管道内钢珠运动测量装置（M 题）

【高职高专组】

一、任务

设计并制作一个管道内钢珠运动测量装置，钢珠运动部分的结构如图 1所示。装置使用 2 个非接触传感器检测钢珠运动，配合信号处理和显示电路获得钢珠的运动参数。

二、要求

1．基本要求

规定传感器宽度 w≤20mm， 传感器 1 和 2 之间的距离 l 任意选择。

（1）按照图 1 所示放置管道，由 A 端放入 2~10 粒钢珠，每粒钢珠放入的时间间隔≤2s，要求装置能够显示放入钢珠的个数。

（2）分别将管道放置为 A 端高于 B 端或 B 端高于 A 端，从高端放入 1 粒钢M- 2 / 3珠，要求能够显示钢珠的运动方向。

（3）按照图 1 所示放置管道，倾斜角ɑ为 10º~80º之间的某一角度，由 A 端放入 1 粒钢珠，要求装置能够显示倾斜角ɑ的角度值，测量误差的绝对值≤3º。

2．发挥部分

设定传感器 1 和 2 之间的距离 l 为 20mm， 传感器 1 和 2 在管道外表面上安放的位置不限。

（1）将 1 粒钢珠放入管道内，堵住两端的管口，摆动管道， 摆动周期≤1 s，摆动方式如图 2 所示， 要求能够显示管道摆动的周期个数。

（2）按照图 1 所示放置管道，由 A 端一次连续倒入 2~10 粒钢珠，要求装置能够显示倒入钢珠的个数。

（3）按照图 1 所示放置管道， 倾斜角ɑ为 10º~80º之间的某一角度，由 A 端放入 1 粒钢珠，要求装置能够显示倾斜角ɑ的角度值，测量误差的绝对值≤3º。

（4）其他

三、 说明

1． 管道采用市售非透明 4 分（外径约 20 mm）硬塑料管材，要求内壁光滑， 没有加工痕迹，长度为 500 mm。钢珠直径小于管道内径，具体尺寸不限。

2． 发挥部分（2），“由 A 端一次连续倒入 2~10 粒钢珠”的推荐方法：将硬纸卷成长槽形状， 槽内放入 2~10 粒钢珠， 长槽对接 A 端管口，倾斜长槽将全部钢珠一次倒入管道内。

3． 所有参数以 2 位十进制整数形式显示； 基本部分（2） A 端向 B 端运动方向显示“01”， B 向 A 端运动方向显示“10”。

四、 评分标准

以下是参赛作品