一种基于非平行板电容器的杨氏模量测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于非平行板电容器的杨氏模量测量装置，包括螺旋测微计、固定支架和电容器，电容器包括上极板、中极板和下极板，螺旋测微计的测砧的端面与电容器的上极板连接，螺旋测微计的测微螺杆的端面与电容器的下极板连接；固定支架用于固定螺旋测微计；电容器的中极板的中心位置处设有转轴，中极板可绕转轴的第一端转动，转轴的第二端固定；中极板的一端用于与钢线的底端连接。转轴设置于中极板的中心处，在中极板与钢丝连接之前，中极板可通过自身重力保持平衡，以免在实验开始之前中极板发生偏转，使实验过程中得到的中极板的转动角度更加精确，提高了测量精确度，降低了系统误差。

A young modulus measuring device based on non parallel plate capacitor

The utility model discloses a Young's modulus measuring device based on a non-parallel plate capacitor, which comprises a spiral micrometer, a fixed support and a capacitor. The capacitor comprises an upper plate, a middle plate and a lower plate. The end face of the anvil of the spiral micrometer is connected with the upper plate of the capacitor, and the end face of the measuring screw of the spiral micrometer is connected with the end face of the capacitor. The lower pole plate of the capacitor is connected; the fixed support is used for fixing the spiral micrometer; the central position of the middle pole plate of the capacitor is provided with a rotating shaft; the middle pole plate can rotate around the first end of the rotating shaft, and the second end of the rotating shaft is fixed; one end of the middle pole plate is used for connecting with the bottom end of the steel wire. The rotating shaft is set at the center of the plate. Before the plate is connected with the steel wire, the plate can keep balance by its own gravity, so as to avoid deflection of the plate before the beginning of the experiment.

【技术实现步骤摘要】
一种基于非平行板电容器的杨氏模量测量装置
本技术实施例涉及力学实验领域，特别是涉及一种基于非平行板电容器的杨氏模量测量装置。
技术介绍
杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。目前，大致有拉伸法、梁弯曲法、振动法、内耗法以及光纤位移传感器、莫尔条纹、电涡流传感器和波动传递技术(微波或超声波)等实验技术和方法测量杨氏模量。但是目前存在的测量杨氏弹性模量的方法中，声频共振法，声速法、脉冲激振法等成本较高，且操作不方便，而传统的拉伸法、梁弯曲法、振动法、内耗法等又有误差加大，灵敏度不高的缺点。现有技术中基于非平行板电容器的杨氏模量测量装置如图1所示，杨氏模量的计算关系式为其中，F为钢丝所受力的大小，L为钢丝原长，S为钢丝的横截面积，D为钢丝的底端与转轴之间的距离，θ为电容的中极板与水平面的夹角，也即中极板转动的角度，该θ可以通过测量电容器的电容值计算得出。由杨氏模量的计算关系式可知，杨氏模量的大小与θ成反比，由于现有技术中的、基于非平行板电容器的杨氏模量测量装置中的转轴设置于中极板的一端，在钢丝与中极板连接之前，极板会因自身重力和转轴摩擦力不平衡而发生一定程度的偏转，也即中极板的初始转动角度不为零，当将钢丝与转动极板连接后，转动极板在钢丝形变的过程中发生转动，并最终转动θ角度。由于转动角度θ不仅是由钢丝形变产生的，还有一部分是由极板自身重力产生的，所有通过该转动角度计算得到的钢丝伸长量偏大，进而导致利用该装置测量得到的杨氏模量偏小，使整个测量装置的测量精确度降低，系统误差较大。鉴于此，如何提供一种解决上述技术问题的杨氏模量测量装置成为本领域技术人员目前需要解决的问题。
技术实现思路
本技术实施例的目的是提供一种基于非平行板电容器的杨氏模量测量装置，在使用过程中得到的中极板的转动角度更加精确，提高了测量精确度，降低了系统误差。为解决上述技术问题，本技术实施例提供了一种基于非平行板电容器的杨氏模量测量装置，包括螺旋测微计、固定支架和电容器，所述电容器包括上极板、中极板和下极板，所述螺旋测微计的测砧的端面与所述电容器的上极板连接，所述螺旋测微计的测微螺杆的端面与所述电容器的下极板连接；所述固定支架用于固定所述螺旋测微计；所述电容器的中极板的中心位置处设有转轴，所述中极板可绕所述转轴的第一端转动，所述转轴的第二端固定；所述中极板的一端用于与钢线的底端连接。可选的，所述中极板包括第一子极板、第一绝缘连接部件和第二子极板，所述第一子极板通过所述第一绝缘连接部件与所述第二子极板连接；所述第一子极板和所述第二子极板的长度相等；所述转轴的第一端与所述第一绝缘连接部件连接。可选的，所述上极板包括第三子极板、第二绝缘连接部件和第四子极板，所述第三子极板通过所述第二绝缘连接部件与所述第四子极板连接；所述第三子极板和所述第四子极板的长度相等所述下极板包括第五子极板、第三绝缘连接部件和第六子极板，所述第五子极板通过所述第三绝缘连接部件与所述第六子极板连接；所述第五子极板和所述第六子极板的长度相等；所述第二绝缘连接部件、所述第三绝缘连接部件和所述第一绝缘连接部件的大小相等、形状相同。可选的，所述第一绝缘连接部件、所述第二绝缘连接部件和所述第三绝缘连接部件均为绝缘刚性连接部件。可选的，所述第一绝缘连接部件的长度不大于所述第一子极板和所述第二子极板的长度之和的5％。可选的，所述上极板、所述中极板和所述下极板的上表面和下表面均为正方形。本技术实施例提供了一种基于非平行板电容器的杨氏模量测量装置，包括螺旋测微计、固定支架和电容器，电容器包括上极板、中极板和下极板，螺旋测微计的测砧的端面与电容器的上极板连接，螺旋测微计的测微螺杆的端面与电容器的下极板连接；固定支架用于固定螺旋测微计；电容器的中极板的中心位置处设有转轴，中极板可绕转轴的第一端转动，转轴的第二端固定；中极板的一端用于与钢线的底端连接；上极板、下极板和中极板的大小相等、形状相同。可见，本申请中的转轴设置于中极板的中心处，在中极板与钢丝连接之前，中极板可通过自身重力保持平衡，以避免在实验开始之前中极板发生偏转，使实验过程中计算得到的中极板的转动角度更加精确，从而使计算得到的钢丝伸长量更加精确，进而使计算得到的杨氏模量更加精确。本申请在使用过程中提高了测量精确度，降低了系统误差。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有的一种基于非平行板电容器的杨氏模量测量装置的结构示意图；图2为本技术实施例提供的一种基于非平行板电容器的杨氏模量测量装置的结构示意图；图3为本技术实施例提供的另一种基于非平行板电容器的杨氏模量测量装置的结构示意图；图4为一种非平行板电容器的结构示意图。上图2和3中：螺旋测微计—1、固定支架—2、上极板—31、中极板—32、下极板—33、转轴—4第三子极板—311、第二绝缘连接部件—312、第四子极板—313、第一子极板—321、第一绝缘连接部件—322、第二子极板—323、第五子极板—331、第三绝缘连接部件—332、第六子极板—333。具体实施方式本技术实施例提供了一种基于非平行板电容器的杨氏模量测量装置，在使用过程中得到的中极板的转动角度更加精确，提高了测量精确度，降低了系统误差。为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参照图2，图2为本技术实施例提供的一种基于非平行板电容器的杨氏模量测量装置的结构示意图。该杨氏模量测量装置，包括螺旋测微计1、固定支架2和电容器，电容器包括上极板31、中极板32和下极板33，螺旋测微计1的测砧的端面与电容器的上极板31连接，螺旋测微计1的测微螺杆端面与电容器的下极板33连接；固定支架2用于固定所述螺旋测微计1；电容器的中极板32的中心位置处设有转轴4，中极板32可绕转轴4的第一端转动，转轴4的第二端固定；中极板32的一端用于与钢线的底端连接。需要说明的是，本申请中的电容器的各个极板均为矩形金属板，各个极板的大小相等，也即本申请中的上极板31、下极板33和中极板32的大小相等、形状相同。螺旋测微计1的测砧的端面与电容器的上极板31连接，具体可以将上极板31的上表面可拆卸的连接在测砧的端面上，螺旋测微计1的测微螺杆的端面与电容器的下极板33连接，具体可以将下极板33的下表面可拆卸的连接在测微螺杆的端面上，并通过固定支架2固定螺旋测微计1，以便固定上下极板33的相对位置。本申请中将转轴4设置于中极板32的中心位置处，并且转轴4的第二端固定，以便固定转轴4的位置。在采用本技术实施例中所提的装置测量杨氏模量时，首先在钢丝下的砝码盘上放置砝码，使钢丝保持拉直状态即可，此时钢丝的伸长量即为原本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于非平行板电容器的杨氏模量测量装置，其特征在于，包括螺旋测微计、固定支架和电容器，所述电容器包括上极板、中极板和下极板，所述螺旋测微计的测砧的端面与所述电容器的上极板连接，所述螺旋测微计的测微螺杆的端面与所述电容器的下极板连接；所述固定支架用于固定所述螺旋测微计；所述电容器的中极板的中心位置处设有转轴，所述中极板可绕所述转轴的第一端转动，所述转轴的第二端固定；所述中极板的一端用于与钢线的底端连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于非平行板电容器的杨氏模量测量装置，其特征在于，包括螺旋测微计、固定支架和电容器，所述电容器包括上极板、中极板和下极板，所述螺旋测微计的测砧的端面与所述电容器的上极板连接，所述螺旋测微计的测微螺杆的端面与所述电容器的下极板连接；所述固定支架用于固定所述螺旋测微计；所述电容器的中极板的中心位置处设有转轴，所述中极板可绕所述转轴的第一端转动，所述转轴的第二端固定；所述中极板的一端用于与钢线的底端连接。2.根据权利要求1所述的基于非平行板电容器的杨氏模量测量装置，其特征在于，所述中极板包括第一子极板、第一绝缘连接部件和第二子极板，所述第一子极板通过所述第一绝缘连接部件与所述第二子极板连接；所述第一子极板和所述第二子极板的长度相等；所述转轴的第一端与所述第一绝缘连接部件连接。3.根据权利要求2所述的基于非平行板电容器的杨氏模量测量装置，其特征在于，所述上极板包括第三子极板、第二绝缘连接部件和第四子极...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐子彦，牛绿茵，冷文秀，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：新型
国别省市：北京,11