一种实验仪器的制作方法

1.本实用新型涉及沾滞系数测定领域，特别是涉及一种实验仪器。


背景技术：

2.在一般非理工类高校的物理实验基础教学中，常采用奥氏粘度计基于毛细管法进行粘滞系数的测量。但奥斯粘度计通过比较法进行测算，暴露出其闭合性弊端，学生对粘滞系数的定义与应用理解较为困难，不利于通过实验操作达到对知识的汲取掌握目的。同时奥斯粘度计采用u型玻璃管的设计，在保持装置绝对竖直方面较为困难，导致测量误差急剧增大；并且在实际操作中容易导致装置基底部断裂。其次，实验测量过程中温度等环境因素对管内流体影响较大，以及人为主观测量的随机误差都会影响实验的测量导致结果的漂移。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种实验仪器，基于毛细管测量法对测量装置进行创新，在实验装置上，巧妙设计双管恒压系统，保证装置内压强相对稳定，实现毛细管两端压力差恒定，以提高装置的可操控性和稳定性。
4.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种实验仪器，包括有铁架台、电子计时器，所述铁架台包括有底座、垂直底座安装的立杆，垂直所述立杆设置有可上下、水平方向调节且带有夹子的固定杆，所述夹子夹持轴线下垂设定的粘滞系数测定装置，所述粘滞系数测定装置包括有被夹子夹持且呈贯穿式结构的硬质透明管，所述硬质透明管两端塞有橡胶塞，下端所述橡胶塞通过两个插孔竖直插入有管径相同的长玻璃毛细管、短玻璃毛细管，所述短玻璃毛细管正下方设置有烧杯。
5.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述铁架台包括有螺杆调节器，所述螺杆调节器包括有两个九十度设置的圆环、和圆环螺纹连接的螺杆，且立杆与固定杆分别插接在两个圆环内并通过螺杆相抵。
6.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述立杆一侧缠绕固定有棉线，所述棉线的下端缠绕固定有铅锤。
7.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述硬质透明管外部套设有可拆卸的加热罩，所述烧杯呈上窄下宽的锥形透明结构。
8.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述底座靠近烧杯一侧设置有上表面带有过滤网的载物盘，且烧杯可放置在载物盘上表面并置于短玻璃毛细管正下方。
9.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述固定杆靠近硬质透明管一侧安装有液体阻断装置，所述液体阻断装置包括输出轴向下的微型步进电机、将微型步进电机与固定杆之间固定安装的连杆，垂直所述微型步进电机固定安装有安装杆，所述安装杆远离微型步进电机一端焊接固定有上端开口且置于短玻璃毛细管正下方的集水盒。
10.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述集水盒顶部安装有顶部开口呈v型结
构的坡板。
11.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述微型步进电机与电子计时器通过中央处理器联动配合。
12.与现有技术相比，本实用新型能达到的有益效果是：
13.1、发明装置采用间接法测量，与传统的奥氏粘度计的比较法测量具有不同，间接法测量利于学生自主探究其推导原理，更能深刻的理解和应用粘滞系数这一概念。该装置适用于非物理类专业的大学物理实验课程，装置采用不同于大学物理实验课本的奥氏粘度计比较法原理，采用间接法测量，结构新颖，操作方法简捷，有效地提高了测量结果的准确度且利于学生对概念的理解和应用，装置结构简单，构思巧妙，操作方便，培养学生的实验兴趣。
14.2、利用双毛细管设计，装置的组装拆卸具有便捷性，巧妙简易的设计使得装置操作简单，操作者能够快速上手且更易理解，且整体性设计抗干扰能力强，可操作性大，极大的便利了学生实验。本装置测量数据与市面上普遍的粘滞系数测量装置所测数据进行对照，在实现较高准确度、小误差的的情况下，能满足低成本、易操控、简易巧妙的应用特性。装置性能测试结果显示，经过系统误差校正后的水的粘度系数测量的相对误差约为1.7%远小于学生利用奥斯粘度计的普遍测量误差5%的结果，同时实现器材成本的大幅降低。
附图说明
15.图1为本实用新型的结构示意图；
16.图2为本实用新型的爆炸结构示意图；
17.图3为本实用新型的硬质透明管截面结构示意图；
18.图4为本实用新型的液体阻断装置结构示意图；
19.图5为本实用新型的下端橡胶塞结构示意图。
20.其中：1、铁架台；11、底座；12、立杆；13、螺杆调节器；14、固定杆；15、夹子；16、棉线；17、铅锤；
21.2、粘滞系数测定装置；21、硬质透明管；211、加热罩；22、橡胶塞；221、插孔；23、长玻璃毛细管；24、短玻璃毛细管；25、烧杯；26、载物盘；27、电子计时器；
22.3、液体阻断装置；31、集水盒；311、坡板；32、连杆；33、微型步进电机；34、安装杆。
具体实施方式
23.为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型，但下述实施例仅仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
24.实施例:
25.如图1-5所示，本实用新型提供一种实验仪器，包括有铁架台1、电子计时器27，铁架台1包括有底座11、垂直底座11安装的立杆12，垂直立杆12设置有可上下、水平方向调节
且带有夹子15的固定杆14，夹子15夹持轴线下垂设定的粘滞系数测定装置2，粘滞系数测定装置2包括有被夹子15夹持且呈贯穿式结构的硬质透明管21，硬质透明管21两端塞有橡胶塞22，下端橡胶塞22通过两个插孔221竖直插入有管径相同的长玻璃毛细管23、短玻璃毛细管24，短玻璃毛细管24正下方设置有烧杯25。
26.在使用时将硬质透明管21竖直夹持于夹子15上，硬质透明管21上下口用橡胶塞22密封便于加入待测液体。在下端的橡胶塞22通过插孔221平行插入长玻璃毛细管23、短玻璃毛细管24，其相对位置可以上下调节，其中短玻璃毛细管24内外端均需低于长玻璃毛细管23，并用游标卡尺测量毛细管的内径为，长度为，同时测量并计算短玻璃毛细管24、长玻璃毛细管23在硬质透明管21内部分的高度距离。短玻璃毛细管24用于液体的流出测量，长玻璃毛细管23则用于液体压力的平衡。同时短玻璃毛细管24、长玻璃毛细管23的位置以及检验装置的气密性，并在短玻璃毛细管24口下方放置载物盘26和烧杯25，同时取电子计时器27备用。用无水乙醇或高锰酸钾溶液短玻璃毛细管24、长玻璃毛细管23，并用待测液洗涤数次，后打开上端橡胶塞22注入待测液体至长玻璃毛细管23上方适宜位置，硬质透明管21使得短玻璃毛细管24自然流出液体与通气，待装置各参数稳定后开始测量实验数据，测量得到一定时间流出液体质量。
27.长玻璃毛细管23用于补充瓶内气体,进而维持动态平衡，短玻璃毛细管24则用于液体的流程，其两端的气压满足：
[0028][0029]
因此利用泊肃叶公式可推导出最终的粘滞系数计算公式为：
[0030][0031]
同时称量待测烧杯25并去皮归零备用，再测量待测液体的温度，待温度稳定后，立刻读取记录并开始实验。打开硬质透明管21上端的橡胶塞22，向其中加入待测液体至完全没过短玻璃毛细管24、长玻璃毛细管23至适宜高度，通过上端橡胶塞22密封硬质透明管21，并利用铅锤17与棉线16调整竖直，静止一段时间直至液体能够通过短玻璃毛细管24稳定匀速流出，同时长玻璃毛细管23能够连续均匀的输送气泡。系统稳定后，按下电子计时器27开始计时，同时立即用烧杯25接承待测液体，在最低液面的凹处降至短玻璃毛细管24上端3cm处停止计时，完成实验测量进行结果计算。
[0032]
在其他实施例中，铁架台1包括有螺杆调节器13，螺杆调节器13包括有两个九十度设置的圆环、和圆环螺纹连接的螺杆，且立杆12与固定杆14分别插接在两个圆环内并通过螺杆相抵；
[0033]
如图2所示，通过螺杆调节器13与立杆12、固定杆14之间的配个，将立杆12与固定杆14插入到两个轴线垂直设定的圆环内，并通过螺杆的转动，进而实现对夹子15的高度与伸出长度进行调节。
[0034]
在其他实施例中，立杆12一侧缠绕固定有棉线16，棉线16的下端缠绕固定有铅锤17，通过设置的铅锤17与棉线16在重力下，使得铅锤17始终处于下垂状态，将硬质透明管21轴线与棉线16平行，使得短玻璃毛细管24处于竖直向下状态，避免倾斜影响出水造成的测量偏差。
[0035]
在其他实施例中，硬质透明管21外部套设有可拆卸的加热罩211，烧杯25呈上窄下宽的锥形透明结构，通过硬质透明管21外部套设的加热罩211，对硬质透明管21进行加热，便于保持硬质透明管21内部溶液的恒温，进而提高测量准确度，减小稳定造成的偏差，同时烧杯25呈上窄下宽的椎体结构，顶部开口较小，防止在停止计时后，减小将烧杯25取出后顶部开口面积较大，残留的液体低落到烧杯25内部，进而提高停止计时与溶液断流后，使得计时与断流后的溶液能够准确对应，提高测量数据精准度。
[0036]
在其他实施例中，底座11靠近烧杯25一侧设置有上表面带有过滤网的载物盘26，且烧杯25可放置在载物盘26上表面并置于短玻璃毛细管24正下方，便于在对硬质透明管21调节时防止溶液低落至操作台，便于对调节中溶液的收集。
[0037]
在其他实施例中，固定杆14靠近硬质透明管21一侧安装有液体阻断装置3，液体阻断装置3包括输出轴向下的微型步进电机33、将微型步进电机33与固定杆14之间固定安装的连杆32，垂直微型步进电机33固定安装有安装杆34，安装杆34远离微型步进电机33一端焊接固定有上端开口且置于短玻璃毛细管24正下方的集水盒31。
[0038]
在调节时，集水盒31置于短玻璃毛细管24的正下方，当水流均衡后，此时微型步进电机33带动集水盒31快速的顺时针转动九十度，于此同时电子计时器27开始计时，并通过电子计时器27定时，到达设定时间后，微型步进电机33快速的逆时针转动九十度，使得集水盒31置于硬质透明管21的正下方，提高掐表时间与断流后的烧杯25内部溶液的精确度。
[0039]
在其他实施例中，集水盒31顶部安装有顶部开口呈v型结构的坡板311，同过v型的坡板311，在微型步进电机33快速转动时，防止内部的溶液急速晃动掉落到烧杯25的内部。
[0040]
在其他实施例中，微型步进电机33与电子计时器27通过中央处理器联动配合。
[0041]
通过微型步进电机33与电子计时器27由中央处理器进行控制，通过中央处理器对微型步进电机33的转动频率以及转动方向进行设定，并将微型步进电机33与电子计时器27联动处理，集水盒31顺时针远离硬质透明管21后电子计时器27开始计时，并当电子计时器27到达设定时间后此时微型步进电机33逆时针转动九十度，实现对短玻璃毛细管24的快速断流，减小了人工掐表计时造成的测量误差，提高测量精准度。
[0042]
本案中微型步进电机33与电子计时器27通过中央处理器联动配合，具体的数据设定、微型步进电机33的转动方向和频率，以及电子计时器27的数据设定做另案申请。
[0043]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之
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上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0044]
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。