[發明專利]楊氏模量測量儀

在審

• 申請號: 201511018801.1
• 申請日: 2015-12-30
• 公開（公告）號: CN105466769A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 樊代和;常相輝;徐勛義;馬亞寧;郭培利;劉子健;張祖豪;秦鵬程
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N3/06
• 分類號: G01N3/06
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發明屬于物理測量儀器技術領域，具體涉及一種楊氏模量測量儀。

背景技術

楊氏模量的測量對研究金屬材料、光纖材料、半導體、納米材料、聚合物、陶瓷、橡膠等各種材料的力學性質有著重要意義，還可以用于機械零件部件設計和選擇等領域。同時，楊氏模量值的測量在大學物理實驗教學中屬于必開的實驗項目。

楊氏模量的測量方法一般有：拉伸法，震動法，內耗法和梁彎曲法等。其中涉及到的微小伸長量的測量，現用比較多的是利用光杠桿這種方法來實現的。基于光杠桿的楊氏模量測量儀學生操作起來有一些難度，且其一般有以下缺陷：光學調節比較復雜，器材較龐大，讀數裝置與測量裝置間隔為1至2米，實驗時需來回走動，操作困難；被測樣品的長度通常需要在1m左右，因此被測樣品本身的自然彎曲將帶來一定的測量誤差；采用普通刻度尺讀數，誤差較大，測量結果不夠精確等。

邁克爾遜干涉儀是光學干涉儀中較常見的一種，其原理是：一束入射激光被分為兩束，其中一束光經過一定的光程差后，使兩束光重疊發生干涉現象，形成干涉圖樣。兩束光之間的不同光程差可以通過調節干涉臂的長度差來實現。由于干涉圖樣強度的變化取決于干涉儀干涉臂的長度差，而此長度差一般在入射激光的波長量級，因此可利用邁克耳遜干涉儀來實現楊氏模量測量儀中微小長度的測量。

發明內容

本發明的目的是解決上述提到的缺陷問題，提供一種基于邁克爾遜干涉儀的楊氏模量測量儀。

本發明的技術方案是：一種楊氏模量測量儀，包括導軌、固定安裝在導軌前端的固定板、固定安裝在導軌中部的主板以及活動安裝在導軌后端可沿導軌軸線滑動的鏡架，固定板上設有光檢測器，主板上設有激光器、分光鏡和第一反射鏡，鏡架上設有第二反射鏡，所述激光器、分光鏡、第一反射鏡、第二反射鏡和光檢測器構成邁克爾遜干涉儀；被測物體的兩端分別固定在主板和鏡架上，鏡架還與拉力傳感器的一端相連，拉力傳感器的另一端與電機相連，電機通過拉力傳感器帶動鏡架移動，使被測物體拉伸。

優選地，所述光檢測器和拉力傳感器均與采集單元相連，采集單元與處理單元相連，所述處理單元用于處理采集單元收集的數據。

優選地，所述鏡架和拉力傳感器之間設有滑輪，牽引繩安裝在滑輪上，兩端分別與鏡架和拉力傳感器相連。

優選地，所述主板上設有第一安裝座，鏡架上設有第二安裝座，第一安裝座和第二安裝座用于固定被測物體的兩端。

優選地，所述第一安裝座和第二安裝座連成的直線與導軌的軸線平行。

優選地，所述拉力傳感器通過傳動軸與電機相連。

優選地，所述導軌的數量為二，且平行分布。

優選地，所述鏡架通過滑塊與導軌活動連接。

本發明的有益效果是：本發明所提供的楊氏模量測量儀，通過邁克爾遜干涉法來測量被測物體的微小形變，同時通過拉力傳感器來測量加載在被測物體上的力，最后通過采集單元將測得的數據輸入處理單元中處理，可實現對被測物體楊氏模量的全自動測量，與現有產品相比較，具有體積小，精度高，操作簡便等顯著優點。

附圖說明

圖1是本發明實施例一中楊氏模量測量儀的結構示意圖；

圖2是本發明固定被測物體的示意圖；

圖3是本發明實施例二中楊氏模量測量儀的結構示意圖。

附圖標記說明：1、導軌；2、固定板；3、主板；4、鏡架；5、光檢測器；6、激光器；7、分光鏡；8、第一反射鏡；9、第二反射鏡；10、被測物體(如鐵絲)；11、第一安裝座；12、第二安裝座；13、拉力傳感器；14、電機；15、滑輪。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的說明：

實施例一

如圖1和圖2所示，本實施例的楊氏模量測量儀，包括導軌1、固定板2、主板3和鏡架4，導軌1的數量為二，且平行分布；固定板2固定安裝在導軌1前端，固定板2上設有光檢測器5；主板3固定安裝在導軌1中部，主板3上設有激光器6、分光鏡7和第一反射鏡8；鏡架4通過滑塊活動安裝在導軌1后端，并可沿導軌1軸線滑動，鏡架4上設有第二反射鏡9；上述激光器6、分光鏡7、第一反射鏡8、第二反射鏡9和光檢測器5構成邁克爾遜干涉儀。