專(zhuān)利名稱(chēng)：一種亥姆霍茲線(xiàn)圈磁場(chǎng)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采用霍爾傳感器來(lái)測(cè)量亥姆霍茲線(xiàn)圈磁場(chǎng)分布的 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器，具體是涉及一種亥姆霍茲線(xiàn)圈磁場(chǎng)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
亥姆霍茲線(xiàn)圈一般是用來(lái)產(chǎn)生指定體積和均勻度的磁場(chǎng)，它是磁場(chǎng)疊加 的一種特例。研究亥姆霍茲線(xiàn)圈的磁場(chǎng)分布實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為物理教學(xué)中的基礎(chǔ)
性實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)在市場(chǎng)上有很多與此相關(guān)的教學(xué)儀器，如申請(qǐng)日為2007年2月9 日的中國(guó)專(zhuān)利200720106451.9就公開(kāi)了一種"三維亥姆霍茲線(xiàn)圈磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn) 儀"，它包括實(shí)驗(yàn)主機(jī)及與實(shí)驗(yàn)主機(jī)電連接的測(cè)試架，測(cè)試架包括底板，底 板的一側(cè)安裝有兩個(gè)互相平行的繞有亥姆霍茲線(xiàn)圈的支架，底板的另一側(cè)安 裝有與亥姆霍茲線(xiàn)圈平行的Y向?qū)к墸琘向?qū)к壣峡缃覺(jué)向?qū)к?，X向?qū)?軌上裝有帶有Z向?qū)к壍淖笥一瑝K，Z向?qū)к壣显O(shè)有上下滑塊，上下滑塊上 連接有沿亥姆霍茲線(xiàn)圈的軸線(xiàn)方向放置的金屬管，金屬管靠近亥姆霍茲線(xiàn)圈 的一頭安裝有霍爾元件。本實(shí)用新型通過(guò)移動(dòng)X向?qū)к?、左右滑塊、上下滑 塊改變霍爾元件在三維空間中的位置，從而可測(cè)量亥姆霍茲線(xiàn)圈三維空間的 磁感應(yīng)強(qiáng)度，確保獲得全面的亥姆霍茲線(xiàn)圈的磁場(chǎng)分布規(guī)律。 但是，這種實(shí)驗(yàn)儀器存在以下缺陷-
1、 線(xiàn)圈與三維機(jī)構(gòu)分別放置在底座的兩端，導(dǎo)致儀器整體機(jī)構(gòu)龐大， 而且兩個(gè)線(xiàn)圈無(wú)法同時(shí)移動(dòng)，導(dǎo)致測(cè)量范圍有限。
2、 X向?qū)к墶向?qū)к?、Z向?qū)к壍囊苿?dòng)機(jī)構(gòu)僅僅采用了卡槽結(jié)構(gòu)，缺少絲桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，導(dǎo)致不僅操作復(fù)雜，而且無(wú)法準(zhǔn)確的確定空間一點(diǎn)。
3、磁場(chǎng)的測(cè)量沒(méi)有對(duì)霍爾電壓進(jìn)行定標(biāo)，不能直接顯示磁場(chǎng)強(qiáng)度。 現(xiàn)有儀器的上述缺陷使它在實(shí)驗(yàn)測(cè)量中受到了很大的限制。 發(fā)明內(nèi)容
為了在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，加深學(xué)生對(duì)磁場(chǎng)分布、磁場(chǎng)疊加的理解，通過(guò) 直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)達(dá)到學(xué)以致用，進(jìn)而推廣應(yīng)用的目的，本實(shí)用新型提供了 一種亥姆霍茲線(xiàn)圈磁場(chǎng)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置。
本實(shí)用新型的上述技術(shù)缺陷主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的-
一種亥姆霍茲線(xiàn)圈磁場(chǎng)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置，包括實(shí)驗(yàn)測(cè)試儀、實(shí)驗(yàn)測(cè)試架， 所述的實(shí)驗(yàn)測(cè)試架包括底座導(dǎo)軌及設(shè)于底座導(dǎo)軌上的兩個(gè)相互平行的亥姆 霍茲線(xiàn)圈、安裝有霍爾傳感器的兩維移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是所述的亥姆霍茲線(xiàn) 圈安裝在設(shè)于底座導(dǎo)軌上的底座滑塊上，兩維移動(dòng)機(jī)構(gòu)均采用絲桿進(jìn)行傳 動(dòng)，其中長(zhǎng)絲桿上設(shè)有大手輪進(jìn)行調(diào)節(jié)，短絲桿上設(shè)有小手輪進(jìn)行調(diào)節(jié)，霍 爾傳感器設(shè)于短導(dǎo)軌滑塊上。
長(zhǎng)導(dǎo)軌通過(guò)長(zhǎng)絲桿頂頭和長(zhǎng)絲桿連接在一起，長(zhǎng)絲桿通過(guò)螺絲和大手輪 連接在一起。通過(guò)調(diào)節(jié)大手輪就可以使短絲桿機(jī)構(gòu)在長(zhǎng)絲桿機(jī)構(gòu)上來(lái)回移 動(dòng)。
短導(dǎo)軌通過(guò)長(zhǎng)絲桿連接塊和長(zhǎng)絲桿連接在一起，短導(dǎo)軌通過(guò)短絲桿頂頭 和短絲桿連接在一起，短絲桿通過(guò)螺絲和小手輪連接在一起。
霍爾傳感器固定機(jī)構(gòu)通過(guò)短絲桿連接塊和短絲桿連接在一起，霍爾傳感 器焊接在線(xiàn)路板上，線(xiàn)路板通過(guò)螺絲和霍爾傳感器固定機(jī)構(gòu)連接在一起。通 過(guò)調(diào)節(jié)小手輪就可以使霍爾傳感器固定機(jī)構(gòu)在短絲桿機(jī)構(gòu)上來(lái)回移動(dòng)。
霍爾傳感器固定機(jī)構(gòu)用來(lái)固定焊接了霍爾傳感器的線(xiàn)路板。另外在底座導(dǎo)軌、長(zhǎng)導(dǎo)軌、短導(dǎo)軌上分別安裝有刻度標(biāo)尺，可以很方便 的讀出線(xiàn)圈之間的距離以及霍爾傳感器的位置。
亥姆霍茲線(xiàn)圈磁場(chǎng)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置中亥姆霍茲線(xiàn)圈作為磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，用 霍爾傳感器來(lái)測(cè)量其磁場(chǎng)分布。可以測(cè)量線(xiàn)圈不同間距時(shí)線(xiàn)圈軸線(xiàn)上的磁場(chǎng) 分布，還可以驗(yàn)證磁場(chǎng)疊加原理，并且測(cè)量磁場(chǎng)的兩維分布。
本實(shí)用新型包括測(cè)試儀和實(shí)驗(yàn)儀，測(cè)試儀主要包括線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)源、特斯 拉計(jì)。實(shí)驗(yàn)儀主要包括底座導(dǎo)軌、兩維絲桿機(jī)構(gòu)、霍爾傳感器。儀器結(jié)構(gòu) 緊湊，即能定性觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，又能通過(guò)測(cè)量?jī)x表定量測(cè)量。
本使用新型的有益效果是
1、 線(xiàn)圈與兩維絲桿機(jī)構(gòu)重疊放置，減小了儀器尺寸，更加美觀大方。
2、 底座導(dǎo)軌以及滑塊機(jī)構(gòu)可以方便準(zhǔn)確的改變線(xiàn)圈之間的距離，還可 以擴(kuò)展更多的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
3、 通過(guò)兩維絲桿機(jī)構(gòu)可以對(duì)霍爾傳感器進(jìn)行精確定位，絲桿采用手輪 調(diào)節(jié)，操作簡(jiǎn)單方便。
4、 采用特斯拉計(jì)測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度，更加直觀、明顯。

圖1是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)主視圖； 圖2為圖1的側(cè)視圖。
具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)例，并結(jié)合附圖1、 2，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的 具體說(shuō)明。
一種亥姆霍茲線(xiàn)圈磁場(chǎng)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置，其包括底座導(dǎo)軌(1)、底座滑塊 (2)、鎖緊螺釘(21)、亥姆霍茲線(xiàn)圈(6) (12)組成線(xiàn)圈的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。亥姆霍茲線(xiàn)圈(6) (12)固定在底座滑塊(2)上，可以在底座導(dǎo)軌(1)上滑 動(dòng)，并且可以通過(guò)鎖緊螺釘(21)固定。底座導(dǎo)軌(1)的上端設(shè)置有底座 滑塊(2)，底座滑塊(2)的上面設(shè)置長(zhǎng)絲桿機(jī)構(gòu)(4)和亥姆霍茲線(xiàn)圈(6) 和(12)，長(zhǎng)絲桿機(jī)構(gòu)(4)的上面設(shè)置短絲桿機(jī)構(gòu)(14)，短絲桿機(jī)構(gòu)(14) 上面設(shè)置霍爾傳感器(7)。
長(zhǎng)絲桿機(jī)構(gòu)(4)包括長(zhǎng)導(dǎo)軌(20)、長(zhǎng)導(dǎo)軌滑塊(17)、長(zhǎng)絲桿(18)、 長(zhǎng)絲桿連接塊(19)、大手輪(13)。短絲桿機(jī)構(gòu)通過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)軌滑塊(17)和長(zhǎng) 絲桿連接塊(19)與長(zhǎng)導(dǎo)軌(20)連接起來(lái)，通過(guò)調(diào)節(jié)大手輪(13)就可以 使短絲桿機(jī)構(gòu)在長(zhǎng)絲桿機(jī)構(gòu)上移動(dòng)。
短絲桿機(jī)構(gòu)(14)包括短導(dǎo)軌(11)、短導(dǎo)軌滑塊(8)、短絲桿(9)、 短絲桿連接塊(10)、小手輪(16);霍爾傳感器(7)固定機(jī)構(gòu)通過(guò)短導(dǎo)軌 滑塊(8)和短絲桿連接塊(10)與短導(dǎo)軌(11)連接起來(lái)，通過(guò)調(diào)節(jié)小手 輪(16)就可以使霍爾傳感器(7)固定機(jī)構(gòu)在短絲桿機(jī)構(gòu)(14)上移動(dòng)。
霍爾傳感器(7)安裝在霍爾傳感器固定機(jī)構(gòu)(15)中，霍爾傳感器固 定機(jī)構(gòu)(15)通過(guò)短導(dǎo)軌滑塊(8)與短絲桿機(jī)構(gòu)(14)連接在一起。
底座導(dǎo)軌(1)與底座滑塊(2)采用燕尾槽結(jié)構(gòu)連接，通過(guò)鎖緊螺絲(21) 和鎖緊螺絲頂頭(22)來(lái)鎖緊。 1、測(cè)量單個(gè)線(xiàn)圈X軸線(xiàn)上的磁場(chǎng)分布
移動(dòng)線(xiàn)圈(6)使線(xiàn)圈(6)的底座滑塊標(biāo)記與底座導(dǎo)軌的中心重合，轉(zhuǎn) 動(dòng)小手輪將霍爾傳感器調(diào)節(jié)到線(xiàn)圈的X軸上，將霍爾傳感器與特斯拉計(jì)連接 起來(lái)，將線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)與線(xiàn)圈(6)連接起來(lái)，并將驅(qū)動(dòng)電流調(diào)節(jié)為0.50A，轉(zhuǎn)動(dòng) 大手輪使霍爾傳感器從長(zhǎng)導(dǎo)軌的一端移動(dòng)到另一端，每移動(dòng)2cm記錄一次特 斯拉計(jì)的數(shù)值，并進(jìn)一步分析單線(xiàn)圈X軸上的磁場(chǎng)分布。2、 測(cè)量單個(gè)線(xiàn)圈Y軸上的磁場(chǎng)分布
移動(dòng)線(xiàn)圈(6)使線(xiàn)圈(6)的底座滑塊標(biāo)記與底座導(dǎo)軌的中心重合，轉(zhuǎn) 動(dòng)大手輪將霍爾傳感器調(diào)節(jié)到線(xiàn)圈的Y軸線(xiàn)上，將霍爾傳感器與特斯拉計(jì)連 接起來(lái)，將線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)與線(xiàn)圈(6)連接起來(lái)，并將驅(qū)動(dòng)電流調(diào)節(jié)為0.50A，轉(zhuǎn) 動(dòng)小手輪使霍爾傳感器從短導(dǎo)軌的一端移動(dòng)到另一端，每移動(dòng)0.5cm記錄一 次特斯拉計(jì)的數(shù)值，并進(jìn)一步分析單線(xiàn)圈Y軸線(xiàn)上的磁場(chǎng)的分布。
3、 驗(yàn)證磁場(chǎng)疊加原理
分別移動(dòng)線(xiàn)圈(6)和線(xiàn)圈(12)，使線(xiàn)圈(6)和線(xiàn)圈(12)的間距為 10cm，轉(zhuǎn)動(dòng)小手輪將霍爾傳感器調(diào)節(jié)到線(xiàn)圈的X軸線(xiàn)上，轉(zhuǎn)動(dòng)大手輪使霍 爾傳感器處于兩線(xiàn)圈中間，將霍爾傳感器與特斯拉計(jì)連接起來(lái)，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電 流為0.50A，分別記錄線(xiàn)圈(6)和線(xiàn)圈(12)單獨(dú)通電和同時(shí)通電時(shí)特斯拉 計(jì)的數(shù)值，并進(jìn)一步分析驗(yàn)證磁場(chǎng)的疊加原理。 4、測(cè)量亥姆霍茲線(xiàn)圈X軸上的磁場(chǎng)分布
分別移動(dòng)線(xiàn)圈(6)和線(xiàn)圈(12)，使線(xiàn)圈(6)和線(xiàn)圈(12)的間距為 10cm，轉(zhuǎn)動(dòng)小手輪將霍爾傳感器調(diào)節(jié)到線(xiàn)圈的X軸上，將霍爾傳感器與特 斯拉計(jì)連接起來(lái)，將線(xiàn)圈(6)和線(xiàn)圈(12)串聯(lián)起來(lái)接到線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)上，調(diào) 節(jié)驅(qū)動(dòng)電流為0.50A，轉(zhuǎn)動(dòng)大手輪使霍爾傳感器從長(zhǎng)導(dǎo)軌的一端移動(dòng)到另一 端，每移動(dòng)2cm記錄一次特斯拉計(jì)的數(shù)值，并進(jìn)一步分析亥姆霍茲線(xiàn)圈X 軸上的磁場(chǎng)分布。
5、測(cè)量亥姆霍茲線(xiàn)圈Y軸線(xiàn)上的磁場(chǎng)分布
分別移動(dòng)線(xiàn)圈(6)和線(xiàn)圈(12)，使線(xiàn)圈(6)和線(xiàn)圈(12)的間距為 10cm，轉(zhuǎn)動(dòng)大手輪將霍爾傳感器調(diào)節(jié)到線(xiàn)圈的Y軸上，將霍爾傳感器與特 斯拉計(jì)連接起來(lái)，將線(xiàn)圈(6)和線(xiàn)圈(12)串聯(lián)起來(lái)接到線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)上，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電流為0.50A，轉(zhuǎn)動(dòng)小手輪使霍爾傳感器從短導(dǎo)軌的一端移動(dòng)到另一 端，每移動(dòng)0.5cm記錄一次特斯拉計(jì)的數(shù)值，并進(jìn)一步分析亥姆霍茲線(xiàn)圈Y 軸上的磁場(chǎng)分布。
最后，應(yīng)當(dāng)指出，以上實(shí)例僅是本實(shí)用新型較有代表性的例子。顯然， 本實(shí)用新型不限于上述實(shí)例，還可以進(jìn)行很多實(shí)驗(yàn)。凡是依據(jù)本實(shí)用新型的 技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)例所作的任何修改、等同變化與修飾，均應(yīng)認(rèn)為屬于本實(shí) 用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種亥姆霍茲線(xiàn)圈磁場(chǎng)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置，包括實(shí)驗(yàn)測(cè)試儀、實(shí)驗(yàn)測(cè)試架，所述的實(shí)驗(yàn)測(cè)試架包括底座導(dǎo)軌(1)及設(shè)于底座導(dǎo)軌(1)上的兩個(gè)相互平行的亥姆霍茲線(xiàn)圈(6)、(12)、安裝有霍爾傳感器(7)的兩維移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是所述的亥姆霍茲線(xiàn)圈(6)和(12)安裝在設(shè)于底座導(dǎo)軌(1)上的底座滑塊(2)上，兩維移動(dòng)機(jī)構(gòu)均采用絲桿進(jìn)行傳動(dòng)，其中長(zhǎng)絲桿(18)上設(shè)有大手輪(13)進(jìn)行調(diào)節(jié)，短絲桿(9)上設(shè)有小手輪(16)進(jìn)行調(diào)節(jié)，霍爾傳感器(7)設(shè)于短導(dǎo)軌滑塊(8)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的亥姆霍茲線(xiàn)圈磁場(chǎng)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是在 所述底座導(dǎo)軌(1)、底座滑塊(2)采用燕尾槽結(jié)構(gòu)，底座滑塊(2)上通過(guò) 螺絲分別與線(xiàn)圈固定架(5)、高度調(diào)節(jié)架(3)連接在一起。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的亥姆霍茲線(xiàn)圈磁場(chǎng)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所 述兩維移動(dòng)機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)絲桿(18)安裝在長(zhǎng)導(dǎo)軌(20)內(nèi)，長(zhǎng)絲桿(18)上通 過(guò)螺紋安裝有長(zhǎng)絲桿連接塊(19)，長(zhǎng)絲桿連接塊(19)通過(guò)螺絲與長(zhǎng)導(dǎo)軌滑 塊(17)連接在一起，大手輪(13)通過(guò)螺釘安裝在長(zhǎng)絲桿(18)的一端。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的亥姆霍茲線(xiàn)圈磁場(chǎng)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所 述兩維移動(dòng)機(jī)構(gòu)的短絲桿(9)安裝在短導(dǎo)軌(11)內(nèi)，短絲桿(9)上通過(guò) 螺紋安裝有短絲桿連接塊(10)，短絲桿連接塊(10)通過(guò)螺絲與短導(dǎo)軌滑塊(8)連接在一起，小手輪(16)通過(guò)螺釘安裝在短絲桿(9)的一端。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的亥姆霍茲線(xiàn)圈磁場(chǎng)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所 述長(zhǎng)導(dǎo)軌(20)通過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)軌滑塊(17)與短導(dǎo)軌(11)連接在一起。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的亥姆霍茲線(xiàn)圈磁場(chǎng)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所 述霍爾傳感器(7)安裝在霍爾傳感器固定機(jī)構(gòu)(15)中，霍爾傳感器固定機(jī)構(gòu)(15)通過(guò)短導(dǎo)軌滑塊(8)與短絲桿(9)連接在一起。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的亥姆霍茲線(xiàn)圈磁場(chǎng)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所述底座導(dǎo)軌(1)、長(zhǎng)導(dǎo)軌(20)、短導(dǎo)軌(11)上分別設(shè)置刻度標(biāo)尺。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種兩維亥姆霍茲線(xiàn)圈磁場(chǎng)測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置，它包括測(cè)試儀和實(shí)驗(yàn)儀，測(cè)試儀主要包括特斯拉計(jì)和線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)源，實(shí)驗(yàn)儀包括底座導(dǎo)軌，底座導(dǎo)軌上放置底座滑塊，底座滑塊上安裝高度調(diào)節(jié)架和線(xiàn)圈固定板，高度調(diào)節(jié)架上安裝長(zhǎng)絲桿機(jī)構(gòu)，長(zhǎng)絲桿機(jī)構(gòu)上安裝短絲桿機(jī)構(gòu)，短絲桿機(jī)構(gòu)上安裝霍爾傳感器。亥姆霍茲線(xiàn)圈通過(guò)線(xiàn)圈固定板安裝在底座滑塊上，可以自由的在底座導(dǎo)軌上滑動(dòng)。通過(guò)調(diào)節(jié)安裝在兩維絲桿機(jī)構(gòu)上的手輪就可以方便準(zhǔn)確的對(duì)霍爾傳感器進(jìn)行定位，進(jìn)而從測(cè)試儀上讀出該點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，確保方便準(zhǔn)確的測(cè)量出亥姆霍茲線(xiàn)圈的磁場(chǎng)分布。
文檔編號(hào)G09B23/18GK201387681SQ20082016961
公開(kāi)日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月11日
發(fā)明者劉文富, 吳軍偉, 吳越峰, 黃華圣 申請(qǐng)人:浙江天煌科技實(shí)業(yè)有限公司