以节约用电并避免相互干扰。 6.均有独立的信号输出端和信号输入端。

作品图片

  • 智能化多功能物理量测量仪
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作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

设计目的和基本思路: (1)测量简谐振动的周期,并且振动周期的个数可以根据自己的需要设置; (2)测量输入信号的频率及周期; (3)利用频率来测量电感,可验证LC振荡实验;(4)利用频率测量电阻或者小电容,可验证RC振荡电路实验。 创新点: (1)测简谐振动(如:气垫导轨、单摆上的简谐振动)的周期时,采用了单片机内部的定时器及计数功能,取代传统的人工计数和用数字毫秒计手动计时的方法,从而降低了实验误差。测得简谐振动的周期精确度可以为0.0001s。 (2)测量输入信号的周期和频率。且周期精度为0.0001s,频率精度为0.01HZ。可以测量小量程频率值,最小测得0.25HZ。其中方波频率最大能够测到128MHZ。 (3)利用普通的CMOS反相器构成一个皮尔兹CMOS缓冲振荡器,通过测量频率来间接测量电感来验证LC振荡实验,且电感测量范围为2uH-42H,精度为0.01uH。 (4)利用555定时器和待测电阻构成多谐振荡电路,再利用单片机的定时器测量振荡电路的振荡周期,通过测量周期间接测得待测电阻或者无极性电容,并验证RC振荡电路实验。 (5)1602液晶屏在显示数据的同时显示操作提示语句,当没有信号输入时,提示no signal,当超出测量范围时也提示语句。 技术关键和主要技术指标: 信号频率精度为0.01HZ;信号周期精度为0.0001s;简谐振动周期精度为0.0001s;电感精度为0.01uH;电阻灵敏度为0.01;电容灵敏度为0.01pf;

科学性、先进性

作品的科学性先进性: 每一种测量都体现了智能化,精度高,误差小的特点,在深度和广度上增加了实验内容,能够在惯性秤测质量、单摆实验、复摆实验、气垫导轨上简谐振动、焦利式秤上弹簧阵子的简谐振动等实验中应用。不仅可以测量电阻、电容,并且创造性的增加了电感测量功能,使学生能在课堂学习中进一步了解电感的特性,激发学生的物理实验兴趣,培养了学生科学思维的能力和勇于创新的精神,调动了学生探求真理的积极性,可在实验教学中推广应用。

获奖情况及鉴定结果

2010年9月在由山东省科技协会主办,山东省物理协会承办的山东省第二届“拓普杯”物理科技创新比赛,获得山东省一等奖; 同年,经过改造和优化,在2010年山东省大学生高教社XILINX杯电子设计竞赛中,获得省一等奖; 2011年4月底-5月初申请国家专利------实用型,已经通过山东省菏泽市知识产权局复审,国家知识产权局山东省济南代理机构复审; 2011年5月,经过进一步改造和优化,在山东省菏泽学院第六届挑战杯大学生课外学术作品竞赛中,获得校特等奖,成绩排名第一。

作品所处阶段

中试阶段。

技术转让方式

作品可展示的形式

实物、产品、现场演示、图片、样品

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

使用说明: 1.主控按键分别为复位键、选择功能键、增加键、减小键、确定键。 2.六个功能分别为测量信号频率、测量信号周期、测量简谐振动周期、测量电感、电阻、电容大小。 技术特点和优势: 在实验室中,现有仪器一般不能测量电感、频率,且测量周期仪器的精确度太低,周期选择具有一定的局限性,引用范围太窄。 适用范围以及推广前景: 能够广泛应用于物理教学和实验中,可用于测量物理量借以验证实验的准确性。在深度和广度上增加了实验内容,能够应用在惯性秤测质量、单摆、复摆实验、气垫轨上简谐振动、焦利式秤上弹簧阵子的简谐振动等实验中。 市场分析及经济效益预测: 该产品性价比高,且功能比市场上同类产品的强大,精确度高,信号频率精度为0.01hz;信号周期精度为0.0001s;简谐振动周期精度为0.0001s;电感精度为0.01uH;电阻灵敏度为0.01Ω;电容灵敏度为0.01pF。该产品也可作为电子仪器仪表广泛应用于日常生活中,用于测量电阻、电容、电感、周期、频率等。

同类课题研究水平概述

在实验室中,现有仪器一般不能测量电感、频率,且测量周期仪器的精确度太低,周期选择具有一定的局限性,引用范围太窄。为了扩展其功能和提高实验数据的精确度,利用智能化多功能物理量测量仪可达到多种功能和效果。这种多功能显示测量仪能满足多种功能测量及精度要求,能够简化实验室仪器设备,一表可以达到多种功能,如测简谐振动周期,测输入信号的周期和频率等,完全代替了传统的秒表计时,人工计数,使整个周期测量的过程更加严格,从而提高了周期测量的精度。 在测量简谐振动周期时,传统仪器操作过于复杂,且手工只能选择10T或者20T或者30T,且精度较低为0.01s;该仪器操作简单,智能检测处理,可以测量1-999任意周期,且精度为0.0001s。 在测量信号周期和频率时,传统的示波器最低可测得1HZ;该仪器最小可测得0.25HZ,最大可测得128MHZ,且精度为0.01HZ,周期精度为0.0001s。 该仪器可进行验证RC振荡回路实验和LC振荡回路实验,并且可以测量电阻R,电容C,电感L的大小,且更加人性化,便于理解;传统的验证LC、RC实验过于复杂。
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