[發(fā)明專利]一種利用變極距式電容傳感器測鋼絲楊氏模量的方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910062620.0 | 申請日： | 2019-01-23 |
| 公開（公告）號： | CN109813608A | 公開（公告）日： | 2019-05-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 鄒維科;李諾薇 | 申請（專利權(quán)）人： | 徐州工程學(xué)院 |
| 主分類號： | G01N3/14 | 分類號： | G01N3/14 |
| 代理公司： | 徐州市淮海專利事務(wù)所 32205 | 代理人： | 張旭 |
| 地址： | 221000 江蘇省徐州市泉山區(qū)南三環(huán)*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 電容傳感器 變極 鋼絲 控制器 顯示器 信號轉(zhuǎn)換放大電路 鋼絲楊氏模量 電壓信號 驅(qū)動模塊 楊氏模量 施加 模擬信號轉(zhuǎn)換 數(shù)字信號轉(zhuǎn)換 控制器計算 放大作用 結(jié)合方式 模擬信號 數(shù)字信號 應(yīng)變量 測量 傳遞 轉(zhuǎn)換 | ||
本發(fā)明公開了一種利用變極距式電容傳感器測鋼絲楊氏模量的方法，采用變極距式電容傳感器、信號轉(zhuǎn)換放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器、控制器、D/A轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動模塊和顯示器相結(jié)合方式，通過變極距式電容傳感器改變的電壓信號，電壓信號通過信號轉(zhuǎn)換放大電路的轉(zhuǎn)換及放大作用和A/D轉(zhuǎn)換器的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，傳遞給控制器，控制器計算出待測鋼絲的應(yīng)變量，然后控制器結(jié)合施加的應(yīng)力值，計算得出該鋼絲的楊氏模量；最后通過D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，經(jīng)驅(qū)動模塊處理后在顯示器顯示。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，無需人工計算及測量，僅需確定對鋼絲施加的應(yīng)力值即可通過顯示器得出被測鋼絲的楊氏模量。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種測鋼絲楊氏模量的方法，具體是一種利用變極距式電容傳感器測鋼絲楊氏模量的方法。
背景技術(shù)
大學(xué)物理實驗中利用光杠桿放大微小伸長量的原理來測量鋼絲的楊氏模量，在測量的過程中從望遠(yuǎn)鏡內(nèi)觀察反射鏡，調(diào)節(jié)調(diào)焦手輪，直至叉絲清楚對準(zhǔn)標(biāo)尺由光杠桿反射出的某一刻度，然后按順序增加砝碼，從望遠(yuǎn)鏡當(dāng)中觀察標(biāo)尺的變化，并以此記錄刻度值，然后用逐差法求出標(biāo)尺刻度差的平均值，經(jīng)計算求出鋼絲的楊氏模量。但是要觀察微小伸長量需要調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡，加砝碼要輕取輕放，待鋼絲穩(wěn)定之后再觀測數(shù)據(jù)，觀測標(biāo)尺時眼睛要正對望遠(yuǎn)鏡，不得忽高忽低引起誤差，這個過程通常要花費大量的時間，且操作極為不便。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種利用變極距式電容傳感器測鋼絲楊氏模量的方法，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，無需人工計算及測量，僅需確定對鋼絲施加的應(yīng)力值即可通過顯示器得出被測鋼絲的楊氏模量。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種利用變極距式電容傳感器測鋼絲楊氏模量的方法，具體步驟為：
A、先采用光杠桿測量裝置對鋼絲測量楊氏模量，記錄測試過程中施加的應(yīng)力值及鋼絲的應(yīng)變量；
B、將變極距式電容傳感器裝在導(dǎo)軌上，然后將步驟A已測鋼絲的一端與變極距式電容傳感器的動片固定連接，已測鋼絲的另一端與掛鉤連接，然后變極距式電容傳感器、信號轉(zhuǎn)換放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器、控制器、D/A轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動模塊和顯示器通過數(shù)據(jù)線依次連接，控制器通過信號轉(zhuǎn)換放大電路和A/D轉(zhuǎn)換器接收初始變極距式電容傳感器的電壓信號，作為基礎(chǔ)值進(jìn)行存儲；
C、在掛鉤上增設(shè)砝碼對已測鋼絲施加步驟A中記錄的應(yīng)力值，此時控制器通過信號轉(zhuǎn)換放大電路和A/D轉(zhuǎn)換器接收當(dāng)前變極距式電容傳感器的實時電壓信號，控制器將實時電壓信號與步驟B存儲的基礎(chǔ)值做差值，然后計算該差值與步驟A中應(yīng)變量的比值，最終得出電壓變化量與應(yīng)變量之間的關(guān)系；
D、將已測鋼絲與變極距式電容傳感器的動片和掛鉤拆分，并使待測鋼絲的兩端分別與變極距式電容傳感器的動片和掛鉤連接，在掛鉤上增設(shè)砝碼對待測鋼絲施加應(yīng)力，并將該應(yīng)力值輸入控制器，同時控制器讀取當(dāng)前的變極距式電容傳感器的實時電壓信號，控制器將實時電壓信號與步驟B存儲的基礎(chǔ)值做差值，得出當(dāng)前的電壓變化量，然后調(diào)取步驟C得出的電壓變化量與應(yīng)變量之間的關(guān)系，計算得出待測鋼絲在當(dāng)前應(yīng)力值下的應(yīng)變量；最后控制器根據(jù)楊氏模量公式通過當(dāng)前應(yīng)力值和當(dāng)前的應(yīng)變量計算得出該待測鋼絲的楊氏模量；
E、控制器將步驟D得出的楊氏模量通過D/A轉(zhuǎn)換器和驅(qū)動模塊處理后，發(fā)送給顯示器進(jìn)行顯示。
進(jìn)一步，所述變極距式電容傳感器為差動式。
進(jìn)一步，所述控制器為單片機。
進(jìn)一步，所述顯示器為液晶顯示器。
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