測量彈性極小形變高精度儀器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬教學(xué)專用的彈性極小形變高精度測量儀器.在測量彈性極小形變高精度測量儀器，應(yīng)用光的反射定律中2倍角增減量的變化規(guī)律遵循指數(shù)函數(shù)f(x)＝2x次方的變化規(guī)律的技術(shù)方案，函數(shù)中x表示反射鏡的個數(shù)，反射光線的次數(shù)，放大二倍角的次數(shù)，每一平面鏡可以水平方向為軸和垂直方向為軸的兩個方向調(diào)節(jié)，反射鏡可取x＝3.4.5…32…N個，儀器測量要用計算公式：ΔX＝r/f(x)RΔY當(dāng)r＝R時、r/R＝1公式簡化為ΔX＝1/f(x)ΔY，在顯示光點的透鏡上測出ΔY是多少毫米即可知到ΔX數(shù)值，儀器精度可隨x的曾加而曾加，應(yīng)用這一新的技術(shù)方案解決了彈性形變中、10?3至10?10次方毫米及以下、或更為極小變化量均可測量，把微米、納米、皮米級及以下的變化量精準(zhǔn)的測量出來。
【專利說明】
測量彈性極小形變高精度儀器
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:本發(fā)明屬教學(xué)專用器材，特別是彈性微小形變放大、測量的專用器材。
[0002]【背景技術(shù)】:目前在教學(xué)領(lǐng)域、要看到桌面發(fā)生彈性微小形變所能用到的器材就是(圖1 )m，其演示效果是定性演示而不是量化演示、更不是高精度測量。(圖1)顯示微小形變裝置的放大效果是怎樣產(chǎn)生的，書中是這樣解釋的“由于兩面鏡子之間的距離較大，光點會在刻度尺上有明顯的移動，把桌面的形變顯示出來這不是確切的解釋和理論的說明SB。用公式AX=(r/f(X)R)AY注4分析(圖1)的相關(guān)量是，兩面鏡子距離越大放大效果越小、兩面鏡子距離越小放大效果越大注5，這與書中的解釋相反；書中也沒給出裝置的性能參數(shù)，(圖1)放大倍數(shù)(r/f (x)R)彡200-400倍、微小形變的ΔΧ彡10—2毫米而小于這個參數(shù)的形變將不能被顯示。即使(圖1)編輯者也沒有意識到與理解到，放大微小形變的確切原因是什么，這是非顯而易見的現(xiàn)有技術(shù)及現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用情況、這是被最普遍忽視的內(nèi)在邏輯性教學(xué)的偏見至今已32年了注6。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003](I).要解決的技術(shù)問題:(圖1)放大原理是怎樣發(fā)生的，(圖2)高精度測量在技術(shù)上的實現(xiàn)。用公式A X=(r/f (x)R) △ Y分析(圖1)放大原理:是每一平面鏡反射光束中有二倍角增減量的變化規(guī)律?引起的放大效果，二倍角增減量是每一平面鏡一次反射光束、一次2倍角放大的一次發(fā)生，兩面鏡子的兩次反射其放大倍數(shù)就是4倍。(圖2)是在二倍角放大的基礎(chǔ)上應(yīng)用指數(shù)函數(shù)f(x)=2x次方變化規(guī)律，以其指數(shù)2X的倍數(shù)增大，這是二倍角增減量按指數(shù)函數(shù)f(x)=2x次方變化的規(guī)律，將這一規(guī)律應(yīng)用到本儀器的放大技術(shù)。
[0004](2).技術(shù)方案:在測量彈性極小形變高精度儀器，應(yīng)用光的反射定律中2倍角增減量的變化規(guī)律的反射鏡，其特征是反射鏡的2倍角增減量的變化規(guī)律遵循指數(shù)函數(shù)f(x) =2X次方的變化規(guī)律的技術(shù)方案，函數(shù)中X表示反射鏡的個數(shù)、反射光線的次數(shù)、放大二倍角的次數(shù)，每一平面鏡可以水平方向為軸和垂直方向為軸的兩個方向調(diào)節(jié)，使之具有反射光束指向功能，根據(jù)精度的需要反射鏡數(shù)量可取x = 3.4.5...32...N個。(圖2)結(jié)構(gòu):(圖Α)平面鏡用A表示固定在小框(圖B)內(nèi)、小框(圖B)和中框(圖C)以豎直軸連接，在大框(圖F)內(nèi)有4個中框(圖C)或(圖D)，在(圖F)大框和(圖D)中框以橫軸連接，在(圖C)或(圖D)中框上邊豎直軸連接中處固定頂針(圖3)調(diào)節(jié)(圖B)小框的平面鏡以豎直軸轉(zhuǎn)動的角度，在大框和中框的橫軸連接中的大框邊中處固定頂針(圖3)調(diào)節(jié)(圖C)中框的平面鏡以橫軸轉(zhuǎn)動的角度。大框上、下的距邊I厘米處各有兩個孔直徑6毫米為(圖F)大框之間的組合穿接金屬桿之用增(圖F)或減(圖F)。(圖9)是一個透鏡其上有毫米刻度、其邊有四框、四框有底座(圖12)支撐、在四框左右的邊處各有一個高亮二極管發(fā)射藍(lán)光來標(biāo)注光點位移的旋扭。(圖2)由2個反射面構(gòu)成、每一個面由I個或N個(圖F)串接組成、從一組至N組是根據(jù)放大倍數(shù)和精度的需要串接(圖F)的組數(shù)。
[0005]儀器測量要用公式計算:AX= (r/f (x)R) Δ Y、當(dāng)r = R時、r/R= I公式簡化為A X= (l/f(x)) A Y這時要把帶有刻度尺的透鏡移到與最后一次反射鏡的距離和小r 一樣的距離等長位置、使得R = r，此時只要讀出透鏡上光點位移間距△ Y、即兩條藍(lán)光的間距是多少毫米、即可知到被測ΔΧ數(shù)值。儀器測量精度在10—3至10—1(3毫米或更為極小變化量均可測量，把微米、納米、皮米級及以下的變化量精準(zhǔn)的測量出來。
[0006](3).有益效果:相比(圖1)和(圖2)的放大性能參數(shù)，(圖1)是根據(jù)f(x) = 2x即f (2)=22 = 4倍，(圖2)是根據(jù) f(x) = 2x 即 f(32) = 232 = 4294967296倍。
【附圖說明】
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[0007]圖1:現(xiàn)有教學(xué)使用的顯示微小型變的裝置.
[0008]圖2:測量彈性極小形變高精度儀器測量示意圖.
[0009]圖3:是調(diào)節(jié)平面鏡以水平方向為軸和垂直方向為軸的兩個方向角度的頂針；(I)帶彈簧的自動頂針、(2)手動螺紋頂針.
[0010]圖4:反射面由16面反射鏡即由四組(圖F)大框串接組成.
[0011]圖5:是(圖4)右上角的放大圖.
[0012]圖6:(圖A)平面鏡(用A表示)(圖B)小框，(圖C)中框，(圖D)是(圖A)、(圖B)、(圖C)的組合圖，(圖E)或(圖F)大框由4個(圖D)或(圖C)構(gòu)成，圖6中1、2、3為(圖B)、(圖C)、(圖D)、的俯視圖、圖6中4、為(圖E)側(cè)視圖，圖6中(圖F)是圖A、圖B、圖C、圖D、圖E、的組合構(gòu)成大框.
[0013]圖7是圖6的部分放大圖.
[0014]圖8:是反射面圖4的短底座.
[0015]圖9是帶有刻度的透鏡即顯示光點的裝置，其邊有四框、在四框左右的邊處、各有一個高亮二極管發(fā)射藍(lán)光來標(biāo)注光點位移的間距(旋扭).
[0016]圖10是(圖9)的俯視圖的放大圖.
[0017]圖11是(圖9)的側(cè)視圖的放大圖.
[0018]圖12長底座，是(圖9)的底座.
[0019]【具體實施方式】:(圖2)由2個反射面構(gòu)成、每一個面由多個(圖F)串接組成、從一組(圖F)至多組是根據(jù)放大倍數(shù)和精度的需要，串接(圖F)的組數(shù)。
[0020 ] 例如1:取X = 1塊鏡片，指數(shù)函數(shù)f (I O) = 21Q就有1 24數(shù)值，S卩f (I O) = 1 24，則其微小變化量的放大倍數(shù)就是1024倍。
[0021]例如2:取X = 20塊鏡片，指數(shù)函數(shù)f( 20) = 22()就有1048576數(shù)值，S卩f( 20) =1048576，則其微小變化量的放大倍數(shù)就是1048576倍。例如3:取X = 30塊鏡片，指數(shù)函數(shù)f
(30)=23°就有1073741824數(shù)值，S卩f (30) = 1073741824，則其微小變化量的放大倍數(shù)就是1073741824倍。
[0022]例如4:取X = 40塊鏡片，指數(shù)函數(shù)f (40)=24°就有1099511628000數(shù)值，S卩f (40) =1099511628000，則其微小變化量的放大倍數(shù)就是1099511628000倍，這是儀器的放大性能和精度。
[0023]附錄
[0024]注1:全日制普通高級中學(xué)教科書(必修)高中物理第一冊是(人民教育出版社出版2003年6月第I版，2004年6月黑龍江第二次印刷)第6頁(圖1-10).
[0025]注2:和注I同在6頁(圖1-10)實驗解釋、全文引證:“圖1-10是一種顯示微小形變的裝置，它可以把微小形變放大到可以直接看出來.在一張大桌子上放兩個平面鏡M和N，讓一束光依次被這兩面鏡子反射，最后射到一個刻度尺上，形成一個光點.用力壓桌面，鏡子要向箭頭所示的方向傾斜.由于兩面鏡子之間的距離較大，光點會在刻度尺上有明顯的移動，把桌面的形變顯示出來
[0026]注3:(圖1)把微小形變放大的原因是f(X)R確定的、R與二倍角二次增量f(x)=2x=22 = 4的乘積，并不是r引起的即書中所述:兩面鏡子之間距離較大的原因.
[0027]注4:是本人推導(dǎo)出的公式、用公式能準(zhǔn)確分析(圖1)和(圖2)的變化特征.
[0028]測量計算公式:AX=(r/f(x)R)Δ Y[0029I公式中ΔΧ:表示桌面的微小變化量
[0030]△ Y:對(圖1)是刻度尺上光點的位移;對(圖2)是帶有毫米刻度尺的透鏡上光點的位移、即兩條藍(lán)光的間距。
[0031]r:對(圖1)是兩個平面鏡距離的一半長度;對(圖2)是兩個16塊平面鏡構(gòu)成的反射面之間的距離一半長度。
[0032]R:對(圖1)是第二個平面鏡到刻度尺的距離的長度;對(圖2)是最后一次反射光束的平面鏡到帶有毫米刻度尺顯示光點的透鏡的距離的長度。
[0033]f(x):是指數(shù)函數(shù)f(X) = 2x次方的指數(shù)函數(shù)值、即儀器的放大倍數(shù)，2是每一平面鏡一次反射光束中的2倍角的增減量。
[0034]注5:測量計算公式:Δ X= (r/f (x)R) Δ Y將公式變形可看到:Δ X/ Δ Y = r/f(x)R有r與△ Y反比關(guān)系即兩面鏡子距離越大放大效果越小，又有△ X與f (x)R反比關(guān)系即放大倍數(shù)越大越能顯示微小形變，f(x)=4是不變的、當(dāng)桌面形變小于百分之一毫米、就要增大R否則就不能看到桌面形變。
[0035]注6:高級中學(xué)課本(試用)物理(甲種本)第一冊人民教育出版社出版，1983年11月第I版，黑龍江人民出版社重印，1985年4月第2次印刷，(圖1)在14頁。
[0036]注7:光的反射定律中二倍角增減量的變化規(guī)律:是光的入射角增大或減小一個角度單位則入射角和反射角之和就增大或減少兩個角度單位的變化規(guī)律。
【主權(quán)項】
1.按指數(shù)函數(shù)f(x)= 2X次方變化為特征的2倍角增減量的反射鏡(技，測量彈性極小形變高精度儀器、應(yīng)用2倍角增減量的反射鏡，其特征是反射鏡的2倍角增減量遵循指數(shù)函數(shù)f (X) = 2X次方的變化規(guī)律，函數(shù)中X表示反射鏡的個數(shù)、反射光線的次數(shù)、放大二倍角的次數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量儀器按指數(shù)函數(shù)f(x)=2x次方變化為特征的2倍角增減量的反射鏡，其特征是平面鏡A固定在小框(圖B)內(nèi)、小框和中框(圖C)以豎直軸連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量儀器按指數(shù)函數(shù)f(x)= 2x次方變化為特征的2倍角增減量的反射鏡，其特征是在大框(圖F)內(nèi)有4個中框(圖D)、大框和中框以橫軸連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1、或3所述的測量儀器按指數(shù)函數(shù)f(x)= 2x次方變化為特征的2倍角增減量的反射鏡，其特征是在中框上邊豎直軸連接中處固定頂針(圖3)調(diào)節(jié)平面鏡以豎直軸轉(zhuǎn)動的角度。5.根據(jù)權(quán)利要求1、或4所述的測量儀器按指數(shù)函數(shù)f(x)= 2x次方變化為特征的2倍角增減量的反射鏡，其特征是在大框和中框的橫軸連接處的大框邊中固定頂針(圖3)調(diào)節(jié)平面鏡以橫軸轉(zhuǎn)動的角度。6.根據(jù)權(quán)利要求1、或5所述的測量儀器按指數(shù)函數(shù)f(x)= 2x次方變化為特征的2倍角增減量的反射鏡，其特征是(圖E)大框上、下的距邊I厘米處各有兩個孔直徑6毫米為(圖F)之間的組合穿接金屬桿之用增或減(圖F)。7.根據(jù)權(quán)利要求1、所述的測量儀器按指數(shù)函數(shù)f(x)= 2x次方變化為特征的2倍角增減量的反射鏡，其特征是(圖9)是一個透鏡其上有毫米刻度、其邊有四框、四框有底座(圖12)支撐、在四框左右的邊處、各有一個高亮二極管發(fā)射藍(lán)光來標(biāo)注光點位移的間距旋扭。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量儀器按指數(shù)函數(shù)f(x)=2x次方變化為特征的2倍角增減量的反射鏡，其特征是(圖2)由2個反射面構(gòu)成、每一個面由I個或N個(圖F)串接組成、從一組至N組是根據(jù)放大倍數(shù)和精度的需要串接(圖F)的組數(shù)。
【文檔編號】G09B23/10GK105894913SQ201610141403
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月29日
【發(fā)明人】張成文
【申請人】張成文