该项目设计简易综合性物体系(液体+浮体),根据系统内部浮体上下运动状态的改变,利用浮力的变化实现超重和失重现象,创造性地提出用浮力取代弹簧拉力或支撑物支持力来描述超重和失重状态的方法,并由此设计了一种测定超重和失重状态的简易装置。理论依据（１）动力学判据：当物体在竖直方向作加速直线运动时，若物体受到的支持力（本设计为浮力）或弹簧的拉力大于重力，物体处于超重状态；反之，物体处于失重状态［２］。（２）运动学判据：当物体在竖直方向作加速直线运动时（假定没有阻力等其他力作用于弹簧），若加速度向上（向上加速或向下减速），物体处于超重状态；若加速度向下（向下加速或向上减速），物体处于失重状态［２］。（３）对于由不同物体组合成的物体系，若其质心的运动或受力状态发生上述变化，则物体系同样亦处于超重或失重状态。３设计思路用水中的浮体所受浮力的变化显示平衡、本文由公司网站张家港大棚滚圆机采集转载中国知网整理!!http://www.dapenggunyuanji.com/  超重与失重状态。将图１（ａ）所示装置置于被测液体中。（１）当物体在竖直方向处于静止或匀速直线运动状态时，物体受力平衡，浮力大小等于重力大校在平衡位置，标尺杆浸入水中深度记为ｈ０（刻度时将其标为０．０），标尺杆横截面积为Ｓ。此时有Ｆ浮＝（ｍ１＋ｍ０）ｇ（１）此浮力用标尺杆浸入的等效深度ｈ等（将悬锤重量折算为标尺杆进入水中所受浮力）表示如下：Ｆ浮＝Ｓｈ等ρ水ｇ（２）ｈ等＝ｍ１＋ｍ０Ｓρ水＞ｈ０（３）式中，ρ水为水的密度；ｇ为重力加速度，ｇ＝９．８ｍ／ｓ２。（２）当物体竖直向上处于匀加速或向下处于匀减速直线运动状态时（见图１（ｂ）），物体处于超重状态，浮体在平衡基础上下沉，浮力大于浮体重力，此时浸入标尺深度为ｈ１，增加的浮力△Ｆ浮即为浮体所受合力，假定物体向上加速度为ａ上，则有ΔＦ浮＝Ｓ（ｈ１－ｈ０）ρ水智能化设计考虑设计功能的全面性，可以将标度（非电信号）的读数与电信号的显示方式结合起来。为此原装置可增设智能化的电子处理装置，如在盛液体的塑料瓶底部可设计一感压膜，感知容器底部液体压力变化（或水深的变化）。本文由公司网站张家港大棚滚圆机采集转载中国知网整理!!http://www.dapenggunyuanji.com/  感压膜上正反两面各镶２片电阻应变片（分别产生拉应变和压应变）并用树脂封装，采用全桥差动电桥方式（高灵敏度及温度补偿）获取压力信号的变化（图３）［１５］。差动信号经放大、滤波、模数转换后再驱动显示器直接显示结果（此时压力信号要对应超重、失重信号进行转换，作为单片机的驱动和显示信号设图２密度计使用及标尺刻度示意图，使用方法同超重失重测量，标尺刻度非均匀计的依据）［１６］。为便于获得较大的差动信号，塑料瓶口径设计不要太大（直径约为标尺杆直径的２倍左右），标尺杆浸入深度变化时能引起瓶中液面深度较大变化。具体各模块电路的设计有成熟的技术可参照，本文不再赘述（其中放大器、检波器、低通滤波器和模数转化器可由单片机合并实现）。尽管感压膜电路部分是基于标尺杆力学系统状态的变化而设计，但两部分各自独立完成功能，互不干扰，两部分读数可互为验证。特别是传感器电学部分有故障时，标尺力学部分不受影响，系统仍可工作。图３智能化超重、失重测量系统的设计框图５８张泓筠，等：简易超重和失重测量本文由公司网站张家港大棚滚圆机采集转载中国知网整理!!http://www.dapenggunyuanji.com/