一种可控制旋转摩擦力的高性能昆虫飞行磨的制作方法

1.本实用新型涉及一种可控制旋转摩擦力的高性能昆虫飞行磨，属于昆虫飞行行为研究领域，可广泛应用于农业科研部门。


背景技术：

2.飞行磨系统是一种研究昆虫飞行行为的专用测量分析工具，通过测定吊飞昆虫的飞行参数，并通过统计分析获取目标昆虫的平均飞行速度、最大飞行速度、累计飞行时间、累计飞行距离等参数，广泛应用于昆虫飞行行为研究领域。
3.常规飞行磨是将昆虫吊在一个具有垂直旋转轴的十字型水平吊臂的一端，通过测量旋转轴的旋转圈数，计算获得昆虫的各项飞行行为参数。常规飞行磨由于采用套管式安装或吸附式安装。套管式安装由于测定目标在旋转过程中的向心力、套管与套轴之间的摩擦、昆虫及吊臂重量等，会产生较大摩擦力。吸附式安装方法往往将旋转轴的上端做得很细，用磁铁吸附；旋转轴的下端也设置一块磁铁，下端并不与磁铁接触，仅仅通过磁铁的吸附作用产生一个向下的力，可以不让旋转轴在旋转过程中摇晃。在某种程度上，吸附式安装法可以减摩擦力，但是由于，昆虫的个体比较小，摩擦力的微小变化还是会对测量结果带来很大的影响。常规的飞行磨对此没有任何调节的功能，对于测量不同体型和重量的昆虫，显然旋转摩擦力是不同的，测量结果的归一化问题无法解决。这是长期困扰业内的技术难题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种可控制旋转摩擦力的高性能昆虫飞行磨，以克服现有技术中存在的不足，通过调整飞行磨在旋转过程中的摩擦力的大小，尽量确保所有测试状态摩擦力一致，实现测量结果的归一化。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种可控制旋转摩擦力的高性能昆虫飞行磨，包括上支架、下支架、上磁铁、下磁铁、十字吊臂以及微调支架，所述上磁铁嵌入式安装于上支架的底部，所述下磁铁嵌入式安装于微调支架顶部，所述微调支架底端设置有螺杆，所述下支架顶部开有螺纹孔，所述螺杆螺纹与所述螺纹孔内螺纹适配，所述螺杆旋拧于螺纹孔内；所述下磁铁位于上磁铁的正下方；所述十字吊臂垂直臂上端吸附于所述上磁铁的中心位置，其下端对应于所述下磁铁中心位置；所述十字吊臂水平臂一端用于吊飞昆虫，另一端对应位置设置与昆虫等重量的配重块。
7.作为本实用新型的优选设置，在水平臂两端分别吊飞昆虫和配重块保持水平后，所述十字吊臂垂直端下部设置测试配重块，并旋拧调节微调支架直至十字吊臂垂直臂上端与上磁铁脱离。
8.作为本实用新型的优选设置，所述昆虫以粘贴的方式将其背部胶粘与所述十字吊臂水平臂的一端下侧，其翅膀伸展方向与十字吊臂水平壁方向保持一致。
9.与现有技术对比，本实用新型具备以下有益效果：
10.综上所述，本实用新型通过调整安装在十字吊臂下端的下磁铁与十字吊臂之间的距离，可以调整下端的下磁铁对十字吊臂的磁力大小，从而控制十字吊臂上端与上磁铁之间压力的大小，该压力决定了旋转时的摩擦力。针对不同体重的昆虫，可以通过配重的方式微调下端磁力的大小，确保摩擦力基本恒定，确保所有测试状态摩擦力一致，实现测量结果的归一化。
附图说明
11.图1为本实用新型实施例的基本配置图；
12.图2为本实用新型的调整测试图；
13.其中，
[0014]1‑
十字吊臂；
[0015]2‑
上磁铁；
[0016]3‑
下磁铁；
[0017]4‑
上支架；
[0018]5‑
下支架；
[0019]6‑
微调支架；
[0020]7‑
昆虫；
[0021]8‑
配重块；
[0022]9‑
测试配重块；
[0023]
10
‑
螺杆。
具体实施方式
[0024]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0025]
请参阅图1～2，一种可控制旋转摩擦力的高性能昆虫飞行磨，包括上支架4、下支架5、上磁铁2、下磁铁3、十字吊臂1以及微调支架6，所述上磁铁2嵌入式安装于上支架4的底部，所述下磁铁3嵌入式安装于微调支架6顶部，所述微调支架6底端设置有螺杆10，所述下支架5顶部开有螺纹孔，所述螺杆10螺纹与所述螺纹孔内螺纹适配，所述螺杆10旋拧于螺纹孔内；所述下磁铁3位于上磁铁2的正下方；所述十字吊臂1垂直臂上端吸附于所述上磁铁2的中心位置，其下端对应于所述下磁铁3中心位置；所述十字吊臂1水平臂一端用于吊飞昆虫7，另一端对应位置设置与昆虫7等重量的配重块8。其中上支架4、下支架5分别保持固定状态，下支架5直接固定于桌面，上支架4固定于c型架或者其他具有横梁的架体。
[0026]
作为本实用新型实施例的优选设置，进一步地，在十字吊臂1水平臂两端分别吊飞昆虫7和配重块8保持水平后，所述十字吊臂1垂直端下部设置测试配重块9，并旋拧调节微调支架6直至十字吊臂1垂直臂上端与上磁铁3脱离。
[0027]
作为本实用新型实施例的优选设置，进一步地，所述昆虫7以粘贴的方式将其背部胶粘与所述十字吊臂1水平臂的一端下侧，其双翅方向与十字吊臂1水平壁方向保持一致。
即通过将昆虫7背部胶粘与十字吊臂1水平臂下端面，使其身体两侧若干对翅膀的伸展方向与十字吊臂1水平臂方向一致，在昆虫7振翅飞行的过程中，使其能够保证其飞行方向始终保持在以十字吊臂1垂直臂与水平臂交点为圆心、以二分之一十字吊臂1水平臂长度为半径的同心圆的切向方向，这样既能够使昆虫7的始终保持圆周运动。
[0028]
在本实施例中，上磁铁2通过磁铁的吸引力将十字吊臂1的上端吸附在空中，下磁铁3的设置主要有两个作用，其一通过磁铁的吸引力将十字吊臂1的下端向下吸引，可以让十字吊臂1在旋转过程中确保十字吊臂1的垂直臂保持垂直旋转的稳定状态；其二是，可以通过旋拧微调支架6调整下磁铁3和十字吊臂1下端的距离，也就是可以微调十字吊臂下端受到的磁吸力，继而调整十字吊臂1的上端和上磁铁2之间的摩擦力。
[0029]
如图2所示，测定昆虫飞行能力时，需要将吊飞昆虫7吊在十字吊臂1中水平臂的一端，为了确保平衡，在水平臂的另一端添加用于平衡十字吊臂1水平臂的配重块8。昆虫飞行时，十字吊臂1在各种合力的作用下围绕垂直轴自由旋转，测试装置通过测量旋转的各项参数可获得昆虫飞行行为的信息。
[0030]
进一步地，在正式吊飞前，可根据需要对飞行磨做摩擦力调整操作。如图2所示，在水平臂水平后，在十字吊臂1的垂直轴上再配置一块测试配重块9，对微调支架6进行调整，直到十字吊臂1刚好从上磁铁2上掉落。此时，将测试配重块9去除后，可以推断：十字吊臂1对上磁铁2的压力几乎就等于测试配重块9的重量。
[0031]
进一步地，对图2中的系统进行力学分析：
[0032]
其中：十字吊臂1的重量是g；吊飞昆虫7的重量是ge；平衡配重8的重量是gb；测试配重块9的重量是gt；十字吊臂1垂直臂上端受到上磁铁2的吸引力是nu；十字吊臂1垂直臂西段受到下磁铁3的吸引力是nd；则：十字吊臂1对上磁铁2的压力n为：
[0033]
n＝nu
‑
g
‑
ge
‑
gb
‑
gt
‑
nd；
[0034]
其中：十字吊臂1受到下磁铁3的吸引力nd是可以微调的，测试配重块的重量gt是根据需要设定并可以精确测量的。
[0035]
当对微调支架6进行调整，在十字吊臂1从上磁铁2上离开的瞬间，此时可基本判断十字吊臂1对上磁铁2的压力n基本为0，即：
[0036]
nu＝g ge gb gt nd。
[0037]
上述公式中，g和gt是固定重量的，不同体重的昆虫ge和gb不同，但存在nd的调整，可以达到上述平衡关系。
[0038]
此时，在进行测试时，只要去掉测试配重块9，十字吊臂1对上磁铁2的压力n＝gt，即压挤n即等于测试配重块9的重量，则可以得到十字吊臂1对上磁铁2的摩擦力f：
[0039]
f＝gt*a
[0040]
其中：a为上磁铁2下端面与十字吊臂1垂直臂顶部的摩擦系数，该摩擦系数为一个常数，根据十字吊臂1垂直臂的材质和磁铁材质决定。
[0041]
综上所述，本实用新型通过调整安装在十字吊臂1下端的下磁铁3与十字吊臂1之间的距离，可以调整下端的下磁铁3对十字吊臂1的磁力大小，从而控制十字吊臂1上端与上磁铁2之间压力的大小，该压力决定了旋转时的摩擦力。针对不同体重的昆虫，可以通过配重的方式微调下端磁力的大小，确保摩擦力基本恒定。
[0042]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固
定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0043]
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。