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原文传递一种杨氏模量测定仪及测定方法

专利名称：	一种杨氏模量测定仪及测定方法
摘要：	本发明公开了一种杨氏模量测定仪及测定方法。现有的器材调节非常复杂，测量结果存在一定误差。本发明中尺读望远镜上设置有水平仪，镜头盖的中心位置设置有调整激光器。尺读望远镜上竖直设置有调整标尺，调整标尺上设置有游标，游标上设置有测定激光器、半圆形的量角板、量角指针、止动旋钮。本发明首先调整光杠杆装置，然后调节测定光路，再测量平面镜镜面到测定标尺的距离、然后测量受力下金属丝拉伸长度，利用激光器测量金属丝原长，最后计算被测金属丝的杨氏模量。本发明既可快速调节光路，又可简单精确测量金属丝原长和镜面到标尺距离，简化测量操作，节省测量时间，提高测量精度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	杭州师范大学
发明人：	姜一鑫;胡依静;张晗;车宇;丁望峰;杨旭昕;叶全林
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910446483.0
公开号：	CN110132748A
代理机构：	杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	杨舟涛
分类号：	G01N3/14(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	311121 浙江省杭州市余杭区仓前街道余杭塘路2318号
主权项：	1.一种杨氏模量测定仪，包括光杠杆装置和调整测定装置，其特征在于：所述的光杠杆装置包括光杠杆(1)、光杠杆平台(2)、光杠杆活动块(3)、光杠杆架(4)；所述的光杠杆架(4)包括光杠杆架底座(4-1)和双滑杆支杆(4-2)，双滑杆支杆(4-2)竖直固定设置在光杠杆架底座(4-1)上；双滑杆支杆(4-2)穿过光杠杆平台(2)设置，光杠杆平台(2)可沿双滑杆支杆(4-2)上下移动，并通过螺钉锁紧；光杠杆活动块(3)设置在光杠杆平台(2)内，可沿竖直方向滑动，光杠杆(1)设置在光杠杆平台(2)上；所述的光杠杆(1)包括平面镜(1-1)、平面镜安装座(1-2)和三个支脚(1-3)，平面镜(1-1)设置在平面镜安装座(1-2)上，平面镜安装座(1-2)下方设置有三个支脚(1-3)，三个支脚(1-3)呈等腰三角形分布，三个支脚(1-3)的脚尖构成的平面与平面镜(1-1)的镜面垂直，等腰三角形分布的三个支脚脚尖中的处于底角的两个支脚脚尖连线与平面镜(1-1)的镜面平行；所述的光杠杆活动块(3)顶面与光杠杆平台(2)基本一致，三个支脚(1-3)的脚尖位于同一水平平面上，其中处于顶角的支脚脚尖位于光杠杆活动块(3)顶面中心，初始状态下，平面镜(1-1)处于竖直状态；所述的调整测定装置包括支架(8)、尺读望远镜(10)、测定标尺(11)、调整激光器(13)、调整标尺(14)、测定激光器(15)、量角板(16)、量角指针(17)；所述的支架(8)包括支架底座(8-1)和支杆(8-2)，支架底座(8-1)水平设置，支杆(8-2)竖直设置，一端与支架底座(8-1)固定连接；竖直移动定位块(9)设置在支杆(8-2)上，可沿支杆(8-2)竖直方向移动，并通过螺钉锁紧；尺读望远镜(10)水平固定在竖直移动定位块(9)上，测定标尺(11)竖直固定在竖直移动定位块(9)上；水平仪(12)设置在尺读望远镜(10)上，并与望远镜视准轴平行，用于调整尺读望远镜视准轴的水平位置；调整激光器(13)固定设置在尺读望远镜(10)的镜头盖(10-1)的中心位置，其激光光路与调整尺读望远镜视准轴一致；所述的尺读望远镜(10)上设置有调整标尺(11)，调整标尺(11)竖直设置，其延伸的0刻度位于调整尺读望远镜视准轴位置；调整标尺(14)上设置有游标(14-1)，游标(14-1)可沿调整标尺(14)竖直方向移动，并通过螺钉锁紧；所述的游标(14-1)上设置有测定激光器(15)、半圆形的量角板(16)、量角指针(17)、止动旋钮(18)；测定激光器(15)和量角指针(17)位于同一直线上，测定激光器(15)光路方向与量角指针(17)的指向相反；测定激光器(15)的尾部与量角指针(17)的尾部相接，并与量角板(16)的圆心处于同一水平面上，该处设置有止动旋钮(18)；当测定激光器(15)以尾部为圆心转动时，量角指针(17)以尾部为圆心同步转动，旋转角度通过止动旋钮(18)控制。 2.利用如权利要求1所述的杨氏模量测定仪进行金属丝杨氏模量测定的方法，其特征在于该方法步骤如下： (1).调整光杠杆装置：将待测钢丝(6)的一端用夹头(5)夹紧，另一端固定光杠杆活动块(3)上，调整夹头(5)和光杠杆平台(2)位置，使钢丝拉直，并且光杠杆活动块(3)顶面与光杠杆平台(2)基本一致，三个支脚(1-3)的脚尖位于同一水平平面上，其中处于顶角的支脚脚尖位于光杠杆活动块(3)顶面中心，平面镜(1-1)处于竖直状态； (2).调节测定光路：开启调整激光器(13)，通过水平仪(12)调整尺读望远镜视准轴的水平位置，使尺读望远镜(10)保持水平，直到调整激光器(13)发射的激光通过平面镜(1-1)反射后原路返回，调节尺读望远镜焦距，即可通过尺读望远镜观察到测定标尺(11)的像； (3).测量平面镜镜面到测定标尺的距离d：开启测定激光器(15)，旋转测定激光器(15)的角度，使其发射的激光束与调整激光器(13)发射激光束汇聚于平面镜(1-1)平面上；测定激光器(15)转动时，量角指针(17)同步转动，通过量角板(16)读出转动角度α，通过调整标尺(14)读出测定激光器(15)尾部距离尺读望远镜(10)视准轴的高度h，根据三角函数得到平面镜(1-1)的镜面到测定标尺(11)的距离d，d＝h/tanα； (4).测量受力下金属丝拉伸长度ΔL：取下连同调整激光器(13)的镜头盖(10-1)，光杠杆活动块(3)下方逐次加一个砝码(7)，在尺读望远镜(10)中读计对应标尺的位置；然后将所加砝码逐次去掉，读取并记录相应读数，即被测金属丝被拉伸的长度ΔL； (5).测量金属丝原长L：移开光杠杆(1)，旋转测定激光器(15)的角度至水平状态，使其发射的激光束与量角板零刻度线对齐；将竖直移动定位块(9)下移，调整测定激光器(15)水平高度，使金属丝与光杠杆活动块相接处和激光束处于同一水平高度后；再次旋转测定激光器(15)的角度，使激光束指向金属丝与夹头相接处，读取量角板上激光束所在位置的角度β；根据三角函数关系求出金属丝原长L,即：L＝(d+b)tanβ，其中b为光杠杆常数，即三个支脚(2-3)脚尖构成等腰三角形的高； (6).计算被测金属丝的杨氏模量E：其中F为所加砝码的力，S为金属丝的横截面积，通过游标卡尺测出金属丝横截面直径D，
所属类别：	发明专利