金属丝杨氏模量测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于物理实验用测量设备技术领域，具体涉及一种金属丝杨氏模量测量装置。包括实验架，实验架顶部和中部分别设有两横板，待测金属丝固定于顶部横板上，待测金属丝的中部与亚克力板相连接固定，底端连接托盘，托盘上放置砝码；实验架的中部横板上通过轴承垂直固定有两垂直导轨，两导轨各通过一个直线轴承滑块与亚克力板连接，指示光栅固定在亚克力板上。本装置在拉伸法测量杨氏模量仪器的基础上改进的测量装置，既保留传统拉伸法简单有效的优点，同时克服其效率低，精确度低的缺陷，实现杨氏模量的快速准确测量，可以同现有实验仪器相结合，运用到实验教学中，且该仪器装置简单、易于搭建，实验过程安全、操作简单方便。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于物理实验用测量设备
，具体涉及一种金属丝杨氏模量测量装置。
技术介绍
微小长度的确定及位移的精确测量在高精度检测、机械加工和其他领域有着非常重要的应用。现有杨氏模量测量装置主要有如下几种：(1)YMC-2型杨氏模量测量仪测量方法为拉伸法。利用高倍显微镜直接读取拉伸长度。虽然具有简单易操作的特点，但肉眼读数误差较大。(2)HA-XN-YM-III型杨氏模量测量仪测量方法为横梁弯曲法。仪器特点是待测金属薄板只需受较小的力即可产生较大的形变。仪器体积小重量轻，测量结果准确度高，实际测量误差小于3％。缺陷是是数据获取与计算过程复杂繁琐，声音很大。(3)FH2729动态杨氏模量测定仪测量方法为动态法悬挂测量。FH2729动态杨氏模量实验仪既能用正弦波激励产生共振信号，还能用窄脉冲产生广谱频率信号(动态法)来测量黄铜棒，铁棒和铝棒的杨氏模量。通过测量受迫共振频率和自由共振频率，可以了解材料的其它特征。但悬挂测量中悬丝与试样棒的耦合情况直接影响实验结果，观察示波器读数也会造成一定误差。(4)DCY-3型动态杨氏模量测定仪测量方法为动态支撑法。该方法测定的温度范围极广，从液氮温度-室温--1000℃-2600℃内均可。设备简单，易于操作。但仪器发出声音大。莫尔现象是一个发生在两个或多个具有重复性结构的图案重叠区域的现象，在重叠区域会出现明暗相间、清晰可见而在源图案中并不存在的条纹，这些条纹被称为莫尔条纹。莫尔条纹对微小移动距离非常敏感，当两个光栅位置之间发生微小的移动时，都会使得莫尔条纹发生比较大的变化。因此，可以根据莫尔条纹发生的变化来判断或测量光栅之间位置的变化，基于其位移放大原理研制出来的光栅尺等测量设备也已广泛应用于社会的方方面面。但将莫尔条纹移动距离与光栅移动距离之间的线性关系对金属丝杨氏模量进行的测量的装置还未见到。
技术实现思路
本技术解决的技术问题是，现有拉伸法测量杨氏模量的实验(利用光杠杆原理设计的实验装置)中，整个实验装置所占的空间大，调节难度大，观察费眼，眼睛很容易疲劳。目前市场上存在的部分杨氏模量测量仪器精密度较高，从而价格较高，不易维护，很难应用于生产实践领域；另一部分仪器精密度低，但操作复杂，重复机械性劳动量大，测量精确度和效率十分低下。为了解决上述问题，本仪器是在拉伸法测量杨氏模量仪器的基础上改进的测量装置，既保留传统拉伸法简单有效的优点，同时克服其效率低，精确度低的缺陷，实现杨氏模量的快速准确测量，可以同现有实验仪器相结合，运用到实验教学中，且该仪器装置简单、易于搭建，实验过程安全、操作简单方便。为实现上述目的，本技术采用如下的技术方案，金属丝杨氏模量测量装置，包括实验架，实验架顶部和中部分别设有两横板，底部设有底座，待测金属丝固定于顶部横板上，待测金属丝的中部与亚克力板相连接固定，待测金属丝的底端连接托盘，托盘上放置砝码，这种设计可以保证当待测金属丝发生形变时，带动亚克力板发生微小位移，再使得与之相固定的指示光栅能够在铅直方向产生同样的微小位移；实验架的中部横板上通过轴承垂直固定有两垂直导轨，两导轨各通过一个直线轴承滑块与亚克力板连接，指示光栅固定在亚克力板上，导轨的使用可以减小在整个运动过程中的横向运动框量及摩擦阻力。参考光栅固定于角度转盘上，角度转盘放置在与中部横板同一水平线的实验台上，从观察方向看，参考光栅与指示光栅相重叠，角度转盘可垂直转动；实验所用参考光栅固定于角度转盘上，在实验过程中，可以通过转动转盘来改变两光栅栅线夹角。观察目镜一侧对准CCD摄像头，CCD摄像头通过连接线与显示屏连接，为了使看到的图像更清晰和方便测量，观察用CCD摄像头扫描目镜中的像，最后通过显示屏直接观察被放大的莫尔条纹；观察目镜另一侧依次对准参考光栅、指示光栅。进一步的，实验架的顶部和中部横板通过螺栓连接件与竖杆可活动连接，可以调节横板的位置。进一步的，角度转盘的圆周上设有刻度。用于直接读出指示光栅7和参考光栅8两光栅栅线夹角。具体操作过程如下：实验时，将实验架放置在合适位置，调整中部横板的位置，使之与实验平台平行相接，然后调整角度转盘和观察目镜的位置，使之位于同一水平直线上，从观察方向看，参考光栅与指示光栅相重叠；然后调整角度转盘的角度至合适位置，通过添加砝码来促进金属丝形变，通过屏幕观察被放大的莫尔条纹，通过换算实现杨氏模量的快速准确测量。本技术的优点在于：1.光栅栅线夹角与莫尔条纹的条纹放大倍数密切相关；但对于同样的金属丝形变量，莫尔条纹移动的条纹个数却与光栅栅线夹角无关。2.由于放大倍数不仅与光栅常数有关，还与光栅的夹角也有关系，实验中可以根据需要调节夹角来改变仪器的放大倍数，实现不同的测量要求。3.该仪器装置简单、易于搭建，实验过程安全、操作简单方便，易于观察。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1是本技术的指示光栅部分结构示意图；图2是本技术的参考光栅部分结构示意图；图3是本技术的读数部分结构示意图。图中，实验架1，待测金属丝2，亚克力板3，托盘4，导轨5，直线轴承滑块6，指示光栅7，参考光栅8，角度转盘9，观察目镜10，CCD摄像头11，显示屏12。具体实施方式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作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。实施例1：金属丝杨氏模量测量装置，包括实验架1，实验架1顶部和中部分别设有两横板，底部设有底座，待测金属丝2固定于顶部横板上，待测金属丝2的中部与亚克力板3相连接固定，待测金属丝2的底端连接托盘4，托盘4上放置砝码，这种设计可以保证当待测金属丝发生形变时，带动亚克力板3发生微小位移，再使得与之相固定的指示光栅能够在铅直方向产生同样的微小位移；实验架1的中部横板上通过轴承垂直固定有两垂直导轨5，两导轨5各通过一个直线轴承滑块6与亚克力板3连接，指示光栅7固定在亚克力板3上，导轨的使用可以减小在整个运动过程中的横向运动框量及摩擦阻力。参考光栅8固定于角度转盘9上，角度转盘9放置在与中部横板同一水平线的实验台上，从观察方向看，参考光栅8与指示光栅7相重叠，角度转盘9可垂直转动；实验所用参考光栅固定于角度转盘上，在实验过程中，可以通过转动转盘来改变两光栅栅线夹角。观察目镜10一侧对准CCD摄像头11，CCD摄像头11通过连接线与显示屏12连接，为了使看到的图像更清晰和方便测量，观察用CCD摄像头扫描目镜中的像，最后通过显示屏直接观察被放大的莫尔条纹；观察目镜10另一侧依次对准参考光栅8、指示光栅7，防止因亚克力板的厚度所带来的实验误差。具体操作过程如下：实验时，将实验架放置在合适位置，调整中部横板的位置，使之与实验平台平行相接，然后调整角度转盘和观察目镜的位置，使之位于同一水平直线上，从观察方向看，参考光栅8与指示光栅7相重叠；然后调整角度转盘的角度至合适位置，通过添本文档来自技高网...

【技术保护点】
金属丝杨氏模量测量装置，其特征在于：包括实验架，实验架顶部和中部分别设有两横板，底部设有底座，待测金属丝固定于顶部横板上，待测金属丝的中部与亚克力板相连接固定，待测金属丝的底端连接托盘，托盘上放置砝码；实验架的中部横板上通过轴承垂直固定有两垂直导轨，两导轨各通过一个直线轴承滑块与亚克力板连接，指示光栅固定在亚克力板上；参考光栅固定于角度转盘上，角度转盘放置在与中部横板同一水平线的实验台上，从观察方向看，参考光栅与指示光栅相重叠，角度转盘可垂直转动；观察目镜一侧对准CCD摄像头，CCD摄像头通过连接线与显示屏连接；观察目镜另一侧依次对准参考光栅、指示光栅。

【技术特征摘要】
1.金属丝杨氏模量测量装置，其特征在于：包括实验架，实验架顶部和中部分别设有两横板，底部设有底座，待测金属丝固定于顶部横板上，待测金属丝的中部与亚克力板相连接固定，待测金属丝的底端连接托盘，托盘上放置砝码；实验架的中部横板上通过轴承垂直固定有两垂直导轨，两导轨各通过一个直线轴承滑块与亚克力板连接，指示光栅固定在亚克力板上；参考光栅固定于角度转盘上，角度转盘放置在与中部横板同一水...

【专利技术属性】
技术研发人员：隗群梅，孟德迎，郝天雨，
申请(专利权)人：隗群梅，
类型：新型
国别省市：山东;37