[實用新型]一種楊氏模量的測量系統

無效

• 申請號: 200920057430.1
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN201397268Y
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 漆建軍;王金礦;陳立志;林江豪;鄧雪華;楊思哲
• 申請（專利權）人: 廣東外語外貿大學
• 主分類號: G01N3/06
• 分類號: G01N3/06;G01B11/02;G02B26/08;G02B7/182
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司
• 代理人: 禹小明

技術領域

本實用新型涉及一種楊氏模量的測量系統。

背景技術

金屬絲的楊氏模量是反映金屬材料力學性質的一項重要參數，普通物理實驗中通常采用拉長法進行測量。實驗測量中關鍵是需要對金屬絲在拉力作用下長度的微小變化量進行精確測量。為此，有報道采用光杠桿、霍爾位置傳感器、PSD位置傳感器等方法測量這一微小伸長量，這些方法都取得了一定的測量效果。

武漢理工大學的陳水波以8051單片機為核心，結合疊柵條紋技術，研制出一種測量楊氏模量的智能光電系統，解決了楊氏模量的高精度測量問題。浙江海洋學院的趙菁以光的等厚干涉原理為基礎，用讀數顯微鏡和砝碼測量透明介質的楊氏模量。電子科技大學的嚴一民根據霍爾器件能構成均勻的腔體磁場，提出了一種用磁感應法測量金屬絲楊氏模量的方法。石油大學的王愛軍提出用邁克爾遜干涉儀測量金屬絲在沿長度方向拉力作用下的伸長量，給出測量金屬絲楊氏模量的一種方法，這種方法也是在光杠桿的基礎上外加一個微小長度的測量的轉換裝置再利用邁克爾遜干涉儀來進行測量的。廣州師范學院物理系的黃日華等提出了利用半導體激光為光源，電荷耦合器件CCD作為光電接收器，結合微型計算機技術進行數據采集處理的測量楊氏模量的方法。但采用此測量方法測量楊氏模量根本上與傳統的測量方法一樣，即采用光杠桿法，但創新點在于對反射出來的光線的標尺上移動的距離采用線陣CCD來捕捉與測量，即用電荷耦合器件CCD作為光電接收器，取代傳統楊氏模量測定實驗中的反光鏡和望遠鏡，利用線陣CCD來測量光點在加砝碼前后反射在標尺上移動的距離，其依照的原理是獲取兩個投影點間相隔的光敏元個數為n，再將這個光敏元個數乘以光敏元中心距11μm，進而求得光杠桿的平面鏡上兩次反射光點在標尺上移動的距離，進而求得待測鋼絲的微小伸長量，這個微小伸長量的獲得還是要利用光杠桿來進行換算得到。且在測量的過程中，光杠桿的方法涉及要測量的物理量多，勢必引入較多的系統誤差。

實用新型內容

針對現有技術的缺點，本實用新型的目的是提供一種計算精確、操作簡單的楊氏模量的測量系統。

為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案為：一種楊氏模量的測量系統，其包括緩慢加力裝置、帶有邁克爾遜干涉儀的干涉環光學成像模塊、帶有CCD傳感器的圖像信號捕獲與轉換模塊、數據采集及傳輸模塊、以及微機數據處理模塊，被測物體的一端固定，另一端與邁克爾遜干涉儀的測量端連接，緩慢加力裝置與邁克爾遜干涉儀連接，干涉環光學成像模塊利用邁克爾遜干涉儀形成干涉環并成像于光屏上，圖像信號捕獲與轉換模塊利用CCD傳感器將干涉環光信號轉化為電信號，數據采集及傳輸模塊將來自CCD傳感器的電信號轉化為數字信號，微機數據處理模塊接收來自數據采集與傳輸模塊的數字信號并對其進行處理，實現干涉環的自動計數。

該邁克爾遜干涉儀包括第一反射鏡M₁、第二反射鏡M₂、分光板G₁、補償板G₂、光源S，第一反射鏡M₁與第二反射鏡M₂相互垂直，分光板G₁及補償板G₂與第一反射鏡M₁與第二反射鏡M₂均成45°，第一反射鏡M₁為滑動鏡，其作為與被測物體連接的測量端。該滑塊安置在一光滑導軌上。

該緩慢加力裝置包括滑輪、容器及輸液器，該滑塊通過一細線跨過滑輪后垂掛該容器，輸液器向容器中逐漸添加液體來增加對被測物體的拉力。該輸液器包括儲液瓶、滴斗及滴速夾，該儲液瓶通過滴斗與容器連通，滴速夾用于控制滴斗液滴流速。

該緩慢加力裝置為與滑塊連接的微調節器。

該光屏設于一遮光箱底部，且將CCD傳感器也置于遮光箱內部。該遮光箱呈一長方體狀，且其具有一進光口。

該被測物體為金屬材料、光纖材料、半導體、納米材料、聚合物、陶瓷或橡膠。

本實用新型與現有技術相比具有如下優點和有益效果：

本實用新型通過邁克爾遜干涉儀測量被測物體微小長度變化相關的物理量，獲得干涉環的變化，進而自動計數出當被測物體有極細微的長度的改變時所引起的干涉圓環的數目的變化，從而算出對應拉力所引起被測物體微小長度的變化，得到被測物體的楊氏模量。本實用新型精確地、自動地測量出了干涉環的變化，從而精確地測出了對應的拉力所引起的金屬絲的微小長度的變化，從而精確地計算出被測物體的楊氏模量。

附圖說明