專利名稱：一種新型拉伸法楊氏模量測量儀器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測量裝置，尤其涉及一種新型拉伸法楊氏模量測量儀器。
背景技術：
目前大學物理實驗室中金屬絲楊式模量測量系統(tǒng)主要由支架、水平儀、夾頭、砝碼托、鋼絲、光杠桿、砝碼、望眼鏡及發(fā)光標尺系統(tǒng)組成。楊氏模量的測量難點在如何將材料因外力的改變而導致的形變量測量出來，老式的楊氏模量測量系統(tǒng)通過在砝碼托上加減砝碼來改變鋼絲所受到的力從而改變光杠桿的仰角變化，進而引起從望眼鏡中觀察到的發(fā)光標尺數(shù)據變化來達到將鋼絲的微小變化放大從而進行測量的目的，這樣讀出來的數(shù)據精確度不高。由于目前的測量·過程中主要通過砝碼對待測鋼絲進行拉伸，這樣當每加一次砝碼后，待測鋼絲的下端就會產生擾動，從而造成系統(tǒng)會因受力發(fā)生變化導致觀測數(shù)據發(fā)生長時間微小的變化造成讀數(shù)困難，在通過望眼鏡讀數(shù)據時人眼相對望眼鏡目鏡相對位置的上下微小改變也會造成相應的讀數(shù)誤差。并且因為砝碼質量固定，這樣在整個測量過程中，待測鋼絲所受到的力是間斷的，使得導致數(shù)據不能連續(xù)測量，也不利于準確測量出待測鋼絲的楊氏模量。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技龍存在的上述不足，本發(fā)明的目的就在于提供一種新型拉伸法楊氏模量測量儀器，該測量儀器能夠克服現(xiàn)有測量系統(tǒng)由于人眼相對位置的改變造成的測量困難，并能夠克服因為鋼絲受力改變導致的擾動及人眼位置造成的讀數(shù)影響，同時能夠提高楊氏模量的測量精度。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是這樣的一種新型拉伸法楊氏模量測量儀器，包括測量系統(tǒng)和讀數(shù)系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)包括第一底盤、支柱、支柱下固定板、支柱上固定板、光杠桿以及上夾頭和下夾頭，所述支柱下固定板通過兩支撐板固定在第一底盤上，所述支柱為豎直設置的兩根，兩支柱的下端與支柱下固定板固定連接，兩支柱的上端與支柱上固定板固定連接，所述上夾頭與在支柱上固定板固定，在支柱下固定板上開有能使下夾頭穿過的通孔，所述光杠桿包括反光鏡、支架和三個支腳，其中，一支腳與反光鏡相連，另兩支腳與支架固定連接，測量時，所述下夾頭位于該通孔內，與反光鏡相連的支腳置于下夾頭上表面，另外兩支腳位置于支柱下固定板上，其特征在于還包括一頂聯(lián)板、滑動聯(lián)板、拉力計、螺桿以及兩導向桿，所述頂聯(lián)板通過兩連接板與用于支撐支柱下固定板的兩支撐板相連；所述滑動聯(lián)板上開設有兩供導向桿穿過的的導向孔以及一與螺桿配合的螺孔，兩導向桿分別從兩導向孔穿過后兩端分別與頂聯(lián)板和第一底盤固定連接，該螺桿從螺孔穿過后兩端均通過轉動軸承與頂聯(lián)板和第一底盤相連；在頂聯(lián)板上方還設有一把手，所述把手與螺桿相連，通過轉動該把手能夠使螺桿轉動，從而帶動滑動聯(lián)板上下移動；所述拉力計與滑動聯(lián)板固定連接，該拉力計上端與下夾頭固定連接，通過下夾頭將拉力計與待測絲相連，從而對待測絲進行拉伸。進一步地，與所述把手相連有一傳動桿，所述傳動桿穿過頂聯(lián)板后與一主動齒輪相連，在螺桿的上部還固定有一與主動齒輪相嚙合的從動齒輪，所述把手通過主動齒輪與從動齒輪的配合帶動螺桿轉動，該傳動桿也通過轉動軸承與頂聯(lián)板相連。進一步地，在兩導向桿與滑動聯(lián)板之間設有直線軸承，所述直線軸承與滑動聯(lián)板固定連接。能降低導向桿與滑動聯(lián)板之間的摩擦，更便于操作。進一步地，所述讀數(shù)系統(tǒng)包括第二底盤、載物板、激光器以及游標卡尺，所述載物板通過兩支撐板固定在第二底盤上，所述激光器安裝在載物板上，所述游標卡尺通過夾持裝置豎直安裝在載物板上，其靠近零刻度線的一端與夾持裝置相連。進一步地，在第一底盤和第二底盤上均設置有3個用于調節(jié)平衡的調平螺栓。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于
1.結構簡單，通過拉力計對待測絲進行加力，能夠實現(xiàn)連續(xù)測量，同時拉力計只能在豎直方向移動，避免了加力后待測絲出現(xiàn)擾動的情況，從而避免因為鋼絲受力改變產生的擾動造成的讀數(shù)影響，能夠提高楊氏模量的測量精度；
2.測量時，通過光杠桿將激光器發(fā)出的光反射到游標卡尺上，直接在游標卡尺上進行讀數(shù)，從而能夠克服現(xiàn)有測量系統(tǒng)由于人眼相對位置的改變造成的讀數(shù)困難，使讀數(shù)更加容易、準確，從而提高楊氏模量的測量精度。


圖1為本發(fā)明的測量系統(tǒng)的結構示意 圖2本發(fā)明的計數(shù)系統(tǒng)的結構示意 圖3為本發(fā)明使用時的結構示意 圖4為本法明的原理示意圖。圖中1一第一底盤,2—支柱,3—支柱下固定板，4一支柱上固定板，5—光杠桿，6—頂聯(lián)板，7—滑動聯(lián)板，8—導向桿，9一螺桿，10—把手，11 一第二底盤，12—載物板，13—激光器，14 一游標卡尺，15—夾持裝置，16—待測絲。
具體實施例方式下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例參見圖1至圖3，一種新型拉伸法楊氏模量測量儀器，包括測量系統(tǒng)和讀數(shù)系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)包括第一底盤1、支柱2、支柱下固定板3、支柱上固定板4、光杠桿5以及上夾頭和下夾頭，所述支柱下固定板3通過兩支撐板固定在第一底盤I上，所述支柱2為豎直設置的兩根，兩支柱2的下端與支柱下固定板3固定連接，兩支柱2的上端與支柱上固定板4固定連接，所述上夾頭與在支柱上固定板4固定，在支柱下固定板3上開有能使下夾頭穿過的通孔。所述光杠桿5包括反光鏡、支架和三個支腳，其中，一支腳與反光鏡相連，另兩支腳與支架固定連接，該光杠桿5為成熟的現(xiàn)有產品，測量時，所述下夾頭位于該通孔內，與反光鏡相連的支腳置于下夾頭上表面，另外兩支腳位置于支柱下固定板3上。還包括一頂聯(lián)板6、滑動聯(lián)板7、拉力計、螺桿9以及兩導向桿8，所述頂聯(lián)板6通過兩連接板與用于支撐支柱下固定板3的兩支撐板相連；所述滑動聯(lián)板7上開設有兩供導向桿8穿過的的導向孔以及一與螺桿9配合的螺孔，兩導向桿8分別從兩導向孔穿過后兩端分別與頂聯(lián)板6和第一底盤I固定連接，該螺桿9從螺孔穿過后兩端均通過轉動軸承與頂聯(lián)板6和第一底盤I相連；在頂聯(lián)板6上方還設有一把手10，所述把手10與螺桿9相連，通過轉動該把手10能夠使螺桿9轉動，從而帶動滑動聯(lián)板7上下移動；所述拉力計與滑動聯(lián)板7固定連接，該拉力計上端與下夾頭固定連接，通過下夾頭將拉力計與待測絲16相連，從而對待測絲16進行拉伸。在兩導向桿8與滑動聯(lián)板7之間設有直線軸承，所述直線軸承與滑動聯(lián)板7固定連接，這樣能降低導向桿8與滑動聯(lián)板7之間的摩擦，更便于操作。所述讀數(shù)系統(tǒng)包括第二底盤11、載物板12、激光器13以及游標卡尺14，所述載物板12通過兩支撐板固定在第二底盤11上，所述激光器13安裝在載物板12上，所述游標卡尺14通過夾持裝置15豎直安裝在載物板12上，其靠近零刻度線的一端與夾持裝置15相連。安裝時，所述游標卡尺14可位于背離激光器13光束的一側，這樣不會對激光器13發(fā)出的光束造成影響；該游標卡尺14也可安裝于與激光器13光束相同的一側,并且在夾持裝置15上開始供光束穿過的通孔，這樣即使反光鏡偏轉角度很小，也能是反射光束射向游標卡尺14，能夠進一步提高測量的精確度。具體實施時，與所述把手10相連有一傳動桿，所述傳動桿穿過頂聯(lián)板6后與一主動齒輪相連，在螺桿9的上部還固定有一與主動齒輪相嚙合的從動齒輪，所述把手10通過主動齒輪與從動齒輪的配合帶動螺桿9轉動,該傳動桿也通過轉動軸承與頂聯(lián)板6相連。這樣制作更方便，并且便于操作。第一底盤I和第二底盤11上均固定有用于固定支撐板的安裝板；在第一底盤I和第二底盤11上均設置有3個調平螺栓；用于調節(jié)測量系統(tǒng)和讀數(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定狀況，使調節(jié)測量系統(tǒng)和讀數(shù)系統(tǒng)始終處于水平位置，從而提高測量的精準度。1、工作過程
測量時，首先將待測絲的上端與上夾頭固定，其下端穿與下夾頭固定，同時使下夾頭位于支柱下固定板上的通孔內，并將光杠桿中與反光鏡相連的支腳置于下夾頭上表面；然后調整讀數(shù)系統(tǒng)和測量系統(tǒng)的位置，使讀數(shù)系統(tǒng)的激光器發(fā)出的光束經光杠桿的反光鏡反射后的光束能夠射向游標卡尺。這樣通過轉動把手帶動螺桿轉動，通過螺桿帶動滑動聯(lián)板上下移動，由于拉力計與滑動聯(lián)板固定連接，從而能夠使拉力計與滑動聯(lián)板同步進行上下移動。當在待測絲被拉伸狀態(tài)下，通過上下移動拉力計，使得下夾頭隨拉力計上下移動，從而使待測絲長度發(fā)生改變；由于光杠桿中與反光鏡相連的支腳置于下夾頭上表面，當下夾頭上下移動時，該支腳也隨之上下移動，從而使光杠桿的反光鏡仰角發(fā)生變化；此時，入射到反光鏡上的激光束的入射角發(fā)生變化，使得反射到游標卡尺上的激光束的反射角發(fā)生相應變化。通過游標卡尺對反射到游標卡尺上形成的光點位置進行讀數(shù)，能夠使讀出的數(shù)據更加精確，從而能夠更精確的測量出待測絲的長度變化量，從而計算出待測絲的楊氏模量；并且該系統(tǒng)通過拉力計對待測絲進行加力，能夠實現(xiàn)連續(xù)測量，同時拉力計只能在豎直方向緩慢移動，避免了加力后待測絲出現(xiàn)擾動的情況，從而避免因為鋼絲受力改變產生的擾動造成的讀數(shù)影響，能夠進一步提高楊氏模量的測量精度。2、工作原理
物體楊氏模量就是它受到的應力與其應變的比值。應力是指物體在單位截面積上所受到的力A/兒應變是指物體在外力作用下單位原長度發(fā)生的伸長量/Z。物體楊氏模量公式
權利要求
1.一種新型拉伸法楊氏模量測量儀器，包括測量系統(tǒng)和讀數(shù)系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)包括第一底盤、支柱、支柱下固定板、支柱上固定板、光杠桿以及上夾頭和下夾頭，所述支柱下固定板通過兩支撐板固定在第一底盤上，所述支柱為豎直設置的兩根，兩支柱的下端與支柱下固定板固定連接，兩支柱的上端與支柱上固定板固定連接，所述上夾頭與在支柱上固定板固定，在支柱下固定板上開有能使下夾頭穿過的通孔，所述光杠桿包括反光鏡、支架和三個支腳，其中，一支腳與反光鏡相連，另兩支腳與支架固定連接，測量時，所述下夾頭位于該通孔內，與反光鏡相連的支腳置于下夾頭上表面，該光杠桿的另外兩支腳位置于支柱下固定板上，其特征在于還包括一頂聯(lián)板、滑動聯(lián)板、拉力計、螺桿以及兩導向桿，所述頂聯(lián)板通過兩連接板與用于支撐支柱下固定板的兩支撐板相連；所述滑動聯(lián)板上開設有兩供導向桿穿過的的導向孔以及一與螺桿配合的螺孔，兩導向桿分別從兩導向孔穿過后兩端分別與頂聯(lián)板和第一底盤固定連接，該螺桿從螺孔穿過后兩端均通過轉動軸承與頂聯(lián)板和第一底盤相連；在頂聯(lián)板上方還設有一把手，所述把手與螺桿相連，通過轉動該把手能夠使螺桿轉動，從而帶動滑動聯(lián)板上下移動；所述拉力計與滑動聯(lián)板固定連接，該拉力計上端與下夾頭固定連接，通過下夾頭將拉力計與待測絲相連，從而對待測絲進行拉伸。
2.根據權利要求1所述的一種新型拉伸法楊氏模量測量儀器，其特征在于與所述把手相連有一傳動桿，所述傳動桿穿過頂聯(lián)板后與一主動齒輪相連，在螺桿的上部還固定有一與主動齒輪相嚙合的從動齒輪，所述把手通過主動齒輪與從動齒輪的配合帶動螺桿轉動，該傳動桿也通過轉動軸承與頂聯(lián)板相連。
3.根據權利要求1或2所述的一種新型拉伸法楊氏模量測量儀器，其特征在于在兩導向桿與滑動聯(lián)板之間設有直線軸承，所述直線軸承與滑動聯(lián)板固定連接。
4.根據權利要求3所述的一種新型拉伸法楊氏模量測量儀器，其特征在于所述讀數(shù)系統(tǒng)包括第二底盤、載物板、激光器以及游標卡尺，所述載物板通過兩支撐板固定在第二底盤上，所述激光器安裝在載物板上，所述游標卡尺通過夾持裝置豎直安裝在載物板上，其靠近零刻度線的一端與夾持裝置相連。
5.根據權利要求4所述的一種新型拉伸法楊氏模量測量儀器，其特征在于在第一底盤和第二底盤上均設置有3個用于調節(jié)平衡的調平螺栓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型拉伸法楊氏模量測量儀器，包括測量系統(tǒng)和讀數(shù)系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)包括第一底盤、支柱、支柱下固定板、支柱上固定板、光杠桿以及上夾頭和下夾頭，還包括一頂聯(lián)板、滑動聯(lián)板、拉力計、螺桿以及兩導向桿，所述頂聯(lián)板通過兩連接板與用于支撐支柱下固定板的兩支撐板相連；在頂聯(lián)板上方還設有一把手；所述拉力計與滑動聯(lián)板固定連接，該拉力計上端與下夾頭固定連接。本發(fā)明能夠克服現(xiàn)有測量系統(tǒng)由于人眼相對位置的改變造成的測量困難，并能夠克服因為鋼絲受力改變導致的擾動及人眼位置造成的讀數(shù)影響，同時能夠提高楊氏模量的測量精度。
文檔編號G01N3/06GK103033420SQ20121054728
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權日2012年12月17日
發(fā)明者蒲利春, 彭川黔, 張鋒, 廖飛 申請人:重慶理工大學