基于Tracker软件的扭摆运动动态分析

1

作者 罗剑 欧阳建明 +3 位作者 郑浩斌 彭刚 何焰兰 罗威 《物理通报》 2026年第3期95-99,共5页

扭摆法测量转动惯量,是实际工程测量大尺寸复杂形状物体转动惯量的常用方法之一,也是大学物理实验中重要的一个实验项目.借助Tracker软件对圆柱体的扭摆运动进行动态分析,能够探究扭摆运动的动力学特性,尤其是初始摆角对扭转常数的影响... 扭摆法测量转动惯量,是实际工程测量大尺寸复杂形状物体转动惯量的常用方法之一,也是大学物理实验中重要的一个实验项目.借助Tracker软件对圆柱体的扭摆运动进行动态分析,能够探究扭摆运动的动力学特性,尤其是初始摆角对扭转常数的影响规律.实验结果表明,当初始摆角小于60°时,扭转常数变化较为显著;当初始摆角大于60°时,扭转常数与初始摆角之间满足简单的二次多项式关系,表现出较强的规律性.此外,对比了Tracker软件与光电门测量圆柱体转动惯量的结果,Tracker软件的测量值与理论值偏差更小,表明其在测量精度和可靠性方面具有明显优势. 展开更多

关键词 扭摆法 转动惯量 视频追踪 阻尼效应

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未知质心物体转动惯量测量方法探究

2

作者 邓小伟 余征跃 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第7期16-19,32,共5页

针对质心未知的物体,提出了一种基于三线扭摆法的转动惯量测量的新方法,该方法将两件相同试样镜像对称摆放,使其组合质心始终位于圆盘中心;通过对试样进行多次平移,结合三线扭摆法和平移轴定理进行解析计算,最终获得试样关于质心的转动... 针对质心未知的物体,提出了一种基于三线扭摆法的转动惯量测量的新方法,该方法将两件相同试样镜像对称摆放,使其组合质心始终位于圆盘中心;通过对试样进行多次平移,结合三线扭摆法和平移轴定理进行解析计算,最终获得试样关于质心的转动惯量。经试验验证表明,该方法测量结果与理论计算结果误差小于2%,方法具有可操作性和精确性,为质心难以准确测量的工程结构转动惯量测量提供了参考。 展开更多

关键词 质心未知 转动惯量 三线扭摆法 镜像对称摆放

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多模式刚体转动惯量实验装置的设计与应用

3

作者 葛威锋 刘彩霞 +2 位作者 连佳辉 王佳琪 杨焙智 《物理实验》 2025年第3期25-30,共6页

为丰富大学物理力学实验内容,研制了多模式刚体转动惯量实验装置.采用同轴化、可拆卸式弹簧套筒结构,在1台装置上实现了落体法和扭摆法测量刚体转动惯量的实验方案.扭摆法模式直接测定了弹簧扭转常量,使实验流程更加直观.以标准的塑料... 为丰富大学物理力学实验内容,研制了多模式刚体转动惯量实验装置.采用同轴化、可拆卸式弹簧套筒结构,在1台装置上实现了落体法和扭摆法测量刚体转动惯量的实验方案.扭摆法模式直接测定了弹簧扭转常量,使实验流程更加直观.以标准的塑料圆柱作为待测物体,分别利用落体法和扭摆法测量其转动惯量大小,并与理论值对比,验证了实验装置的精度. 展开更多

关键词 转动惯量 落体法 扭摆法 弹簧扭转常量

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基于HHT的转动惯量测量技术研究 被引量：7

4

作者 张晓琳 冯晓媛 +1 位作者 于航 王文宁 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期38-45,共8页

为提高扭摆法测量大型回转体转动惯量的测量精度,克服线性转动惯量测量模型及周期法转动惯量计算的弊端,开展了基于希尔伯特-黄变换(HHT)的转动惯量测量技术研究。建立了考虑摩擦阻力矩的非线性转动惯量测量模型,在此基础上,通过经验模... 为提高扭摆法测量大型回转体转动惯量的测量精度,克服线性转动惯量测量模型及周期法转动惯量计算的弊端,开展了基于希尔伯特-黄变换(HHT)的转动惯量测量技术研究。建立了考虑摩擦阻力矩的非线性转动惯量测量模型,在此基础上,通过经验模态分解提取了角位移主分量,利用希尔伯特变换识别了扭摆系统的瞬时阻尼系数和瞬时无阻尼固有频率,最后利用最小二乘法拟合得到非线性模型参数,精确求解了转动惯量。研制了一套大型回转体转动惯量测量系统,对不同组合的标准件进行转动惯量测量试验,验证了基于HHT的转动惯量计算方法的可行性。大量试验测量结果表明,本系统转动惯量测量相对误差小于0.2%,测量精度显著优于传统的周期法测量结果。 展开更多

关键词 扭摆法 转动惯量 希尔伯特-黄变换 非线性转动惯量测量模型

原文传递

转动惯量测量研究的进展及展望 被引量：11

5

作者 王小三 刘云平 +1 位作者 倪怀生 张宁 《宇航计测技术》 CSCD 2019年第2期1-5,共5页

对转动惯量测量的研究情况作了综述,对三线摆法、扭摆法、落体法等转动惯量测量方法的测量原理及其优缺点进行了总结,介绍了针对以上缺点的一种新的测量方法,预测该方法将代表转动惯量测量的发展方向。

关键词 转动惯量 研究进展 扭摆法 空气阻尼

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基于扭摆法的转动惯量自动测试设备结构设计 被引量：2

6

作者 葛静 张磊乐 游广飞 《机械传动》 CSCD 北大核心 2012年第8期61-63,共3页

介绍了转动惯量测试设备的研究设计;设计了凸轮激发装置和阻尼装置,实现了测试设备的自动化;介绍了该系统的工作原理和结构特点。实际测试结果表明,设备实现了对异形体的高精度测试。

关键词 转动惯量测试 扭摆法 控制系统 异形体

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扭摆法测刚体转动惯量中空气压差阻尼的屏蔽 被引量：5

7

作者 郭志荣 马雪勇 杨振 《大学物理》 北大核心 2015年第1期37-40,共4页

对扭摆法测量刚体转动惯量的实验装置进行改进,在扭摆上加装一个圆柱形外罩,屏蔽了空气压差阻尼,保持空气黏性阻尼在测量过程恒定,提高了测量精度.

关键词 扭摆法 转动惯量 空气阻尼

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基于阻尼比实时算法的转动惯量测量研究 被引量：3

8

作者 李慧鹏 唐文彦 +1 位作者 张春富 王军 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期472-475,共4页

为了提高扭摆动法转动惯量测量精度和测量稳定性,从理论上证明了采用光电计时法测量扭摆动周期时,测量位置偏差会引起周期测量误差,而利用多次周期平均的计算方法不会减小测量误差。提出了一种利用相邻扭摆周期面积比实时计算阻尼比的方... 为了提高扭摆动法转动惯量测量精度和测量稳定性,从理论上证明了采用光电计时法测量扭摆动周期时,测量位置偏差会引起周期测量误差,而利用多次周期平均的计算方法不会减小测量误差。提出了一种利用相邻扭摆周期面积比实时计算阻尼比的方法,并证明了该方法的可行性。实验结果表明:利用该文提出的方法测得转动惯量的标准差比光电计时法减小一个数量级。 展开更多

关键词 转动惯量 阻尼比 光电计时法 扭摆

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扭摆法测刚体转动惯量中空气阻尼的数值模拟 被引量：6

9

作者 郭志荣 毛天喜 杨振 《兰州文理学院学报（自然科学版）》 2014年第1期38-40,64,共4页

在测定刚体转动惯量实验中,将空气的阻尼分为粘性阻尼和压差阻尼,在假设粘性阻尼与速度成正比的情况下得到了非线性动力学方程.数值模拟结果显示,强度不同的两种阻尼对刚体转动周期的影响有别.在综合研究的基础上,给出了实验中能够减小... 在测定刚体转动惯量实验中,将空气的阻尼分为粘性阻尼和压差阻尼,在假设粘性阻尼与速度成正比的情况下得到了非线性动力学方程.数值模拟结果显示,强度不同的两种阻尼对刚体转动周期的影响有别.在综合研究的基础上,给出了实验中能够减小空气阻尼引起误差的操作事项,对实验过程具有指导意义. 展开更多

关键词 转动惯量 扭摆法 空气阻尼

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扭摆法测转动惯量实验系统的智能化改进 被引量：7

10

作者 陈永华 《实验科学与技术》 2007年第2期23-26,共4页

介绍了一种用PC机完成测量周期、计算转动惯量数值的新方法。从硬件和软件方面详细说明了如何用一台微机实现对整个实验系统中所有时间量的测量和对实验数据的处理。对改进后实验系统所测得的结果与传统方法的测量结果进行了比较,可以... 介绍了一种用PC机完成测量周期、计算转动惯量数值的新方法。从硬件和软件方面详细说明了如何用一台微机实现对整个实验系统中所有时间量的测量和对实验数据的处理。对改进后实验系统所测得的结果与传统方法的测量结果进行了比较,可以看出此方法接口电路简单,时间测量准确,计算速度快,实验结果误差小,而且易于推广。 展开更多

关键词 转动惯量 微机 应用 扭摆法

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扭摆法测物体转动惯量的不确定度分析 被引量：19

11

作者 马亚林 陈建新 《大学物理实验》 2011年第1期93-96,共4页

扭摆法是测量物体转动惯量的有效方法,其不确定度分析是关键。本文推导了扭摆法测物体转动惯量准确的不确定度传递公式,得到各直接测量量及其不确定度对转动惯量不确定度的影响,并进行了算例分析。结果表明,扭摆法比三线摆测得物体的转... 扭摆法是测量物体转动惯量的有效方法,其不确定度分析是关键。本文推导了扭摆法测物体转动惯量准确的不确定度传递公式,得到各直接测量量及其不确定度对转动惯量不确定度的影响,并进行了算例分析。结果表明,扭摆法比三线摆测得物体的转动惯量的误差以及不确定度要小很多,这对实验方法的选择和仪器的研制具有重要的实际意义。 展开更多

关键词 扭摆法 转动惯量 不确定度

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扭摆法测量刚体转动惯量的误差定量分析 被引量：2

12

作者 申惠娟 陈锺贤 《延边大学学报（自然科学版）》 CAS 2013年第3期199-201,共3页

以圆柱形刚体为研究对象,推导了刚体轴线与仪器转轴不重合情况下的转动惯量误差表达式,进一步给出了均匀细棒和均匀薄圆盘的误差表达式,且定量地给出了误差,并对其结果进行了分析,为改进测量方法及实际应用提供了理论依据.

关键词 转动惯量 扭摆法 误差定量分析

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航天器转动惯量和惯性积的集成一体化测试方法 被引量：6

13

作者 边志强 唐振刚 +1 位作者 栗双岭 徐凯 《航天制造技术》 2017年第6期16-20,25,共6页

通过测量扭摆台的扭摆周期测试卫星的惯量张量,测试在不同安装角度下的惯性矩计算转动惯量和惯性积,用矩阵变换原理计算惯性在主轴的大小、方向和纵横惯量比。分析发现影响转动惯量测量精度的主要因素是摆动周期测量误差,以及试验方法... 通过测量扭摆台的扭摆周期测试卫星的惯量张量,测试在不同安装角度下的惯性矩计算转动惯量和惯性积,用矩阵变换原理计算惯性在主轴的大小、方向和纵横惯量比。分析发现影响转动惯量测量精度的主要因素是摆动周期测量误差,以及试验方法和测量工装产生的误差。采用空载摆动周期尽量长(大于1s)、多次测量(6次以上)的平均值并用最小二乘法对数据进行处理,以提高转动惯量和惯性积的测量精度。给出了某卫星质量特性的测试过程,用扭摆法测得其转动惯量、惯性积和纵横惯量比,测试结果均满足指标要求。该法还适于大型弹箭和空间飞行器的转动惯量和惯性积测试。 展开更多

关键词 扭摆法 转动惯量 惯性积 惯性主轴 最小二乘法 纵横惯量比

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大学物理课程中刚体转动惯量测量的误差分析 被引量：4

14

作者 刘丹 金奇 《湖北第二师范学院学报》 2017年第2期17-21,共5页

扭摆法是大学物理实验中测量刚体转动惯量的一种有效方法。本文首先测量了刚体的转动惯量并进行了误差分析,然后对影响实验的误差因素进行了研究。得到如下结论:将光电门摆放在扭摆平衡位置才会令误差最小;初摆角只要在75°到150
... 扭摆法是大学物理实验中测量刚体转动惯量的一种有效方法。本文首先测量了刚体的转动惯量并进行了误差分析,然后对影响实验的误差因素进行了研究。得到如下结论:将光电门摆放在扭摆平衡位置才会令误差最小;初摆角只要在75°到150°之间弹簧的K值就基本为一个定值;测量周期不能低于10次。 展开更多

关键词 扭摆法 转动惯量 误差分析

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抗空气阻尼扭摆法测刚体转动惯量的实现 被引量：1

15

作者 郭志荣 殷保祥 《兰州文理学院学报（自然科学版）》 2016年第1期40-42,102,共4页

提出了一种测量技巧,不仅解决了现有扭摆法测定刚体转动惯量中把阻尼比当常量处理的不严谨,而且还能测出空气的阻尼系数,为研究空气阻尼拓展了实验方法.

关键词 扭摆法 转动惯量 空气阻尼

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扭摆测量微冲量的计算方法 被引量：4

16

作者 方娟 金星 +2 位作者 叶继飞 王广宇 周铁军 《机电产品开发与创新》 2007年第5期17-18,43,共3页

建立了扭摆测量微冲量的简便计算方法,在给定力参数条件下,分析了扭摆的运动过程,得到了误差的计算公式。通过分析力的作用时间和波形对误差的影响,给出了现有扭摆系统下该计算方法的适用范围。计算结果表明,当扭摆振动周期大于力的作... 建立了扭摆测量微冲量的简便计算方法,在给定力参数条件下,分析了扭摆的运动过程,得到了误差的计算公式。通过分析力的作用时间和波形对误差的影响,给出了现有扭摆系统下该计算方法的适用范围。计算结果表明,当扭摆振动周期大于力的作用时间的12.8倍时,该计算方法的误差小于1%。其方法的建立为扭摆测量微冲量提供一种简便实用的方法。 展开更多

关键词 激光微推力器 扭摆 微冲量 计算方法

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用扭摆测试导弹惯性积的方法 被引量：8

17

作者 吴斌 赵育善 马彩霞 《上海航天》 2000年第2期40-42,,45,,共4页

描述了一种通过测量导弹在六个不同位置的转动惯量来计算导弹惯性积 ,进而计算导弹纵轴与主惯性轴夹角的方法。对长度较长、竖直放置在测试台上很困难的导弹 ,提出了将导弹纵轴倾斜一角度 ,间接计算纵向转动惯量的计算方法 ,使得在同一... 描述了一种通过测量导弹在六个不同位置的转动惯量来计算导弹惯性积 ,进而计算导弹纵轴与主惯性轴夹角的方法。对长度较长、竖直放置在测试台上很困难的导弹 ,提出了将导弹纵轴倾斜一角度 ,间接计算纵向转动惯量的计算方法 ,使得在同一台设备上能测量导弹全部惯性张量。转动惯量通过扭摆法测量 ,在测量过程中 ,由于导弹转动速度很慢 ,可以忽略空气阻力的影响 ,有较高的测量精度。 展开更多

关键词 转动惯量 惯性积 动平衡 导弹 扭摆测试

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扭摆加速度计负反馈电容驱动控制系统设计 被引量：1

18

作者 黄玉 卢亮 《工业仪表与自动化装置》 2009年第1期45-48,52,共5页

该文建立了扭摆加速度计的数学模型,研究了运用复合形优化方法对负反馈电容驱动控制系统中PID调节器参数进行整定,分析了整定后的扭摆加速度计的相关性能。仿真结果表明,应用复合形法整定扭摆加速计中的PID参数是可行的,并取得了很好的... 该文建立了扭摆加速度计的数学模型,研究了运用复合形优化方法对负反馈电容驱动控制系统中PID调节器参数进行整定,分析了整定后的扭摆加速度计的相关性能。仿真结果表明,应用复合形法整定扭摆加速计中的PID参数是可行的,并取得了很好的整定效果。 展开更多

关键词 加速度计 扭摆 PID参数整定 复合形法

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扭摆系统中扭杆的等效转动惯量——圆柱杆扭转振动的研究 被引量：1

19

作者 于凤军 《大学物理》 北大核心 2008年第3期5-8,共4页

研究扭摆系统中扭杆的质量或转动惯量对扭摆运动的影响,引入一个概念:扭摆系统中扭杆的等效转动惯量.纠正了一些文献在相关问题上的误解.

关键词 扭摆 等效转动惯量 扭转振动 弹簧振子 类比方法

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用最小二乘法验证转动惯量的平行轴定理 被引量：1

20

作者 刘竹琴 《大学物理实验》 2007年第4期66-69,共4页

提出用最小二乘法验证转动惯量平行轴定理的新方法,并通过实验证明了该方法的可行性。

关键词 转动惯量 平行轴定理 最小二乘法 扭摆

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