智能型楊氏模量測量儀的制作方法
【專利摘要】一種智能型楊氏模量測量儀，包括支架、待測鋼絲、滑輪、可調整滑輪支架、拉力計、CCD鏡頭、2個激光發(fā)射器、齒輪拉緊機構、電腦、調整螺絲以及鎖緊螺絲。
【專利說明】智能型楊氏模量測量儀
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及大學物理實驗中的楊氏模量測量儀，尤其涉及一種測量支架呈豎直放置的智能型楊氏模量測量儀。
【背景技術】
[0002]目前公知的，以鋼絲作為被測物的楊氏模量測量儀都是非智能的，這種豎拉式結構的缺點是需要很多砝碼，存放起來比較麻煩，操作不慎，砝碼墜落到地面上容易傷到操作者的腳部，并且加減砝碼時，鋼絲繩容易晃動，使測量誤差增大；另外操作中標尺的像難以尋找，計算公式中需要手動計算的數(shù)據(jù)量比較大；讀數(shù)和加減砝碼分處兩地，操作者需要反復在望遠鏡和測量架之間跑動，造成實驗室混亂擁擠。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明的目的是向社會提供一種智能楊氏模量測量儀，以消除目前公知的楊氏模量測量儀的諸多缺點。
[0004]本發(fā)明的技術方案如下:
[0005]將鋼絲頭固定板通過自帶的夾緊螺栓固定在支架的頂端，將滑輪通過可調節(jié)裝置固定在支架的底部，取一段長度為支架長度0.5-0.7倍的待測鋼絲，在其一段打結，另一端穿過光杠桿裝置連接到經過校驗的拉力計上。再取一段長度1.5米左右的鋼絲，其一段固定在拉力計的另一端，穿過滑輪，將鋼絲的另一端固定在手動齒輪拉緊裝置上。調整滑輪的位置，使待測鋼絲豎直，轉動拉緊裝置，使待測鋼絲拉緊，記錄下拉力計的讀數(shù)。然后調整光杠桿裝置，使位于光杠桿上的激光發(fā)生器水平。調整基準激光發(fā)生器的高度，使兩個激光發(fā)生器處于同一高度，并使發(fā)出的直徑為0.5mm的激光照到豎直放置的直尺的統(tǒng)一高度上。調整CCD鏡頭，使其對準豎直放置的直尺，清晰地讀出激光發(fā)生器照在直尺上的位置。通過電腦應用軟件，CCD鏡頭照片在電腦中顯示出來，并可以讀取數(shù)據(jù)。轉動拉緊裝置，通過對鋼絲施加不同的拉力F，從計算機中讀取待測鋼絲的形變量AL，再用螺旋測微器測出鋼絲直徑d，用米尺測出鋼絲原長L (鋼絲頭固定板與光杠桿在鋼絲繩上的連接點的距離)，將其輸入到軟件中，系統(tǒng)即可自動求出待測鋼絲的楊氏模量。
[0006]由于采用上述方案，可收到如下顯著效果:
[0007]傳統(tǒng)楊氏模量測量時需要用許多砝碼，不便于管理還占用大量空間，本發(fā)明通過拉力計讀取拉力，節(jié)省了空間與讀數(shù)時間；
[0008]由于將傳統(tǒng)的望遠鏡、鏡子、砝碼取消了，增加了激光發(fā)生器、C⑶鏡頭，從而使測量中的標尺的反射像難尋找這個最大的操作難題被徹底消除。
[0009]電腦顯示器和拉緊裝置放在一起，操作者既不需要來回跑動，又消除了實驗室的擁擠。
[0010]通過計算機影像處理，讀取的數(shù)據(jù)更加準確；通過程序設計，避免了大量的計算過程，提高了數(shù)據(jù)的準確性，減少了誤差?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明實施例的智能型楊氏模量測量儀的結構示意圖。
[0012]I支架2光杠桿3基準激光發(fā)生器4拉力計5滑輪6可調節(jié)滑輪支架7滑輪支架鎖緊螺絲8滑輪高度調整鎖緊螺絲9固定在支架上的齒輪軸10轉動手柄11齒輪12齒輪自鎖機構13調整螺絲14CXD鏡頭15激光發(fā)生器16鋼絲頭固定板17直尺18直尺夾緊機構19直尺支架
【具體實施方式】
[0013]本實施例楊氏模量測量儀有下面幾部分構成:
[0014]1、智能型楊氏模量支架:
[0015]智能型楊氏模量采用了立式支架，有兩根豎直的鋼材以及三塊水平放置的鋼板構成。其中頂部的鋼板帶有凹槽，用來放置鋼絲頭固定板；中間的鋼板用來放置CCD鏡頭以及光杠桿裝置，鋼板中間開孔，讓待測鋼絲以及光杠桿的小平臺從中間穿過；底部的鋼板帶有滑道，滑輪支架可以在滑道上自由滑動，通過鎖緊螺母鎖定滑輪支架。
[0016]2、鋼絲頭固定板
[0017]鋼絲頭固定板用來固定待測鋼絲。
[0018]3、光杠桿裝置
[0019]一個水平放置的激光發(fā)生器裝在三足底板的一端，三足尖P1、P2、P3構成等腰三角形。Pl至P2P3的垂線長為Z，并以前足P2、P3為光點轉軸，后足Pl的高低若發(fā)生微小的變化，激光發(fā)生器發(fā)射出的光線經過較長的光程作為杠桿指示反映在直尺上。
[0020]4、激光發(fā)生器:
[0021]智能型楊氏模量測量儀共有兩個激光發(fā)生器，基準激光發(fā)生器和位于光杠桿上的激光發(fā)生器。激光發(fā)生器的前端帶有孔徑為0.5mm的蓋板，保證激光發(fā)生器發(fā)射出的光線比較細，容易在直尺上準確的讀取數(shù)據(jù)。測量時，調整兩個激光發(fā)生器的高度，使其處于同一高度。當對鋼絲繩施加拉力時，基準激光發(fā)生器固定不動，位于光杠桿上的激光發(fā)生器會有輕微移動，這樣就可以讀取光線在直尺上的移動量。
[0022]5、滑輪裝置
[0023]該裝置是由滑輪、滑輪支架、調整螺絲、鎖緊螺絲等構成。通過調整螺絲，可以調整滑輪的高度；通過鎖緊螺絲，可以調整滑輪支架的水平位置。當松開鎖緊螺絲時，滑輪支架可以在光杠桿上水平滑動，滑到合適的位置時，通過鎖緊螺絲固定住滑輪支架。
[0024]6、鋼絲拉緊裝置
[0025]鋼絲拉緊裝置是由齒輪轉動手柄、齒輪、齒輪支架以及齒輪自鎖機構構成。施加拉力時，通過齒輪轉動手柄轉動齒輪。當拉力適當時，松開轉動手柄，齒輪自鎖機構會自動鎖定齒輪的位置，保持拉力恒定。
[0026]7、CCD 鏡頭
[0027]C⑶鏡頭是固定不動的，其對準直尺，通過電腦可以方便的讀取直尺上的數(shù)據(jù)。
[0028]8、直尺
[0029]當施加拉力以后，通過直尺來讀取激光的偏移量。[0030]9、直尺鎖緊機構
[0031]通過直尺鎖緊機構，可以調節(jié)直尺在支持支架上的高度并保持位置固定。
[0032]10、直尺支架
[0033]用來固定直尺。
[0034]當進行楊氏模量測量時，將鋼絲頭固定板通過自帶的夾緊螺栓固定在支架的頂端，將滑輪通過可調節(jié)裝置固定在支架的底部，取一段長度為支架長度0.5-0.7倍的待測鋼絲，在其一斷打結，另一端穿過光杠桿裝置連接到經過校驗的拉力計上。再取一段長度
1.5米左右的鋼絲，其一端固定在拉力計的另一端，穿過滑輪，將鋼絲的另一端固定在手動拉緊裝置上。調整滑輪的位置，使待測鋼絲豎直，轉動拉緊裝置，使待測鋼絲拉緊，記錄下拉力計的讀數(shù)。然后調整光杠桿裝置，使位于光杠桿上的激光發(fā)生器水平。調整基準激光發(fā)生器的高度，使兩個激光發(fā)生器處于同一高度，使其發(fā)出的直徑為0.5mm的激光照到豎直放置的直尺的統(tǒng)一高度上。調整CCD鏡頭，使其對準豎直放置的直尺。通過電腦可以清晰的讀出激光發(fā)生器照在直尺上面的點的位置。轉動拉緊裝置，通過對鋼絲施加不同的拉力F，位于光杠桿上的激光發(fā)生器射出的激光在直尺上發(fā)生移動，根據(jù)基準點的位置以及位于光杠桿上發(fā)射的激光照在直尺上的位置測量出待測鋼絲的形變量AL，再用螺旋測微器測出鋼絲直徑d，用米尺測出鋼絲原長L (鋼絲頭固定板與光杠桿在鋼絲繩上的連接點的距離)，將其輸入到軟件中，系統(tǒng)即可自動求出待測鋼絲的楊氏模量。
【權利要求】
1.一種智能型楊氏模量測量儀，是包括由支架、待測鋼絲、滑輪、可調整滑輪支架、拉力計、CCD鏡頭、2個激光發(fā)射器、齒輪拉緊機構、電腦、調整螺絲以及鎖緊螺絲等構成；其特征在于:將鋼絲固定在測量儀的頂部，再將滑輪支架調整到合適的位置，使鋼絲繩垂直；通過手柄轉動齒輪拉緊鋼絲繩，記錄下拉力計上的讀數(shù)NI，調整光杠桿的調整螺栓，使其上部的激光發(fā)射器水平；調整基準激光發(fā)射器的高度，使兩個激光發(fā)射器處于同一高度(原點)；調整CCD鏡頭，讀取激光發(fā)射器發(fā)射的激光在直尺上的位置，讀取拉力計上的讀數(shù)；不斷通過手柄轉動齒輪拉升鋼絲繩，松開旋轉手柄，讓齒輪自鎖，這時讀取拉力計上的讀數(shù)N2 ;電腦通過CCD鏡頭讀取AL，最終計算出待測鋼絲的楊氏模量。
2.如權利要求1所述的智能型楊氏模量測量儀，其特征在于:激光發(fā)射器的高度調整到同一高度，在激光發(fā)射器的發(fā)射端蓋上帶有直徑為0.5_小孔的蓋板，讓激光從小孔穿出，射到直尺上；CCD鏡頭讀取直尺的數(shù)據(jù)，當拉力機施加拉力時，位于光杠桿上的激光發(fā)射器發(fā)出的直線在直尺上發(fā)生移動，基準激光發(fā)生器不動，計算機通過CXD鏡頭讀出AL，同時根據(jù)拉力表上的讀數(shù)得出施加的拉力F ;將所有的參數(shù)輸入到計算機應用系統(tǒng)中，自動進行誤差分析處理，求出待測鋼絲的楊氏模量。
3.如權利要求1所述的智能型楊氏模量測量儀，其特征在于:施加拉力的齒輪具有自鎖功能，施加拉力以后齒輪通過鎖定裝置，保持拉力恒定。
【文檔編號】G01N3/06GK103712857SQ201310753335
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權日:2013年12月27日
【發(fā)明者】戰(zhàn)麗波 申請人:濱州醫(yī)學院