CN110631802B - 一种扭杆式力学采集仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扭杆式力学采集仪，包括造波板、扭动关节和连接杆，所述造波板顶部的右侧与连接杆的表面活动连接，所述造波板顶部右侧且位于连接杆的顶部固定连接有撞击盒，本发明涉及水力学实验设施技术领域。该扭杆式力学采集仪，通过连接杆的底端贯穿扭动关节，并且连接杆的顶端贯穿撞击盒并延伸至撞击盒的内部，连接杆延伸至撞击盒内部的一端固定连接有撞击针，撞击盒内壁的两侧均通过连接件固定连接有撞击感应元件，在撞击盒的内部设置与连接杆垂直的撞针，并且在撞击盒前后内壁有电子传感器，当撞针撞击电子传感器就会产生电流，最终输入电脑端，通过计算机转化为力的数值，使得采集精度更高，并且装置安装操作简便。

Description

一种扭杆式力学采集仪

技术领域

本发明涉及水力学实验设施技术领域，具体为一种扭杆式力学采集仪。

背景技术

便携轻便的数据采集器/图形记录仪，可以同时测量10通道的温/湿度，模拟电压，通过宽大的彩色屏幕，客户在测试时更容易清楚的看到捕获的数据和轻松设置参数来观测波形和数据，通过功能可以更容易再现捕获的数据，并且可以保存到仪器内存或外部USB存储器里，标准的PC端USB接口通过软件来控制，是客户很好的选择。

力学采集仪是各种工学实验中重要的实验仪器，在目前的水工实验中大多采用拉力式和纽扣式压力采集仪，然而拉力式和纽扣式压力采集仪存在一定的缺陷，其采集精度不高，并且在实验过程中不易安装，影响实验水流和波浪要素，各种水工结构物的数值模型需要实验验证，因此需要一种容易安装且采集精度较高的力学采集仪器。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种扭杆式力学采集仪，解决了拉力式和纽扣式压力采集仪采集精度不高，并且在实验过程中不易安装，影响实验水流和波浪要素的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种扭杆式力学采集仪，包括造波板、扭动关节和连接杆，所述造波板顶部的右侧与连接杆的表面活动连接，所述造波板顶部右侧且位于连接杆的顶部固定连接有撞击盒，所述造波板顶部的右侧固定连接有安装板，并且安装板的内部开设有第一安装槽，所述扭动关节的正面与背面均固定连接有转动块，并且两个转动块相背离的一侧分别与第一安装槽内壁的两侧转动连接，所述连接杆的底端贯穿扭动关节，并且连接杆的顶端贯穿撞击盒并延伸至撞击盒的内部，所述连接杆延伸至撞击盒内部的一端固定连接有撞击针，所述撞击盒内壁的两侧均通过连接件固定连接有撞击感应元件，所述连接杆贯穿扭动关节的底端活动连接有结构块，所述结构块圆周面正面与背面的顶部活动连接有限位杆，所述连接杆底端的正面与背面均开设有与限位杆相适配的限位孔，并且限位杆的表面与限位孔的内壁滑动连接。

优选的，所述结构块的内部开设有第二安装槽，并且第二安装槽位于结构块的内部开设有两组，所述第二安装槽内壁的一侧固定连接有固定杆，并且固定杆的表面与限位杆的内部滑动连接，所述限位杆靠近固定杆的一端固定连接有活动板，并且活动板的四周与第二安装槽的内壁滑动连接。

优选的，所述第二安装槽内壁的一侧固定连接有弹簧，所述弹簧的一端与活动板的一侧固定连接，并且弹簧的内壁与固定杆的表面滑动连接，所述限位杆的内部开设有与固定杆相适配的活动槽，并且活动槽的内壁与固定杆的表面滑动连接。

优选的，所述撞击盒的底部开设有与连接杆相适配的第一滑槽，并且撞击盒的顶部开设有通口，所述撞击盒顶部的背面通过合页铰接有盒盖。

优选的，所述撞击盒的两侧均固定连接有固定架，并且两个固定架的底部均与造波板的顶部通过第一连接螺栓固定连接，所述安装板的底部与造波板的顶部通过第二连接螺栓固定连接，所述造波板的顶部分别开设有与第一连接螺栓和第二连接螺栓相适配的第一连接螺纹孔与第二连接螺纹孔。

优选的，所述造波板顶部且位于安装板的正下方开设有与连接杆相适配的第二滑槽，所述造波板正面的左侧连通有注水管，并且注水管的内部活动连接有堵头，所述造波板的右侧开设有出水口。

优选的，所述连接杆的表面经过光滑处理，所述扭动关节的内部设置有扭矩弹簧构件，所述撞击感应元件的内部为电子传感器，所述撞击感应元件的输出端与单片机的输入端电性连接，并且单片机的输出端与显示器的输入端连接。

（三）有益效果

本发明提供了一种扭杆式力学采集仪。与现有技术相比具备以下有益效果：

（1）、该扭杆式力学采集仪，通过造波板顶部的右侧固定连接有安装板，并且安装板的内部开设有第一安装槽，扭动关节的正面与背面均固定连接有转动块，并且两个转动块相背离的一侧分别与第一安装槽内壁的两侧转动连接，连接杆的底端贯穿扭动关节，并且连接杆的顶端贯穿撞击盒并延伸至撞击盒的内部，连接杆延伸至撞击盒内部的一端固定连接有撞击针，撞击盒内壁的两侧均通过连接件固定连接有撞击感应元件，在撞击盒的内部设置与连接杆垂直的撞针，并且在撞击盒前后内壁有电子传感器，当撞针撞击电子传感器就会产生电流，最终输入电脑端，通过计算机转化为力的数值，使得采集精度更高。

（2）、该扭杆式力学采集仪，通过连接杆贯穿扭动关节的底端活动连接有结构块，结构块圆周面正面与背面的顶部活动连接有限位杆，连接杆底端的正面与背面均开设有与限位杆相适配的限位孔，并且限位杆的表面与限位孔的内壁滑动连接，在安装板中部加装扭动关节，当底部结构块受力发生偏转时，该扭动关节使上部与下部发生反向偏转，并在每一次偏转后复位，在实验中无需反复调节，安装简便。

（3）、该扭杆式力学采集仪，通过结构块的内部开设有第二安装槽，并且第二安装槽位于结构块的内部开设有两组，第二安装槽内壁的一侧固定连接有固定杆，并且固定杆的表面与限位杆的内部滑动连接，限位杆靠近固定杆的一端固定连接有活动板，并且活动板的四周与第二安装槽的内壁滑动连接，第二安装槽内壁的一侧固定连接有弹簧，弹簧的一端与活动板的一侧固定连接，并且弹簧的内壁与固定杆的表面滑动连接，限位杆的内部开设有与固定杆相适配的活动槽，并且活动槽的内壁与固定杆的表面滑动连接，利用限位杆与限位孔之间的配合，使得连接杆与结构块之间的连接更加方便快捷。

（4）、该扭杆式力学采集仪，通过连接杆的材料采用铝合金压铸构件，连接杆的表面经过光滑处理，扭动关节的内部设置有扭矩弹簧构件，撞击感应元件的内部为电子传感器，通过光滑的连接杆与结构块连接，光滑连接杆的表面光滑，CD系数较小，在水工水槽中对波浪和流的影响较小，在小水槽实验中更具有优越性。

附图说明

图1为本发明力学采集仪结构的立体图；

图2为本发明造波板结构的立体图；

图3为本发明撞击盒结构的剖视图；

图4为本发明连接杆与扭动关节结构的立体图；

图5为本发明结构块内部结构的俯视图。

图中，1-造波板、2-扭动关节、3-连接杆、4-撞击盒、5-安装板、6-第一安装槽、7-转动块、8-撞击针、9-撞击感应元件、10-结构块、11-限位杆、12-限位孔、13-第二安装槽、14-固定杆、15-活动板、16-弹簧、17-活动槽、18-第一滑槽、19-通口、20-盒盖、21-固定架、22-第一连接螺栓、23-第二连接螺栓、24-第二滑槽、25-注水管、26-出水口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明实施例提供一种技术方案：一种扭杆式力学采集仪，包括造波板1、扭动关节2和连接杆3，在安装板中部加装扭动关节，当底部结构块受力发生偏转时，该扭动关节使上部与下部发生反向偏转，并在每一次偏转后复位，在实验中无需反复调节，安装简便，造波板1的材料采用不锈钢材质构件，并且造波板1的规格型号采用50*30*15cm，通过光滑的连接杆与结构块连接，光滑连接杆的表面光滑，CD系数较小，在水工水槽中对波浪和流的影响较小，在小水槽实验中更具有优越性，造波板1顶部且位于安装板5的正下方开设有与连接杆3相适配的第二滑槽24，造波板1正面的左侧连通有注水管25，并且注水管25的内部活动连接有堵头，造波板1的右侧开设有出水口26，连接杆3的材料采用铝合金压铸构件，并且连接杆的表面经过光滑处理，扭动关节2的内部设置有扭矩弹簧构件，撞击感应元件9的内部为电子传感器，撞击感应元件9的输出端与单片机的输入端电性连接，并且单片机的输出端与显示器的输入端连接，造波板1顶部的右侧与连接杆3的表面活动连接，造波板1顶部右侧且位于连接杆3的顶部固定连接有撞击盒4，撞击盒4的底部开设有与连接杆3相适配的第一滑槽18，并且撞击盒4的顶部开设有通口19，撞击盒4顶部的背面通过合页铰接有盒盖20，撞击盒4的两侧均固定连接有固定架21，并且两个固定架21的底部均与造波板1的顶部通过第一连接螺栓22固定连接，安装板5的底部与造波板1的顶部通过第二连接螺栓23固定连接，造波板1的顶部分别开设有与第一连接螺栓22和第二连接螺栓23相适配的第一连接螺纹孔与第二连接螺纹孔，造波板1顶部的右侧固定连接有安装板5，并且安装板5的内部开设有第一安装槽6，扭动关节2的正面与背面均固定连接有转动块7，并且两个转动块7相背离的一侧分别与第一安装槽6内壁的两侧转动连接，连接杆3的底端贯穿扭动关节2，并且连接杆3的顶端贯穿撞击盒4并延伸至撞击盒4的内部，连接杆3延伸至撞击盒4内部的一端固定连接有撞击针8，撞击盒4内壁的两侧均通过连接件固定连接有撞击感应元件9，在撞击盒的内部设置与连接杆垂直的撞针，并且在撞击盒前后内壁有电子传感器，当撞针撞击电子传感器就会产生电流，最终输入电脑端，通过计算机转化为力的数值，使得采集精度更高，撞击感应元件9的输出端与单片机的输入端电性连接，并且单片机的输出端与显示器的输入端连接，连接杆3贯穿扭动关节2的底端活动连接有结构块10，结构块10的内部开设有第二安装槽13，第二安装槽13内壁的一侧固定连接有弹簧16，弹簧16的一端与活动板15的一侧固定连接，并且弹簧16的内壁与固定杆14的表面滑动连接，限位杆11的内部开设有与固定杆14相适配的活动槽17，并且活动槽17的内壁与固定杆14的表面滑动连接，并且第二安装槽13位于结构块10的内部开设有两组，第二安装槽13内壁的一侧固定连接有固定杆14，并且固定杆14的表面与限位杆11的内部滑动连接，限位杆11靠近固定杆14的一端固定连接有活动板15，并且活动板15的四周与第二安装槽13的内壁滑动连接，结构块10圆周面正面与背面的顶部活动连接有限位杆11，连接杆3底端的正面与背面均开设有与限位杆11相适配的限位孔12，利用限位杆与限位孔之间的配合，使得连接杆与结构块之间的连接更加方便快捷，与传统的纽扣式压力力学采集仪相比，扭杆式力学采集仪通过撞针装置实现力和电子信号转换，使水工实验的精度更高，与传统的拉力力学采集仪相比，扭杆式力学采集仪采用CD系数更小的光滑扭杆装置，实验过程中对水流和波浪因素影响较小，且适用的范围更广，并且限位杆11的表面与限位孔12的内壁滑动连接，同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

使用时，通过注水管25向造波板1中通入水流，利用造波板1内部的造波***进行造波作业，造波板1内部的水流作用在结构块10上，结构块10受力带动连接杆3在撞击盒4的内部进行摆动，利用连接杆3带动撞击针8对撞击盒4内壁两侧的撞击感应元件9进行接触，当撞击针8撞击电子传感器就会产生电流，最终输入电脑端，通过计算机转化为力的数值，使得采集精度更高，另外在结构块10受力发生偏转时，扭动关节2使上部与下部发生反向偏转，并在每一次偏转后复位，在实验中无需反复调节，安装简便，连接杆3与结构块10顶部的限位杆11进行配合连接，利用限位杆11在结构块10中的伸缩，使限位杆11与限位孔12之间进行活动连接，实现连接杆3与结构块10之间的方便连接，与传统的纽扣式压力力学采集仪相比，扭杆式力学采集仪通过撞针装置实现力和电子信号转换，使水工实验的精度更高，与传统的拉力力学采集仪相比，扭杆式力学采集仪采用CD系数更小的光滑扭杆装置，实验过程中对水流和波浪因素影响较小，且适用的范围更广。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种扭杆式力学采集仪，包括造波板（1）、扭动关节（2）和连接杆（3），所述造波板（1）顶部的右侧与连接杆（3）的表面活动连接，所述造波板（1）顶部右侧且位于连接杆（3）的顶部固定连接有撞击盒（4），其特征在于：所述造波板（1）顶部的右侧固定连接有安装板（5），并且安装板（5）的内部开设有第一安装槽（6），所述扭动关节（2）的两相对侧面均固定连接有转动块（7），并且两个转动块（7）相背离的一侧分别与第一安装槽（6）内壁的两侧转动连接，所述连接杆（3）的底端贯穿扭动关节（2），并且连接杆（3）的顶端贯穿撞击盒（4）并延伸至撞击盒（4）的内部，所述连接杆（3）延伸至撞击盒（4）内部的一端固定连接有撞击针（8），所述撞击盒（4）内壁的两侧均通过连接件固定连接有撞击感应元件（9），所述连接杆（3）贯穿扭动关节（2）的底端活动连接有结构块（10），所述结构块（10）两相对侧面活动连接有限位杆（11），所述连接杆（3）底端的两相对侧面开设有与限位杆（11）相适配的限位孔（12），并且限位杆（11）的表面与限位孔（12）的内壁滑动连接。

2.根据权利要求1所述的一种扭杆式力学采集仪，其特征在于：所述结构块（10）的内部开设有第二安装槽（13），并且第二安装槽（13）位于结构块（10）的内部开设有两组，所述第二安装槽（13）内壁的一侧固定连接有固定杆（14），并且固定杆（14）的表面与限位杆（11）的内部滑动连接，所述限位杆（11）靠近固定杆（14）的一端固定连接有活动板（15），并且活动板（15）的四周与第二安装槽（13）的内壁滑动连接。

3.根据权利要求2所述的一种扭杆式力学采集仪，其特征在于：所述第二安装槽（13）内壁的一侧固定连接有弹簧（16），所述弹簧（16）的一端与活动板（15）的一侧固定连接，并且弹簧（16）的内壁与固定杆（14）的表面滑动连接，所述限位杆（11）的内部开设有与固定杆（14）相适配的活动槽（17），并且活动槽（17）的内壁与固定杆（14）的表面滑动连接。

4.根据权利要求1所述的一种扭杆式力学采集仪，其特征在于：所述撞击盒（4）的底部开设有与连接杆（3）相适配的第一滑槽（18），并且撞击盒（4）的顶部开设有通口（19），所述撞击盒（4）顶面通过合页铰接有盒盖（20）。

5.根据权利要求1所述的一种扭杆式力学采集仪，其特征在于：所述撞击盒（4）的两侧均固定连接有固定架（21），并且两个固定架（21）的底部均与造波板（1）的顶部通过第一连接螺栓（22）固定连接，所述安装板（5）的底部与造波板（1）的顶部通过第二连接螺栓（23）固定连接，所述造波板（1）的顶部分别开设有与第一连接螺栓（22）和第二连接螺栓（23）相适配的第一连接螺纹孔与第二连接螺纹孔。

6.根据权利要求1所述的一种扭杆式力学采集仪，其特征在于：所述造波板（1）顶部且位于安装板（5）的正下方开设有与连接杆（3）相适配的第二滑槽（24），所述造波板（1）的左侧连通有注水管（25），并且注水管（25）的内部活动连接有堵头，所述造波板（1）的右侧开设有出水口（26）。

7.根据权利要求1所述的一种扭杆式力学采集仪，其特征在于：所述连接杆（3）的表面经过光滑处理，所述扭动关节（2）的内部设置有扭矩弹簧构件，所述撞击感应元件（9）的内部为电子传感器，所述撞击感应元件（9）的输出端与单片机的输入端电性连接，并且单片机的输出端与显示器的输入端连接。

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