基本信息
- 項目名稱：
- 智能化多功能物理量測量儀
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 以AT89S52單片機為核心，利用其內(nèi)部的定時／計數(shù)器完成對待測信號的周期和頻率的測量及簡諧振動周期的測量，并通過1602液晶顯示器將測得數(shù)據(jù)直觀的顯示出來。使用紅外傳感器采集數(shù)據(jù)，測量簡諧振動周期時，周期的個數(shù)可以在1到999任意輸入。利用單片機內(nèi)部定時計數(shù)器、整形電路、分頻電路進行整形、分頻來測量信號周期和頻率。也可驗證LC振蕩回路實驗和RC振蕩回路實驗，測量電感、電阻、電容的大小。
- 詳細介紹：
- 1.一共為六個功能，誤差均小于2%，且精度高，誤差小，均用1602液晶進行數(shù)字化顯示。 2.為方便使用選用按鍵進行調(diào)試。主控按鍵一共有五個,其功能分別為復位鍵、選擇功能鍵、增加鍵、減小鍵、確定鍵。 3.六個功能分別為測量信號頻率、測量信號周期、測量簡諧振動周期、測量電感(驗證LC振蕩回路實驗)、測量電阻（驗證RC振蕩回路實驗）、測量電容（驗證RC振蕩回路實驗）。 4.當重新選擇功能或者在測量過程中出現(xiàn)死機現(xiàn)象，請按復位鍵。 5.各功能又有獨立的電源開關鍵，以節(jié)約用電并避免相互干擾。 6.均有獨立的信號輸出端和信號輸入端。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 設計目的和基本思路： （1）測量簡諧振動的周期，并且振動周期的個數(shù)可以根據(jù)自己的需要設置； （2）測量輸入信號的頻率及周期； （3）利用頻率來測量電感，可驗證LC振蕩實驗；（4）利用頻率測量電阻或者小電容，可驗證RC振蕩電路實驗。 創(chuàng)新點： （1）測簡諧振動（如：氣墊導軌、單擺上的簡諧振動）的周期時，采用了單片機內(nèi)部的定時器及計數(shù)功能，取代傳統(tǒng)的人工計數(shù)和用數(shù)字毫秒計手動計時的方法，從而降低了實驗誤差。測得簡諧振動的周期精確度可以為0.0001s。 （2）測量輸入信號的周期和頻率。且周期精度為0.0001s,頻率精度為0.01HZ?？梢詼y量小量程頻率值，最小測得0.25HZ。其中方波頻率最大能夠測到128MHZ。 （3）利用普通的CMOS反相器構成一個皮爾茲CMOS緩沖振蕩器，通過測量頻率來間接測量電感來驗證LC振蕩實驗,且電感測量范圍為2uH-42H,精度為0.01uH。 （4）利用555定時器和待測電阻構成多諧振蕩電路，再利用單片機的定時器測量振蕩電路的振蕩周期，通過測量周期間接測得待測電阻或者無極性電容，并驗證RC振蕩電路實驗。 （5）1602液晶屏在顯示數(shù)據(jù)的同時顯示操作提示語句，當沒有信號輸入時，提示no signal，當超出測量范圍時也提示語句。 技術關鍵和主要技術指標： 信號頻率精度為0.01HZ；信號周期精度為0.0001s；簡諧振動周期精度為0.0001s；電感精度為0.01uH；電阻靈敏度為0.01；電容靈敏度為0.01pf；
科學性、先進性
- 作品的科學性先進性： 每一種測量都體現(xiàn)了智能化，精度高，誤差小的特點，在深度和廣度上增加了實驗內(nèi)容，能夠在慣性秤測質(zhì)量、單擺實驗、復擺實驗、氣墊導軌上簡諧振動、焦利式秤上彈簧陣子的簡諧振動等實驗中應用。不僅可以測量電阻、電容，并且創(chuàng)造性的增加了電感測量功能，使學生能在課堂學習中進一步了解電感的特性，激發(fā)學生的物理實驗興趣，培養(yǎng)了學生科學思維的能力和勇于創(chuàng)新的精神，調(diào)動了學生探求真理的積極性，可在實驗教學中推廣應用。
獲獎情況及鑒定結果
- 2010年9月在由山東省科技協(xié)會主辦，山東省物理協(xié)會承辦的山東省第二屆“拓普杯”物理科技創(chuàng)新比賽，獲得山東省一等獎； 同年，經(jīng)過改造和優(yōu)化，在2010年山東省大學生高教社XILINX杯電子設計競賽中，獲得省一等獎； 2011年4月底-5月初申請國家專利------實用型，已經(jīng)通過山東省菏澤市知識產(chǎn)權局復審，國家知識產(chǎn)權局山東省濟南代理機構復審； 2011年5月，經(jīng)過進一步改造和優(yōu)化，在山東省菏澤學院第六屆挑戰(zhàn)杯大學生課外學術作品競賽中，獲得校特等獎，成績排名第一。
作品所處階段
- 中試階段。
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品、現(xiàn)場演示、圖片、樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用說明： 1.主控按鍵分別為復位鍵、選擇功能鍵、增加鍵、減小鍵、確定鍵。 2.六個功能分別為測量信號頻率、測量信號周期、測量簡諧振動周期、測量電感、電阻、電容大小。 技術特點和優(yōu)勢： 在實驗室中，現(xiàn)有儀器一般不能測量電感、頻率，且測量周期儀器的精確度太低，周期選擇具有一定的局限性，引用范圍太窄。 適用范圍以及推廣前景： 能夠廣泛應用于物理教學和實驗中，可用于測量物理量借以驗證實驗的準確性。在深度和廣度上增加了實驗內(nèi)容，能夠應用在慣性秤測質(zhì)量、單擺、復擺實驗、氣墊軌上簡諧振動、焦利式秤上彈簧陣子的簡諧振動等實驗中。 市場分析及經(jīng)濟效益預測： 該產(chǎn)品性價比高，且功能比市場上同類產(chǎn)品的強大，精確度高，信號頻率精度為0.01hz；信號周期精度為0.0001s；簡諧振動周期精度為0.0001s；電感精度為0.01uH；電阻靈敏度為0.01Ω；電容靈敏度為0.01pF。該產(chǎn)品也可作為電子儀器儀表廣泛應用于日常生活中，用于測量電阻、電容、電感、周期、頻率等。
同類課題研究水平概述
- 在實驗室中，現(xiàn)有儀器一般不能測量電感、頻率，且測量周期儀器的精確度太低，周期選擇具有一定的局限性，引用范圍太窄。為了擴展其功能和提高實驗數(shù)據(jù)的精確度，利用智能化多功能物理量測量儀可達到多種功能和效果。這種多功能顯示測量儀能滿足多種功能測量及精度要求，能夠簡化實驗室儀器設備，一表可以達到多種功能，如測簡諧振動周期，測輸入信號的周期和頻率等，完全代替了傳統(tǒng)的秒表計時，人工計數(shù)，使整個周期測量的過程更加嚴格，從而提高了周期測量的精度。 在測量簡諧振動周期時，傳統(tǒng)儀器操作過于復雜，且手工只能選擇10T或者20T或者30T,且精度較低為0.01s；該儀器操作簡單，智能檢測處理，可以測量1-999任意周期，且精度為0.0001s。 在測量信號周期和頻率時，傳統(tǒng)的示波器最低可測得1HZ；該儀器最小可測得0.25HZ，最大可測得128MHZ,且精度為0.01HZ，周期精度為0.0001s。 該儀器可進行驗證RC振蕩回路實驗和LC振蕩回路實驗，并且可以測量電阻R，電容C，電感L的大小，且更加人性化，便于理解；傳統(tǒng)的驗證LC、RC實驗過于復雜。
