本實(shí)用新型屬于物理實(shí)驗(yàn)用測(cè)量設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬絲楊氏模量測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

微小長(zhǎng)度的確定及位移的精確測(cè)量在高精度檢測(cè)、機(jī)械加工和其他領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用?，F(xiàn)有楊氏模量測(cè)量裝置主要有如下幾種：

(1)YMC-2型楊氏模量測(cè)量?jī)x

測(cè)量方法為拉伸法。利用高倍顯微鏡直接讀取拉伸長(zhǎng)度。雖然具有簡(jiǎn)單易操作的特點(diǎn)，但肉眼讀數(shù)誤差較大。

(2)HA-XN-YM-III型楊氏模量測(cè)量?jī)x

測(cè)量方法為橫梁彎曲法。儀器特點(diǎn)是待測(cè)金屬薄板只需受較小的力即可產(chǎn)生較大的形變。儀器體積小重量輕，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度高，實(shí)際測(cè)量誤差小于3％。缺陷是是數(shù)據(jù)獲取與計(jì)算過(guò)程復(fù)雜繁瑣，聲音很大。

(3)FH2729動(dòng)態(tài)楊氏模量測(cè)定儀

測(cè)量方法為動(dòng)態(tài)法懸掛測(cè)量。FH2729動(dòng)態(tài)楊氏模量實(shí)驗(yàn)儀既能用正弦波激勵(lì)產(chǎn)生共振信號(hào)，還能用窄脈沖產(chǎn)生廣譜頻率信號(hào)(動(dòng)態(tài)法)來(lái)測(cè)量黃銅棒，鐵棒和鋁棒的楊氏模量。通過(guò)測(cè)量受迫共振頻率和自由共振頻率，可以了解材料的其它特征。但懸掛測(cè)量中懸絲與試樣棒的耦合情況直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，觀察示波器讀數(shù)也會(huì)造成一定誤差。

(4)DCY-3型動(dòng)態(tài)楊氏模量測(cè)定儀

測(cè)量方法為動(dòng)態(tài)支撐法。該方法測(cè)定的溫度范圍極廣，從液氮溫度-室溫--1000℃-2600℃內(nèi)均可。設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作。但儀器發(fā)出聲音大。

莫爾現(xiàn)象是一個(gè)發(fā)生在兩個(gè)或多個(gè)具有重復(fù)性結(jié)構(gòu)的圖案重疊區(qū)域的現(xiàn)象，在重疊區(qū)域會(huì)出現(xiàn)明暗相間、清晰可見(jiàn)而在源圖案中并不存在的條紋，這些條紋被稱為莫爾條紋。莫爾條紋對(duì)微小移動(dòng)距離非常敏感，當(dāng)兩個(gè)光柵位置之間發(fā)生微小的移動(dòng)時(shí)，都會(huì)使得莫爾條紋發(fā)生比較大的變化。因此，可以根據(jù)莫爾條紋發(fā)生的變化來(lái)判斷或測(cè)量光柵之間位置的變化，基于其位移放大原理研制出來(lái)的光柵尺等測(cè)量設(shè)備也已廣泛應(yīng)用于社會(huì)的方方面面。但將莫爾條紋移動(dòng)距離與光柵移動(dòng)距離之間的線性關(guān)系對(duì)金屬絲楊氏模量進(jìn)行的測(cè)量的裝置還未見(jiàn)到。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題是，現(xiàn)有拉伸法測(cè)量楊氏模量的實(shí)驗(yàn)(利用光杠桿原理設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置)中，整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置所占的空間大，調(diào)節(jié)難度大，觀察費(fèi)眼，眼睛很容易疲勞。目前市場(chǎng)上存在的部分楊氏模量測(cè)量?jī)x器精密度較高，從而價(jià)格較高，不易維護(hù)，很難應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐領(lǐng)域；另一部分儀器精密度低，但操作復(fù)雜，重復(fù)機(jī)械性勞動(dòng)量大，測(cè)量精確度和效率十分低下。

為了解決上述問(wèn)題，本儀器是在拉伸法測(cè)量楊氏模量?jī)x器的基礎(chǔ)上改進(jìn)的測(cè)量裝置，既保留傳統(tǒng)拉伸法簡(jiǎn)單有效的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服其效率低，精確度低的缺陷，實(shí)現(xiàn)楊氏模量的快速準(zhǔn)確測(cè)量，可以同現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)儀器相結(jié)合，運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，且該儀器裝置簡(jiǎn)單、易于搭建，實(shí)驗(yàn)過(guò)程安全、操作簡(jiǎn)單方便。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案，金屬絲楊氏模量測(cè)量裝置，包括實(shí)驗(yàn)架，實(shí)驗(yàn)架頂部和中部分別設(shè)有兩橫板，底部設(shè)有底座，待測(cè)金屬絲固定于頂部橫板上，待測(cè)金屬絲的中部與亞克力板相連接固定，待測(cè)金屬絲的底端連接托盤，托盤上放置砝碼，這種設(shè)計(jì)可以保證當(dāng)待測(cè)金屬絲發(fā)生形變時(shí)，帶動(dòng)亞克力板發(fā)生微小位移，再使得與之相固定的指示光柵能夠在鉛直方向產(chǎn)生同樣的微小位移；實(shí)驗(yàn)架的中部橫板上通過(guò)軸承垂直固定有兩垂直導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌各通過(guò)一個(gè)直線軸承滑塊與亞克力板連接，指示光柵固定在亞克力板上，導(dǎo)軌的使用可以減小在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的橫向運(yùn)動(dòng)框量及摩擦阻力。

參考光柵固定于角度轉(zhuǎn)盤上，角度轉(zhuǎn)盤放置在與中部橫板同一水平線的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，從觀察方向看，參考光柵與指示光柵相重疊，角度轉(zhuǎn)盤可垂直轉(zhuǎn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)所用參考光柵固定于角度轉(zhuǎn)盤上，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤來(lái)改變兩光柵柵線夾角。

觀察目鏡一側(cè)對(duì)準(zhǔn)CCD攝像頭，CCD攝像頭通過(guò)連接線與顯示屏連接，為了使看到的圖像更清晰和方便測(cè)量，觀察用CCD攝像頭掃描目鏡中的像，最后通過(guò)顯示屏直接觀察被放大的莫爾條紋；觀察目鏡另一側(cè)依次對(duì)準(zhǔn)參考光柵、指示光柵。

進(jìn)一步的，實(shí)驗(yàn)架的頂部和中部橫板通過(guò)螺栓連接件與豎桿可活動(dòng)連接，可以調(diào)節(jié)橫板的位置。

進(jìn)一步的，角度轉(zhuǎn)盤的圓周上設(shè)有刻度。用于直接讀出指示光柵7和參考光柵8兩光柵柵線夾角。

具體操作過(guò)程如下：

實(shí)驗(yàn)時(shí)，將實(shí)驗(yàn)架放置在合適位置，調(diào)整中部橫板的位置，使之與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)平行相接，然后調(diào)整角度轉(zhuǎn)盤和觀察目鏡的位置，使之位于同一水平直線上，從觀察方向看，參考光柵與指示光柵相重疊；然后調(diào)整角度轉(zhuǎn)盤的角度至合適位置，通過(guò)添加砝碼來(lái)促進(jìn)金屬絲形變，通過(guò)屏幕觀察被放大的莫爾條紋，通過(guò)換算實(shí)現(xiàn)楊氏模量的快速準(zhǔn)確測(cè)量。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.光柵柵線夾角與莫爾條紋的條紋放大倍數(shù)密切相關(guān)；但對(duì)于同樣的金屬絲形變量，莫爾條紋移動(dòng)的條紋個(gè)數(shù)卻與光柵柵線夾角無(wú)關(guān)。

2.由于放大倍數(shù)不僅與光柵常數(shù)有關(guān)，還與光柵的夾角也有關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)夾角來(lái)改變儀器的放大倍數(shù)，實(shí)現(xiàn)不同的測(cè)量要求。

3.該儀器裝置簡(jiǎn)單、易于搭建，實(shí)驗(yàn)過(guò)程安全、操作簡(jiǎn)單方便，易于觀察。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。

圖1是本實(shí)用新型的指示光柵部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的參考光柵部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的讀數(shù)部分結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，實(shí)驗(yàn)架1，待測(cè)金屬絲2，亞克力板3，托盤4，導(dǎo)軌5，直線軸承滑塊6，指示光柵7，參考光柵8，角度轉(zhuǎn)盤9，觀察目鏡10，CCD攝像頭11，顯示屏12。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1：

金屬絲楊氏模量測(cè)量裝置，包括實(shí)驗(yàn)架1，實(shí)驗(yàn)架1頂部和中部分別設(shè)有兩橫板，底部設(shè)有底座，待測(cè)金屬絲2固定于頂部橫板上，待測(cè)金屬絲2的中部與亞克力板3相連接固定，待測(cè)金屬絲2的底端連接托盤4，托盤4上放置砝碼，這種設(shè)計(jì)可以保證當(dāng)待測(cè)金屬絲發(fā)生形變時(shí)，帶動(dòng)亞克力板3發(fā)生微小位移，再使得與之相固定的指示光柵能夠在鉛直方向產(chǎn)生同樣的微小位移；實(shí)驗(yàn)架1的中部橫板上通過(guò)軸承垂直固定有兩垂直導(dǎo)軌5，兩導(dǎo)軌5各通過(guò)一個(gè)直線軸承滑塊6與亞克力板3連接，指示光柵7固定在亞克力板3上，導(dǎo)軌的使用可以減小在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的橫向運(yùn)動(dòng)框量及摩擦阻力。

參考光柵8固定于角度轉(zhuǎn)盤9上，角度轉(zhuǎn)盤9放置在與中部橫板同一水平線的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，從觀察方向看，參考光柵8與指示光柵7相重疊，角度轉(zhuǎn)盤9可垂直轉(zhuǎn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)所用參考光柵固定于角度轉(zhuǎn)盤上，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤來(lái)改變兩光柵柵線夾角。

觀察目鏡10一側(cè)對(duì)準(zhǔn)CCD攝像頭11，CCD攝像頭11通過(guò)連接線與顯示屏12連接，為了使看到的圖像更清晰和方便測(cè)量，觀察用CCD攝像頭掃描目鏡中的像，最后通過(guò)顯示屏直接觀察被放大的莫爾條紋；觀察目鏡10另一側(cè)依次對(duì)準(zhǔn)參考光柵8、指示光柵7，防止因亞克力板的厚度所帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差。

具體操作過(guò)程如下：

實(shí)驗(yàn)時(shí)，將實(shí)驗(yàn)架放置在合適位置，調(diào)整中部橫板的位置，使之與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)平行相接，然后調(diào)整角度轉(zhuǎn)盤和觀察目鏡的位置，使之位于同一水平直線上，從觀察方向看，參考光柵8與指示光柵7相重疊；然后調(diào)整角度轉(zhuǎn)盤的角度至合適位置，通過(guò)添加砝碼來(lái)促進(jìn)金屬絲形變，通過(guò)屏幕觀察被放大的莫爾條紋，通過(guò)換算實(shí)現(xiàn)楊氏模量的快速準(zhǔn)確測(cè)量。

實(shí)施例2：

實(shí)驗(yàn)架1的頂部和中部橫板通過(guò)螺栓連接件與豎桿可活動(dòng)連接，可以調(diào)節(jié)橫板的位置。

角度轉(zhuǎn)盤9的圓周上設(shè)有刻度。用于直接讀出指示光柵7和參考光柵8兩光柵柵線夾角。

其余均與實(shí)施例1相同。