[發明專利]單縫衍射楊氏模量測量儀

無效

• 申請號: 200810044917.6
• 申請日: 2008-03-10
• 公開（公告）號: CN101285748A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 汪仕元;黃建群;胡再國;雍志華;李娟;梁雅庭;穆萬軍;陳俏旭;萬源;劉莎杉;歐陽宇軒;羅若桐;陳琦;江志洋;武睿;張睿;謝可馨;楊馳;張天行;李慕;賀春蘭;宋博雅;張帥;惠博
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01N3/14
• 分類號: G01N3/14;G01N21/17;G01B11/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及物理光學的單縫衍射和材料楊氏模量測量領域(楊氏彈性模量，簡稱楊氏模量，是材料強度性能的一個專用名詞)

背景技術：

固體材料的楊氏模量是一個很重要的物理機械性能，如何準確測量楊氏模量對于工程設計和機械制造具有非常重要的意義。

測量固體材料楊氏模量的方法有拉伸法、彎曲法、振動法、內耗法等，在大中專學校的物理實驗中常采用拉伸法測量固體材料的楊氏模量。拉伸法測量楊氏模量的優點在于直觀，被測材料的測量長度、受力面積及受力大小都能清楚看到并測量出，而唯一受限制的是其受力后的材料伸長量，因太小而難以準確測量。在拉伸法測量中常用光杠桿法來放大材料受力后的微小伸長量。但是光杠桿測量微小長度存在精度不高，平面鏡易摔爛等不足。

發明內容

為了提高測量精度，克服平面鏡易摔爛等缺點，本發明提供一種單縫衍射楊氏模量測量儀，可以很好地克服這些不足。

本發明所述的單縫衍射楊氏模量測量儀，主要由上橫梁、立柱、底座、待測絲、待測絲緊固螺釘、砝碼、單縫平臺、單縫上下刀口、鎖緊螺釘、半導體激光器和衍射屏組成，其特征是兩根立柱由上橫梁和底座固定，待測絲由待測絲緊固螺釘固定在上橫梁上，單縫平臺固定在立柱的中部，單縫上刀口和半導體激光器固定在單縫平臺下，單縫下刀口由鎖緊螺釘鎖定在待測絲上，半導體激光器的光束正對單縫上下刀口之間的縫隙(這個縫隙常稱為單縫)，衍射屏放在離單縫一米以外的激光光路上。當激光束穿過由單縫上下刀口構成的單縫后其衍射光斑出現在衍射屏上，衍射屏上衍射光斑的寬度對應著單縫的寬度。在待測絲下端加減砝碼，待測絲長度出現伸縮，帶動單縫寬度變化，從而使衍射屏上衍射光斑的寬度產生變化，由于衍射屏上衍射光斑的變化很大，可以比較準確測量并計算出這個變化量。因激光的波長已知，單縫到衍射屏的距離易測，根據單縫衍射的物理原理就可以準確計算出單縫寬度的變化量。單縫的寬度變化量就是相應砝碼重力作用下待測絲的伸縮量。在將待測絲的相應長度、橫截面積和受力變化量代入楊氏模量公式就可計算出相應待測絲材料的楊氏模量了。因單縫衍射選用600多納米波長激光束，這樣就可以使得待測絲伸長量的測量精度達到相應的納米級，從而精確地測量出楊氏模量。

有關拉伸法測量楊氏模量和單縫衍射的問題已是公知知識，此處不作說明。

本發明的優點是利用激光的單縫衍射原理精確測量出固體材料的楊氏模量。

附圖說明

圖為單縫衍射楊氏模量測量儀的工作原理結構示意圖。

圖中，1、上橫梁，2、待測絲緊固螺釘，3、立柱，4、待測絲，5、單縫平臺，6、半導體激光器連接桿，7、單縫上刀口，8、半導體激光器，9、鎖緊螺釘，10、單縫下刀口，11、衍射屏，12、衍射屏連桿，13、砝碼，14、衍射屏座，15、調節螺桿，16、底座。

具體實施方案

下面結合單縫衍射楊氏模量測量儀的工作原理結構示意圖對本發明作具體說明。

在圖中，兩根立柱(3)由上橫梁(1)和底座(16)固定，待測絲(4)由待測絲緊固螺釘(2)固定在上橫梁(1)上，單縫平臺(5)固定在立柱(3)的中部，單縫上刀口(7)、半導體激光器(8)和半導體激光器連接桿(6)固定在單縫平臺(5)下，單縫下刀口(10)由鎖緊螺釘(9)鎖定在待測絲(4)上，半導體激光器(8)的激光光束正對單縫上下刀口之間的縫隙(稱為單縫)，衍射屏(11)連同衍射屏連桿(12)和衍射屏座(14)放在離單縫一米以外的激光光路上。當激光束穿過由單縫上下刀口構成的單縫后其衍射光斑出現在衍射屏上，衍射屏上衍射光斑的寬度對應著單縫的寬度。在待測絲下端加減砝碼，待測絲長度出現伸縮，帶動單縫寬度變化，從而使衍射屏上衍射光斑的寬度產生變化。根據單縫衍射的物理原理就可以準確計算出單縫寬度的變化量，并進而精確地測量出楊氏模量。