一种正态分布概率仿真模拟演示器的制作方法

1.本发明属于正态分布演示设备技术领域，具体涉及一种正态分布概率仿真模拟演示器。


背景技术：

2.在概率统计的认知中，随机变量的概念比较抽象、理解难度较大，而其中的随机变量的正态分布理解尤为重要。正态分布也称“常态分布”，又名高斯分布，最早由棣莫弗在求二项分布的渐近公式中得到。c.f.高斯在研究测量误差时从另一个角度导出了它。p.s.拉普拉斯和高斯研究了它的性质。是一个在数学、物理及工程等领域都非常重要的概率分布，在概率统计学的许多方面有着重大的影响力。正态曲线呈钟型，两头低，中间高，左右对称因其曲线呈钟形，因此人们又经常称之为钟形曲线。
3.现有技术中的正态分布概率演示模型主要源自于高尔顿钉板模型及其变形。高尔顿钉板，其设计者为英国生物统计学家高尔顿，指的是每一黑点表示钉在板上的一颗钉子，它们彼此的距离均相等，上一层的每一颗的水平位置恰好位于下一层的两颗正中间。从入口处放进一个直径略小于两颗钉子之间的距离的小圆球，当小圆球向下降落过程中，碰到钉子后皆以1/2的概率向左或向右滚下，于是又碰到下一层钉子。如此继续下去，直到滚到底板的一个格子内为止。把许许多多同样大小的小球不断从入口处放下，只要球的数目相当大，它们在底板将堆成近似于正态的密度函数图形。
4.现有技术中高尔顿钉板模型及类高尔顿钉板模型，需要足够大的体积和数目相当大的小球才能堆成与正态分布曲线相近的图形，受制于空间和成本的限制，很少制造使用。而一般体积的的模型仅仅能够展示出大概形状，即中间多、两边少，很难与正态分布曲线相近，更难形成近似于正态分布曲线的演示效果，演示的准确性较低，甚至出现演示失败的情况。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种正态分布概率仿真模拟演示器，解决现有技术中的问题，通过液体演示随机变量的正态分布情况，相对于传统的球体演示设备，演示结果更加接近于正态分布曲线，显著提高演示精确度，设计巧妙，结构简单，成本较低，具有较好的市场应用前景。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种正态分布概率仿真模拟演示器，包括板体，所述板体为透明结构；板体上部设置有储液腔，板体中部设置有网格状的导液通道，导液通道由若干倾斜的通道交错连通形成；导液通道上端中部与储液腔中部下侧之间连接有竖直的第一下液通道；第一下液通道中部设置有阀门；板体下部均匀设置有若干竖直的堆积腔，堆积腔上端与导液通道的倾斜的通道的底部分别连通；板体内的储液腔、第一下液通道、导液通道和堆积腔内形成的空间内具有有色的液体。
7.进一步地，所述板体为透明的亚克力结构。
8.进一步地，所述导液通道的外形轮廓为等腰三角形。
9.进一步地，所述导液通道内形成若干菱形区域，菱形区域的对角线水平或竖直。
10.进一步地，所述阀门为可调速阀门。
11.进一步地，所述板体内的储液腔、第一下液通道、导液通道和堆积腔内形成的空间内的气压低于一个大气压力，即处于真空状态。
12.进一步地，所述板体左右两边缘均设置有条形通孔；条形通孔对称于导液通道上部的两侧。
13.进一步地，所述板体下侧设置有箱体，堆积腔下端与箱体之间均连接竖直的第二下液通道，包括总阀，总阀均与第二下液通道连接；箱体底部与储液腔顶部之间连接循环管道，循环管道安装有循环泵。
14.进一步地，所述循环泵将箱体内的液体导入储液腔，循环泵为可调速泵。
15.本发明的有益效果如下：本发明通过液体演示随机变量的正态分布情况，相对于传统的球体演示设备，不受球体体积影响，能够设置较小体积的演示器，布置精密、紧凑的导液通道（具有相当多的倾斜的通道），使演示结果更加接近于正态分布曲线，显著提高演示精确度，设计巧妙，结构简单，成本较低，具有较好的市场应用前景。
附图说明
16.图1为本发明的第一实施例的示意图。
17.图2为本发明的第二实施例的示意图。
18.图中：1、板体，2、储液腔，3、导液通道，4、第一下液通道，5、阀门，6、堆积腔，7、液体，8、条形通孔，9、箱体，10、第二下液通道，11、循环管道，12、循环泵，13、总阀。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
20.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
21.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
22.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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。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发明中的具体含义。
23.实施例1参阅图1，本实施例提供一种正态分布概率仿真模拟演示器，包括板体1，所述板体1为透明结构；板体1上部设置有储液腔2，板体1中部设置有网格状的导液通道3，导液通道3由若干倾斜的通道交错连通形成；导液通道3上端中部与储液腔2中部下侧之间连接有竖直的第一下液通道4；第一下液通道4中部设置有阀门5；板体1下部均匀设置有若干竖直的堆积腔6，堆积腔6上端与导液通道3的倾斜的通道的底部分别连通；板体1内的储液腔2、第一下液通道4、导液通道3和堆积腔6内形成的空间内具有有色的液体7。
24.本实施例中，所述板体1为透明的亚克力结构。透明的结构便于查看内部的有色液体7。
25.本实施例中，所述导液通道3的外形轮廓为等腰三角形。
26.本实施例中，所述导液通道3内形成若干菱形区域，菱形区域的对角线水平或竖直。当液体7流至倾斜的通道的交错处，均以二分之一的概率向左或向右下落。
27.本实施例中，所述阀门5为可调速阀门。阀门5便于控制有色液体7的下落速度。
28.本实施例中，所述板体1内的储液腔2、第一下液通道4、导液通道3和堆积腔6内形成的空间内的气压低于一个大气压力，即处于真空状态。真空状态避免空气对液体7下落的干扰；真空状态不影响液体7受自身重力作用下落。
29.本实施例中，所述板体1左右两边缘均设置有条形通孔8；条形通孔8对称于导液通道3上部的两侧。便于手持设备，提高便携性。
30.本实施例实施时，参阅图1，先将板体1倒置，使有色液体7全部流至储液腔2后，将板体1如图1状态放置，调节阀门5使有色液体7缓慢从第一下液通道4下落至导液通道3，有色液体7穿过交错的倾斜的通道，每下落至一个交错处，均具有二分之一的概率向左或向右下落；有色液体7穿过导液通道3落至堆积腔6内，堆积腔6内堆积液体7的上端共同形成正态分布曲线。由于能够容纳液体7流过的倾斜的通道尺寸可以设置的很小，交错处可设置的更多，所以在较小的板体1尺寸内能够设置较多的堆积腔6，堆积腔6的数量相较于球体演示设备的集球结构，能够提高数十倍甚至上百倍，使对正态分布曲线的演示更加连续、平滑，更加接近于正态分布曲线。
31.实施例2参阅图2，本实施例提供一种正态分布概率仿真模拟演示器，包括板体1，所述板体1为透明结构；板体1上部设置有储液腔2，板体1中部设置有网格状的导液通道3，导液通道3由若干倾斜的通道交错连通形成；导液通道3上端中部与储液腔2中部下侧之间连接有竖直的第一下液通道4；第一下液通道4中部设置有阀门5；板体1下部均匀设置有若干竖直的堆积腔6，堆积腔6上端与导液通道3的倾斜的通道的底部分别连通；板体1内的储液腔2、第一下液通道4、导液通道3和堆积腔6内形成的空间内具有有色的液体7。
32.本实施例中，所述板体1为透明的亚克力结构。透明的结构便于查看内部的有色液体7。
33.本实施例中，所述导液通道3的外形轮廓为等腰三角形。
34.本实施例中，所述导液通道3内形成若干菱形区域，菱形区域的对角线水平或竖
直。当液体7流至倾斜的通道的交错处，均以二分之一的概率向左或向右下落。
35.本实施例中，所述阀门5为可调速阀门。阀门5便于控制有色液体7的下落速度。
36.本实施例中，所述板体1内的储液腔2、第一下液通道4、导液通道3和堆积腔6内形成的空间内的气压低于一个大气压力，即处于真空状态。真空状态避免空气对液体7下落的干扰；真空状态不影响液体7受自身重力作用下落。
37.本实施例中，所述板体1左右两边缘均设置有条形通孔8；条形通孔8对称于导液通道3上部的两侧。便于手持设备，提高便携性。
38.本实施例中，所述板体1下侧设置有箱体9，堆积腔6下端与箱体9之间均连接竖直的第二下液通道10，包括总阀13，总阀13均与第二下液通道10连接；箱体9底部与储液腔2顶部之间连接循环管道11，循环管道11安装有循环泵12。通过总阀13的开闭，使所有第二下液通道10同步导通和闭合。
39.本实施例中，所述循环泵12将箱体9内的液体7导入储液腔2，循环泵12为可调速泵。循环泵12的设置，使液体7能够快速回流至储液腔2，再次进行正态分布演示。
40.本实施例实施时，关闭总阀13，有色液体7从储液腔2内经过第一下液通道4缓慢下落至导液通道3，有色液体7穿过交错的倾斜的通道，每下落至一个交错处，均具有二分之一的概率向左或向右下落；有色液体7穿过导液通道3落至堆积腔6内，堆积腔6内堆积液体7的上端共同形成正态分布曲线。打开总阀13和循环泵12、关闭阀门5，能够使堆积腔6内的液体7流至箱体9内、并从箱体9内快速回流至储液腔2内，相对于第一实施例、不用长时间倒置，复位效率更高。
41.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。