测试技术应用案例光电门测速度和加速度
班级: 机1301-1
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光电门测速度和加速度
一、测试物理量及测试方法
测试物理量：速度和加速度
测试方法及测试目的：用气垫导轨和存储式计时计数测速仪测量速度和加速度。

通过对速度和加速度的测量，熟悉光电门传感器的使用
二、测试方案
（1）实验方案：
1、检查光电门，使存储式数字毫秒计处于正常工作状态，给气垫导轨通气。

2、导轨水平调整。

由于斜面高度h 是相对于水平面而言，因此测量前首先应把导轨调整水平。

水平调整分二步完成
（1）粗调。

在导轨中注入压缩空气，在形成气垫后，将滑块放在导轨中部，利用观察滑块的运动方向来判断导轨的倾斜方向。

调整导轨支座独脚螺丝，使滑块在导轨上基本稳定。

（2）利用计时器进行细调。

如果导轨水平，那么滑块经推动后滑过P1和P2两点的速度应相同，也就要求1t ∆与2t ∆相等。

但考虑到空气阻力的影响，即使导轨真是水平了，那么在
滑块从P1向P2运动时，应使P2处的速度2V 略小于P1处的速度1V （或者讲2t ∆略大于1t ∆），且满足%20112<∆∆-∆<
t t t 。

同理，也要求滑块经碰撞后弹回来经过P1、P2时，1V '略小于2V '，即'
1t ∆略大于'
2t ∆，且满足%20'1'2'1<∆∆-∆<t t t 。

达到上述水平调整要求后，再
重复做5次，记录5组数据（每组包括1t ∆、2t ∆、2t '∆和1t '
∆），以此来证实导轨已处于水平状态。

3、观察滑块的匀速直线运动
轻轻推动滑块，观察滑块在气轨上的运动，滑块和气轨两端的缓冲弹簧的碰撞情况。

分别记下滑块经过两个光电门时的速度1V 和2V ，试比较1V 和2V 的数值，若1V 和2V 之间的差别小于1V （或2V ）的%1时，则导轨接近水平，此时可近似认为滑块作匀速直线运动；若1V 和2V 相差较大，可通过调节导轨底座螺钉使导轨水平。

4、测量滑块的瞬时速度V
（1）在倾斜导轨上任一位置处放置一光电门；
（2）使滑块从导轨最高处（或某一固定位置）自由下滑，由测速仪测出滑块经过光电门的速度，至少反复五次，取平均值，将数据填入表3-1；
（3）改变滑块的初始位置，再自由释放，然后重复步骤（2）。

5、测量滑块的加速度a
（1）在倾斜气轨上任意两个位置处放置两个光电门；
（2）使滑块从导轨最高处（或某一固定位置）自由下滑，由测速仪测出滑块在两个光电门之间的加速度a，至少重复五次，取平均值，将数据填入表3-2；
（3）改变滑块的初始位置，再自由释放，然后重复步骤（2）。

（2）注意事项：
1、气垫导轨表面和滑块内表面有较高的光洁度且配合良好，因此各组导轨和滑块必须配套使用，不得与其他组调换；严防敲碰、划伤导轨和滑块，特别是滑块不能掉在地上。

2、实验时保持气垫导轨的气流通畅，不得在未通气时就将滑块在导轨上滑动，以免擦伤表面；使用完毕，先将滑块取下再关气源，以避免划伤气轨；滑块不可长时间放在气轨上，以免气轨变形。

三、实验装置及其参数
1.实验装置
气垫导轨、气源、光电门、MUJ-5B型计时计数测速仪、挡光板、垫块。

2.传感器选择
光电转换装置又称光电门，由聚光灯泡和光敏管组成如图3-5所示。

聚光灯泡的电源由数字毫秒计供给，光电转换装置只要接通测速仪电源开关，聚
光灯泡即可点亮，发出的光束正好照在光敏管上，光敏管与测
速仪的控制电路连接。

当光照被罩住时，光敏管电阻发生变化，
从而产生一个电信号，触发测速仪开始计时；当光照恢复或光
照又一次被遮住（视数字测速仪的工作状态而定），又产生一个
电信号，使测速仪停止计时。

测速仪显示出一次遮光或两次遮
光之间的时间间隔。

图3-5 光电转换装置滑块
V, a
气垫导轨
L垫块。