一种利用数字激光散斑法测量杨氏弹性模量的实验系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种利用数字激光散斑法测量杨氏弹性模量的实验系统；其特征在于，包括测量系统和定标系统；所述测量系统包括被测材料、支架、砝码、散射物、激光器、摄像头、图像采集处理装置和稳定装置；所述定标系统为带有散射物屏和测微头的二维滑座；激光散斑可以自由空间传播或成像的方式产生，数字激光散斑具有广泛的应用和前景，本实用新型专利技术利用数字激光散斑测量散射体位移的光路和方法，并给出了相关算法；随后设计了采用数字激光散斑测量杨氏弹性模量的实验系统，并给出了定标和测量方法。利用本实用新型专利技术，测量了钢丝的杨氏弹性模量测量精度较高，可以测量微米量级的微小变化量，具有非接触、结构简单、调整方便等优点。

An experimental system for measuring Young's modulus of elasticity by using digital laser speckle method

The utility model discloses a using digital laser speckle method for measuring Young's modulus of elasticity experiment system; characterized, including measurement system and calibration system; the measuring system including the material to be measured, support, weight, scattering, laser, camera, image acquisition processing device and the device stability; the calibration system for a two-dimensional scattering screen and a micrometer head slide; laser speckle can produce free space propagation or imaging, digital laser speckle has a wide range of applications and prospects, the utility model has the advantages of using digital laser speckle method and optical spot measurement of scattering displacement, and the corresponding algorithm; then the design of the experimental system of digital laser speckle measurement of Young's elastic modulus, and gives the calibration and measurement method. By using the utility model, the young's modulus of steel wire is measured with high accuracy, and it can measure tiny change amount of micron scale. It has the advantages of non-contact, simple structure, convenient adjustment and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种利用数字激光散斑法测量杨氏弹性模量的实验系统
本技术涉及光学实验领域，具体是一种利用数字激光散斑法测量杨氏弹性模量的实验系统。
技术介绍
杨氏弹性模量是反映材料抵抗形变能力的重要物理量，在桥梁、建筑、汽车等工程技术中，杨氏弹性模量的测量都非常重要。测量杨氏弹性模量的方法很多，最常见的是镜尺组结合光杠杆进行测量，这种方法调整较为困难，间接测量量较多，容易引起较大的误差。人们在实验研究中，还提出了利用激光杠杆、电容器、洛埃镜、迈克尔逊干涉仪、劈尖干涉、CCD图像传感器、差动变压器、读数显微镜、光纤位移传感器等器件或手段测量杨氏弹性模量的方法，这些方法在测量精度、系统复杂性、操作方便性及成本等方面都有一定的优缺点。从可见光波长尺度看，一般物体表面都很粗糙，如图1中的散射屏，这种粗糙表面可以看作是由无规分布的大量面元构成。当相干光照明这样的表面时，每个面元就相当于一个衍射单元，而整个表面则相当于大量衍射单元构成的“位相光栅”。对比较粗糙的表面来说，不同衍射单元给入射光引入的附加位相之差可达2π的若干倍。经由表面上不同面元透射或反射的光振动在自由空间传播一定距离后相遇将发生干涉。由于各面元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用数字激光散斑法测量杨氏弹性模量的实验系统，其特征在于，包括测量系统和定标系统；所述测量系统包括被测材料(1)、支架(2)、砝码(3)、散射物(4)、激光器(5)、摄像头(6)、图像采集处理装置(7)和稳定装置(8)；所述支架(2)的整体结构呈矩形框架状；所述稳定装置(8)的整体结构呈板状，所述稳定装置(8)的中心位置处设有一个通孔；所述稳定装置(8)安装在支架(2)上，所述稳定装置(8)的平面两端朝向支架(2)的顶端和底端；所述被测材料(1)呈丝状或棒状，所述被测材料(1)的顶部被固定在支架(2)的顶部正中位置、中间穿过稳定装置(8)上的通孔，底部连接若干个砝码(3)；所述被测材料(1...

【技术特征摘要】
1.一种利用数字激光散斑法测量杨氏弹性模量的实验系统，其特征在于，包括测量系统和定标系统；所述测量系统包括被测材料(1)、支架(2)、砝码(3)、散射物(4)、激光器(5)、摄像头(6)、图像采集处理装置(7)和稳定装置(8)；所述支架(2)的整体结构呈矩形框架状；所述稳定装置(8)的整体结构呈板状，所述稳定装置(8)的中心位置处设有一个通孔；所述稳定装置(8)安装在支架(2)上，所述稳定装置(8)的平面两端朝向支架(2)的顶端和底端；所述被测材料(1)呈丝状或棒状，所述被测材料(1)的顶部被固定在支架(2)的顶部正中位置、中间穿过稳定装置(8)上的通孔，底部连接若干个砝码(3)；所述被测材料(1)的直径与稳定装置(8)上的通孔直径相契合；所述被测材料(1)上粘贴散射物(4)，所述散射物(4)位于支架(2)顶部和稳定装置(8)之间；所述激光器(5)发出的激光照射在散射物(4)上，形成激光散斑；所述激光器(5)与激光散斑中心处的距离为M，所述激光器(5)发出的激光与散射物...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪涛，郑雪丽，邱丽，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：新型
国别省市：重庆,50