重力加速度测试仪软件,重力加速度智能测试仪的研究与设计

摘要 本文阐述了一种基于STC12C5204AD单片机的智能化重力加速度测试仪的研究和设计，利用红外传感器检测技术、单片机智能控制技术、LCD显示技术，完成较精确的计时、计算、存储、显示以及数据处理等一系列工作避免了因多次重复测量及人工数据处理过程中引入的较大误差， 提高了仪器的测量精度及使用可靠性。

关键词 重力加速度；单片机；智能测量；红外传感器

中图分类号TM93 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)80-0130-02

0 引言

物理学中研究物体运动规律的重要手段之一就是重力加速度的测量，而重力加速度的测量是普通物理学的教学过程中一个必不可少的实验教学环节。目前，传统测量重力加速度方法都有各自的优缺点，测量结果的精确度也不尽相同，但总体来说所测出的实验数据精确度普遍较低，计算量大，效率较低且误差较大[1]。我们利用红外传感器检测技术、单片机智能控制技术、LCD显示技术，设计了一种较精确的计时、计算、存储、数据显示的智能重力加速度测试仪，提高了实验测量精度和效率。

1 测量基本原理

通常普通物理学的实验教学中测量物体的重力加速度可采用“落球法”和“单摆法”[2]。本设计采用的是“落球法”，“落球法”测量原理如图1所示。测量之前小钢球P 被继电器电磁线圈吸住，开始测量时电磁线圈断电，小球受重力作用而下落，途经A 、B、C、D各点. 设到达A点时的初速度为V0，从起始端至A及AB、BC、CD各段的距离是相等的为h ，其间AB、CD段下落时间分别为t1、t2，根据物体匀加速直线运动方程可得。

由统计图观察可知，所测的当地重力加速度(g)的值基本维持在9.77-9.79之间，这值和当地的重力加速度的值(据查约9.78)相符。

在实验过程中，各个计时区段的时间有些浮动，原因在于时间计算电路计时十分精确，重物落下的起始位置稍有偏差就会造成误差，同时玻璃管壁存在一定的摩擦阻力，也会影响测定结果的准确性，这也是需要进一步改进的方面。

5 结论

本文所介绍的智能化重力加速度测试仪，将计算机技术与测量技术有机结合，数据由仪器内部的单片机自动完成各种数据处理和误差计算。由于只需要进行一次测量，可极大地减少人为因素而导致的各种较大误差，提高测量准确度。适合于在课堂上作演示实验，提高学生的学习兴趣，改善实验环境。

参考文献

[1]徐爱钧，彭秀华.单片微型计算机在重力加速度测试中的应用[J].大学物理，1998，11：19-20.

[2]杨述武.普通物理实验[M].北京：高等教育出版社，1996：69-70.

[3]冯柏群，祁和义.监测与传感技术[M].北京：人民邮电出版社，2008：11-13.

[4]苏家健，曹柏荣，汪志锋.单片机原理及应用技术[M].北京：高等教育出版社，2004：1-3.

[5]孙传友，孙晓斌，张一.感测技术与系统设计[M].北京：科学出版社，2004：302-303.