運動量保存則に基づく無重力環境下での質量測定装置の開発

基于动量守恒定律的零重力环境质量测量装置研制

基本信息

批准号：
13875047
负责人：
水野毅
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

1.質量測定装置の設計・製作を行った.試作した装置は,つぎのような要素から構成されている.(1)反発力発生機構,(2)2物体を直線運動させるための軸受機構,(3)速度検出機構.2物体間に反発力を発生させる方法としては,電磁プレス等に応用されている電磁衝撃力を利用した.具体的には,コンデンサに充電した電荷を瞬間的にコイルに放電し,コイルの近くに置かれた導体に誘導される渦電流とコイルに流れる電流との間に生じる反発力を利用した.電磁衝撃力を発生するための回路のスイッチング素子としては,IGPTを用いた.物体を支持する機構としては,繰返し測定を短時間で行えるように,エデンばねを用いた.その結果,従来の装置に比べて,すみやかに繰返し測定が行えるようになった.さらに,エデンばねを利用して,電磁衝撃力発生用コイルに給電する構造とした.これによって,2物体がスムーズに動くようにすることができた.また,速度検出機構としては,誘導起電力を利用したセンサを試作し,購入したレーザードップラ速度計を用いて校正を行った.2.試作した測定装置を用いて,いろいろな質量を持つサンプルの質量測定を行い,測定精度を実験的に評価した.特に,繰返し測定が容易に行えるという特徴を生かして,繰返し回数と測定精度の関係について詳しく調べた.また,測定するときの反発力の大きさを変化させて同様の実験を行い,測定するときの物体の速度が精度に影響しているかどうかを調べた.さらに,基準質量の大きさを変化させて同様の実験を行い,2物体の速度比と測定精度との関係について詳細な検討を行った.3.宇宙ステーションを模した柔軟構造物に試作した装置を固定し,柔軟構造物中で質量測定を実施した場合の測定精度を評価した.

1.我们设计并制造了一个质量测量装置。原型装置由以下元件组成：（1）斥力产生机构，（2）用于线性移动物体的轴承机构，（3）速度检测机构。一种在两个物体之间产生排斥力的方法，我们使用电磁冲击力，应用于电磁压力机。具体来说，电容器中充电的电荷瞬间在线圈中发生放电，并在放置在线圈附近的导体中感应出。利用流过线圈的涡流和流过线圈的电流之间产生的排斥力作为电路的开关元件来产生电磁冲击力作为支撑物体的机构，进行了重复测量。我们使用了 Eden 弹簧，以便可以在短时间内进行测量。因此，我们能够比传统设备更快地进行重复测量。此外，通过使用 Eden 弹簧，我们能够使用线圈，用于产生电磁冲击力，这是一种提供电力的结构。作为速度检测机构，我们创建了一个使用感应电动势的原型传感器，并使用购买的激光多普勒测速仪对其进行校准。2使用原型测量装置，我们测量了不同质量的样品的质量，并通过实验评估了测量精度。特别是，我们利用了可以轻松执行重复测量的功能来确定重复次数和测量精度，了解有关关系的更多信息。我们还进行了类似的实验，通过改变测量过程中排斥力的大小来研究测量过程中物体的速度是否会影响精度。此外，我们还研究了测量过程中物体的速度是否会影响精度。通过改变两个物体的速度比进行实验，对两个物体的速度比与测量精度之间的关系进行了详细的研究。 3.将原型装置固定在模仿空间站的柔性结构上，并且柔性的。我们评估了在内部进行质量测量时的测量精度。