本實用新型涉及測量裝置的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種智能法測量楊氏模量裝置。

背景技術(shù)：

楊氏模量是工程材料的重要物理參數(shù)之一，它反映材料抵抗彈性形變大小的一項重要的指標(biāo)。

目前，公知的測量方法是傳統(tǒng)的現(xiàn)代普通物理實驗教材，是借助光桿望遠(yuǎn)鏡尺組進行放大測量。該測量裝置的缺點在于鋼絲由于長時間放置產(chǎn)生彎曲變形容易造成誤差，望遠(yuǎn)鏡的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)復(fù)雜，測量時易產(chǎn)生人為誤差。設(shè)備占地面積較大，需要2人一起操作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所述的至少一種缺陷，提供一種智能法測量楊氏模量裝置，其利用光波的干涉、步進電機拉桿、單片機及攝像來測量金屬絲楊氏彈性模量。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種智能法測量楊氏模量裝置，其中,包括支架，支架的上部固定有鋼絲，支架中部設(shè)有固定平臺，固定平臺中部設(shè)有伸縮平臺，所述的鋼絲的一端與支架的頂部連接，鋼絲的另一端與伸縮平臺連接；

智能法測量楊氏模量裝置還包括拉力控制系統(tǒng)、測量鋼絲受力伸縮長度的干涉系統(tǒng)、用于輸入和顯示數(shù)據(jù)的輸入顯示機構(gòu)。

本實用新型中，利用輸入顯示機構(gòu)更為方便地輸入和顯示息信，直觀地實現(xiàn)人機息信互換。利用拉力控制系統(tǒng)可以方便操作，省去放置法碼所產(chǎn)生拉力的繁復(fù)過程，彎曲變形容易造成誤差。利用波的干涉（干涉系統(tǒng)）來測量金屬絲受力拉伸縮的長度。

具體的，所述的輸入顯示機構(gòu)包括鍵盤、顯示器。利用單片機、鍵盤和顯示屏更為方便地輸入和顯示息信，直觀地實現(xiàn)人機息信互換。

進一步的，所述的拉力控制系統(tǒng)包括步進電機拉桿、緩沖彈簧、拉力傳感器、AD轉(zhuǎn)換模塊、單片機；

伸縮平臺下部連接緩沖彈簧，緩沖彈簧下部連接拉力傳感器，拉力傳感器下部連接步進電機拉桿；單片機分別連接鍵盤、AD轉(zhuǎn)換模塊、緩沖彈簧、拉力傳感器、顯示器。拉力控制系統(tǒng)可以方便操作，省去放置法碼所產(chǎn)生拉力的繁復(fù)過程，彎曲變形容易造成誤差。

進一步的，所述的干涉系統(tǒng)包括光源、靜腳、動腳、靜片、動片、半透半反鏡、CCD攝像頭，動腳設(shè)于伸縮平臺上，動片設(shè)于動腳上，動片底部設(shè)有靜腳和靜片；

動片上方設(shè)有光源、半透半反鏡和CCD攝像頭。

本實用新型中，利用光波的干涉、CCD攝像頭和單片機來測量金屬絲受力拉伸縮的長度，省去了調(diào)節(jié)望運鏡的調(diào)試，減少了人工測量光桿臂長和鏡面到望遠(yuǎn)鏡距離的誤差，提高了測量的精確性。

所述的支架設(shè)有上固定頭，伸縮平臺上設(shè)有下固定頭，鋼絲分別與上固定頭、下固定頭連接。

具體的，利單片機、鍵盤和顯示器，方便地輸入的初始壓力F0、等差壓力E、鋼絲的長度A和直徑D，和顯示最后的所測量拉力大小、鋼絲的伸縮長度和楊氏模量的信息。

根據(jù)所按的數(shù)字按鍵0、1、2、3…(N-1)、N和N、(N-1) …3、2、1鍵來控制步進電機拉桿的伸縮來施加拉力來拉伸鋼絲。其控制方法如下：

數(shù)字按鍵0、1、2、3…(N-1)、N和N、(N-1) …3、2、1按鍵，決定拉力的大小和利用拉力傳感器經(jīng)AD轉(zhuǎn)換模塊回傳的信息控制步進電機的伸出、縮回和停止。

通過數(shù)字鍵N控制拉力的大小，當(dāng)拉力FN=（F0+N*E）時停止。

步進電機拉桿控制伸縮，如果當(dāng)前是第N級，當(dāng)按下數(shù)字鍵（N+1）時，由于（N+1）>N電機拉桿縮回。當(dāng)按下數(shù)字鍵（N-1）時，由于（N-1）< N電機拉桿(7)伸出。

利用波的干涉來測量金屬絲受力拉伸縮的長度：

首先光源的光照到半透半反鏡再反謝照到兩塊疊合好的光學(xué)玻璃(動片和靜片:靜片固定在固定平臺上, 動片上的靜腳也固定在固定平臺上、動腳固定在伸縮平臺上),由于步進電機拉桿施加壓力，伸縮平臺隨著鋼絲的上下伸縮移動，靜片表面反射的光與動片表面反射的光，在動片的上面相遇時，靜腳到動腳的光層差正比增大，由此產(chǎn)生光波干涉，并形成明暗相間的干涉條紋。

再由CCD攝像頭拍下其條紋圖像，將信息送至單片機進行信息處理，分析出條紋的間L來，由公式（h=Lλ/2△l）在單片機內(nèi)部進行數(shù)據(jù)處理算出動片動腳和靜腳高度差△hN，可以大大地減少，人工測量時的人為誤差，并且大大地提高了測量精度，減少了測量儀器所占用的面積，同時該裝置完全可單人操作。

當(dāng)按0數(shù)字時，單片機內(nèi)部高度差h₀和拉力F₀作為初始值，可以消除鋼絲變形所造成的誤差。

其它數(shù)字鍵N時，單片機內(nèi)部根據(jù)拉伸長度△hN=hN- h₀ 、拉力△FN=FN-F0、長度A和直徑D由公式Y(jié)=4△FA/∏D²△h直接算出楊氏模量來。這樣更精準(zhǔn)、方便、快速和直觀。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是：

1、 本實用新型由于單片機、鍵盤和顯示器，更為精確和方便地測量數(shù)據(jù)，并且達到直觀的人機息信互換。

2、 本實用新型由于引入了步進電機拉桿、緩沖彈簧、接力傳感器、AD轉(zhuǎn)換模和單片機，可以方便地對待測鋼絲進行施加拉力，解決了現(xiàn)有已知的測量方法存在的操作不方便，結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。并且等差拉力可以隨意設(shè)置，具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便等特點。

3、 本實用新型由于引入波的干涉測量鋼絲的伸縮，可以有效地減少人為測量的誤差，省去了望運鏡的調(diào)試，而且減少了人工測量光桿臂長和鏡面到望遠(yuǎn)鏡距離的誤差，提高了測量的精確性。

附圖說明

圖1是本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型波干涉結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸；對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。附圖中描述位置關(guān)系僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。

如圖1、2所示，一種智能法測量楊氏模量裝置，其中,包括支架4，支架4的上部固定有鋼絲1，支架4中部設(shè)有固定平臺3，固定平臺3中部設(shè)有伸縮平臺2，鋼絲1的一端與支架4的頂部連接，鋼絲1的另一端與伸縮平臺2連接；

智能法測量楊氏模量裝置還包括拉力控制系統(tǒng)、測量鋼絲1受力伸縮長度的干涉系統(tǒng)、用于輸入和顯示數(shù)據(jù)的輸入顯示機構(gòu)。

輸入顯示機構(gòu)包括鍵盤17、顯示器18。拉力控制系統(tǒng)包括步進電機拉桿7、緩沖彈簧5、拉力傳感器6、AD轉(zhuǎn)換模塊13、單片機16；

伸縮平臺2下部連接緩沖彈簧5，緩沖彈簧5下部連接拉力傳感器6，拉力傳感器6下部連接步進電機拉桿7；單片機16分別連接鍵盤17、AD轉(zhuǎn)換模塊13、緩沖彈簧5、拉力傳感器6、顯示器18。

干涉系統(tǒng)包括光源12、靜腳8、動腳9、靜片10、動片11、半透半反鏡14、CCD攝像頭15，動腳9設(shè)于伸縮平臺2上，動片11設(shè)于動腳9上，動片11底部設(shè)有靜腳8和靜片10；

動片11上方設(shè)有光源12、半透半反鏡14和CCD攝像頭15。支架4設(shè)有上固定頭19，伸縮平臺2上設(shè)有下固定頭20，鋼絲1分別與上固定頭19、下固定頭20連接。

本實施例中，利用光波的干涉、步進電機拉桿、單片機及攝像來測量金屬絲楊氏彈性模量。

利用波的干涉替換望遠(yuǎn)鏡測量鋼絲的伸縮，省去了調(diào)節(jié)望運鏡的調(diào)試，從而減少了人工測量光桿臂長和鏡面到望遠(yuǎn)鏡距離的誤差，提高了測量的精確性；其次，采用步進電機拉桿和緩沖彈簧替換放置法碼所產(chǎn)生拉力的繁復(fù)過程，并且可以設(shè)置任意等差拉力；最后，利用智能系統(tǒng)的單片機和CCD攝像頭更為真實且方便地測量數(shù)據(jù)，并且達到直觀的人機息信互換。

為克服傳統(tǒng)裝置測量楊氏模量時產(chǎn)生的較多人為誤差，摒棄繁瑣調(diào)節(jié)步驟，開發(fā)智能且操作簡便的測量裝置。本實用新型所述的一種智能且精準(zhǔn)測量楊氏模量的裝置，包括鋼絲1，伸縮平臺2，固定平臺3，支架4，緩沖彈簧5，拉力傳感器6，步進電機拉桿7，靜腳8，動腳9，靜片10，動片11，光源12，AD轉(zhuǎn)換模塊13，半透半反鏡14，CCD攝像頭15，單片機16,鍵盤17,顯示器18，上固定頭19，下固定頭20。

1、利用利單片機16、鍵盤17和顯示器18，方便地輸入的初始壓力F0、等差壓力E、鋼絲的長度A和直徑D。使人機信息交流方便。

由單片機內(nèi)部程序?qū)㈡I盤17、AD轉(zhuǎn)換模塊13、緩沖彈簧5、拉力傳感器6和CCD攝像頭15傳來的信息進行智能處理，算出拉力△FN、拉伸長度△hN和楊氏模量Y。同進度通過顯示器18顯示出來主觀方便。

2、根據(jù)所按的數(shù)字按鍵0、1、2、3…(N-1)、N和N、(N-1) …3、2、1鍵，單片機16 、AD轉(zhuǎn)換模塊13和拉力傳感器6組成的拉力控制系統(tǒng)來控制步進電機拉桿7的伸縮和施加拉力大小來拉伸鋼絲。由鋼絲的伸縮引起伸縮平臺2的上下移動。

3、由光源12、靜腳8、動腳9、靜片10、動片11、光源12、半透半反鏡14、CCD攝像頭15和單片機16組成光波的干涉系統(tǒng)來測量波的干涉條紋的間距。減少了測量的人為誤差，提高了測量的精度、減少設(shè)備的占地面積、使操作簡單和測量速度加快。

顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。