Süpersonik Ping-Pong Topunun Yüksek Hızlı Optik Teşhisi

Top hızlarını ölçmek ve şok dalgalarını tespit etmek için optik teşhis teknikleriyle birlikte süpersonik bir ping pong topu inşa etmek ve çalıştırmak için talimatlar sunuyoruz. Optik bıçak kenarı kurulumu, bir lazer ışınının küçük, çapraz sapmalarına karşı oldukça hassastır ve topla ilişkili şok dalgalarını tespit etmek için bir araç sağlar. Başlamak için, fotoğraf alıcılarını ve lazer modülünü 15 voltluk bir akım sınırlı güç kaynağına ve lazer güç kaynağına bağlayarak güçlendirin.

Ardından, BNC kablolarını kullanarak fotoğraf alıcılarını osiloskopun iki kanalına bağlayın. Optik teşhis kurulumu için, lazeri fabrikasyon topa dik olarak, ilk ışın borunun içindeki akrilik pencerelerden geçecek ve ikincisi top çıkışının hemen dışına yerleştirin. Fotoğraf alıcısı sensörünün yarısının üzerine siyah elektrik bandı yerleştirerek bıçak ucu darbe algılama kurulumu oluşturun.

Kırpmayı önlemek için, bıçak kenarındaki kiriş konumunu, taban çizgisi voltajı maksimumun yaklaşık %50'si olacak şekilde ayarlayın. Ardından, 20 milyon veri noktası toplamak için osiloskoptaki ayarları yapın. Veri toplama hızını 500 megahertz olarak ayarlamak için yatay ölçek düğmesini kullanın.

Fotoğraf alıcısından alınan ayarlanan taban çizgisinin biraz altındaki bir voltaja takılmak için tetik düğmesini çevirin. PPC'yi ateşlemeden önce, kulak ve göz koruması kullanın. Topun çıkışına bir pinpon topu yerleştirin ve boru girişinin yakınındaki vakum bağlantısına çarpana kadar topun ucuna hafifçe üfleyin.

Topun çıkış flanşını ve akrilik kapağını iki parça kare bant kullanarak kapatın. Lazer ışınının bıçak kenarında ortalandığından, tetiğin doğru şekilde yerleştirildiğinden ve yakalama kabının güvenli olduğundan emin olun. Boruyu iki Torr'dan daha düşük bir mutlak basınca tahliye etmek için vakum pompasını açın.

Yeterli bir vakuma ulaşıldığında, girişteki bandı delmek için geniş başlı bir uç kullanın. Ateşledikten sonra, vakum pompasını kapatın ve kalan bandı çıkış flanşından ve akrilik kapaktan çıkarın. Süpersonik PPC'yi ateşlemek için, sürücü borusunu hava kompresörüne bağlayan valfi kapatın ve hava kompresörü tankını doldurun.

Daha önce gösterildiği gibi topu üfleyin. Süpersonik PPC çıkış flanşını kapattıktan sonra, iki lastik contanın arasına ince bir önceden kesilmiş polyester diyafram yerleştirin ve bunları topun sürücüsü ve tahrikli bölümler arasına yerleştirin. Dört kam kelepçesi kullanarak iki bölümü bağlayın.

Borudaki basınç azaldıktan sonra, hava kompresöründen gelen basıncı sürücü borusuna bırakarak diyafram kopana ve sürücü borusu içindeki basınçlı hava tahliye edilen tahrik borusunu doldurana kadar basıncın artmasını sağlayın. Süpersonik PPC ateşlemesinden sonra, hava kompresörünü ve vakum pompasını kapatın. Yırtılmış polyester diyaframı ve bandı toptan çıkarın.

Top ateşleme süreci boyunca yansıyan yayılan şok dalgası, zamana göre voltajdaki bir değişiklikle temsil edildi. Pozitif veya negatif bir başak, sinyaldeki şok dalgasının yönünü gösterir ve hız, kirişi kesen top tarafından üretilen kare darbe genişliği üzerinden hesaplanır. Top çıkışının yakınındaki top hızını otomatik olarak hesaplamak ve görüntülemek için borunun içini geçen ışından gelen sinyali işlemek için bir mikroişlemci kullanıldı.

Osiloskop izleri, süpersonik PPC'nin çift kanallı ateşlenmesini gösterdi. Üst iz, çıkışın yakınında, topun içinden geçen kirişi temsil eder. Oysa alt iz, toptan çıktıktan sonra pinpon topu yolunu geçen kirişe karşılık gelir.

Bir kesme sinyali, topun geçtiğini ve her bir kirişi engellediğini gösterdi. Mach sayısına karşı basınç farkı grafiği, 0.001 ve 0.002 inç kalınlığındaki diyaframların, pinpon topunu süpersonik hıza hızlandırmak için yeterli basınç farkında koptuğunu ortaya koydu. Top hızı, 0.002 inç kalınlığında bir diyaframla Mach 1.3'ten sürekli olarak daha yüksekti.

Sunulan süpersonik ping pong topu ve optik teşhis, hem bir gösteri cihazı hem de takip eden laboratuvar deneyleri için bir aparat olarak topun değerini artıracaktır.