基于聲學測量和電學控制的動力學軌道及勻速調節(jié)方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種動力學裝置，特別是涉及一種基于聲學和電學的動力學軌道。
【背景技術】
[0002]動力學研究中，常常需要獲得一個理想的勻速運動的小車，但是小車所行走的平面與車輪是有摩擦阻力的，于是研究者常常采用斜坡軌道，利用小車自身重力產生的分力克服摩擦力，以便模擬光滑軌道。使用的時候，將小車放置在斜板軌道的起始端，改變傾角，探尋勻速傾角。為了獲得合適的傾角，研究者需要調整斜坡傾角，測量小車運動速度是否變化，如果變化，就繼續(xù)調整傾角?，F(xiàn)有技術存在以下不足:
[0003]I，理論上，這樣調節(jié)是無法獲得勻速運動的，原因在于:勻速的傾角只有一個，而調節(jié)傾角以后，需要重新測量小車的速度變化情況。調節(jié)傾角的次數(shù)是有限的，但是可以獲得的傾角是無窮多的，從概率的角度看，無窮中選一個，選中的概率為O。
[0004]2，不能讓小車一邊運動一邊調節(jié)。這樣也耽誤時間，也增加調節(jié)的次數(shù)。
[0005]3，直接增大傾角讓小車由靜止開始運動，小車一定是加速運動的，所以，需要給小車一個初速度才可以測量速度的變化情況。
[0006]總之，現(xiàn)有技術中，小車勻速運動質量不高，仍有待于技術改進完善。質量不高的意思是說，速度變化率不是0，并且偏離O還挺大的。

【發(fā)明內容】

[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于聲學和電學的動力學軌道。
[0008]本發(fā)明采用的技術方案為:
[0009]I，基于聲學測量和電學控制的動力學軌道，其特征在于包括斜板軌道、底座和小車，斜板軌道內設有一與小車行駛直線平行的縱向孔，斜板軌道表面設有與縱向孔聯(lián)通的且與小車行駛直線平行的縱向豁口，小車底部設有由縱向豁口伸入縱向孔的連接臂，連接臂下端連接有聲波發(fā)生器，聲波發(fā)生器指向與小車行駛所在直線平行，聲波發(fā)生器指向的縱向孔的端頭設有聲波接收器，聲波接收器的接收端與聲波發(fā)生器相對，斜板軌道靠近末端鉸接在底座上，斜板軌道起始端通過調高機構與底座相連，調高機構連接有驅動電機，驅動電機連接有控制器，聲波接收器與控制器連接，聲波發(fā)生器與小車內置的電源連接，聲波發(fā)生器用于產生頻率固定的聲波。
[0010]進一步的，所述斜板軌道上設有縱向凹槽軌道，小車車輪落入凹槽軌道內。
[0011 ]進一步的，所述底座上設有立柱，斜板軌道靠近末端鉸接立柱上。
[0012]進一步的，所述斜板軌道鉸接處距斜板軌道末端距離小于斜板軌道長度的二分之
O
[0013]進一步的，所述斜板軌道末端設有阻擋小車的擋塊，擋塊或小車的碰撞位置設有緩沖裝置。
[0014]進一步的，所述調高機構設有豎直的絲杠，驅動電機通過聯(lián)軸器與絲杠連接，與絲杠配合設有絲母，絲杠旁設有與其平行的導柱，導柱上設有導套，導套和絲母固定連接在一滑塊上，滑塊鉸接有支臂，支臂與斜板軌道的起始端連接，絲杠、導柱、驅動電機連接在一支架上，支架固定在底座上。
[0015]進一步的，所述調高機構設有與斜板軌道鉸接處同軸的弧形齒條，驅動電機連接有與弧形齒條配合的驅動齒輪，驅動電機通過支架與底座相連。
[0016]進一步的，所述縱向豁口的兩側邊緣分別連接有內緣靠在一起的柔性密封條。
[0017]進一步的，所述聲波發(fā)生器、聲波接收器分別連接有聲導管，兩聲導管軸線共線。
[0018]進一步的，所述斜板軌道下方設有條形的預調斜板，斜板軌道末端鉸接在預調斜板的一側端頭，斜板軌道起始端與預調斜板的另一側間端頭間設有調角機構，預調斜板靠近其鉸接處的一側端頭鉸接在底座上，預調斜板另一端通過調高機構與底座相連。
[0019]進一步的，所述驅動電機連接有驅動電路，驅動電路連接升開關和降開關。
[0020]進一步的，所述斜板軌道末端設有小車可撞擊到的行程開關，行程開關連接到控制器。
[0021]2，基于多普勒效應的軌道調整方法，其特征是:所述方法包括以下步驟:
[0022]第一步，聲波發(fā)生器工作，發(fā)出頻率為f的聲波，且f= 20000Hz，
[0023]第二步，聲波接收器接收到聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波，控制器檢測接收到的聲波，
[0024]如果檢測該聲波頻率為f，則:控制器控制驅動電機，驅動電機工作，驅動電機帶動調高機構，使斜板軌道傾角增大，
[0025]如果檢測該聲波頻率不是f，則根據多普勒效應，判斷聲波發(fā)生器的速度變化，進而控制器控制驅動電機，驅動電機以不同的工作狀態(tài)，控制調高機構，使斜板軌道傾角增大或者減小，直到:檢測到的聲波頻率為非f，并且恒定，控制器控制驅動電機，讓驅動電機保持不工作或者變?yōu)椴还ぷ?，從而使斜板軌道傾角保持不變，
[0026]所述方法采用的裝置是一種基于聲學和電學的動力學軌道，所述基于聲學和電學的動力學軌道包括斜板軌道、底座和小車，斜板軌道內設有一與小車行駛直線平行的縱向孔，斜板軌道表面設有與縱向孔聯(lián)通的且與小車行駛直線平行的縱向豁口，小車底部設有由縱向豁口伸入縱向孔的連接臂，連接臂下端連接有聲波發(fā)生器，聲波發(fā)生器指向與小車行駛所在直線平行，聲波發(fā)生器指向的縱向孔的端頭設有聲波接收器，聲波接收器的接收端與聲波發(fā)生器相對，斜板軌道靠近末端鉸接在底座上，斜板軌道起始端通過調高機構與底座相連，調高機構連接有驅動電機，驅動電機連接有控制器，聲波接收器與控制器連接，聲波發(fā)生器與小車內置的電源連接，聲波發(fā)生器用于產生頻率固定的聲波。
[0027]3，基于聲波波源靠近而獲得勻速運動的方法，其特征是:所述方法包括以下步驟:
[0028]第一步，聲波發(fā)生器工作，發(fā)出頻率為f的聲波，且f= 20000Hz，
[0029]第二步，聲波接收器接收到聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波，控制器檢測接收到的聲波，
[0030]如果檢測該聲波頻率為f，則:控制器控制驅動電機，驅動電機工作，驅動電機帶動調高機構，使斜板軌道傾角增大，
[0031 ]如果檢測該聲波頻率大于f，且檢測到的頻率在變大，則:控制器控制驅動電機，驅動電機工作，驅動電機帶動調高機構，使斜板軌道傾角減小，
[0032]如果檢測該聲波頻率大于f，且檢測到的頻率越來越小，則:控制器控制驅動電機，讓驅動電機工作，驅動電機帶動調高機構，使斜板軌道傾角增大，
[0033]如果檢測該聲波頻率大于f，且檢測到的頻率不變，則:控制器控制驅動電機，讓驅動電機保持不工作或者變?yōu)椴还ぷ?，從而使使斜板軌道傾角保持不變，
[0034]所述方法采用的裝置是一種基于聲學和電學的動力學軌道，所述基于聲學和電學的動力學軌道包括斜板軌道、底座和小車，斜板軌道內設有一與小車行駛直線平行的縱向孔，斜板軌道表面設有與縱向孔聯(lián)通的且與小車行駛直線平行的縱向豁口，小車底部設有由縱向豁口伸入縱向孔的連接臂，連接臂下端連接有聲波發(fā)生器，聲波發(fā)生器指向與小車行駛所在直線平行，聲波發(fā)生器指向的縱向孔的端頭設有聲波接收器，聲波接收器的接收端與聲波發(fā)生器相對，斜板軌道靠近末端鉸接在底座上，斜板軌道起始端通過調高機構與底座相連，調高機構連接有驅動電機，驅動電機連接有控制器，聲波接收器與控制器連接，聲波發(fā)生器與小車內置的電源連接，聲波發(fā)生器用于產生頻率固定的聲波，
[0035]聲波接收器設置在斜坡軌道末端，聲波發(fā)生器指向該末端。
[0036]4，基于聲波波源遠離而獲得勻速運動的方法，其特征是:所述方法包括以下步驟:
[0037]第一步，聲波發(fā)生器工作，發(fā)出頻率為f的聲波，且f= 20000Hz，
[0038]第二步，聲波接收器接收到聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波，控