一種拉伸法測(cè)金屬絲楊氏模量的實(shí)驗(yàn)儀器的制造方法
【專利摘要】一種拉伸法測(cè)金屬絲楊氏模量的實(shí)驗(yàn)儀器，包括楊氏模量?jī)x和長(zhǎng)度變化量觀察裝置，其中楊氏模量?jī)x包括兩個(gè)立柱、上橫梁、中間梁、帶吊桿的砝碼盤、底座、以及螺旋測(cè)微計(jì)，所述的兩個(gè)立柱上設(shè)置有米尺。同現(xiàn)有技術(shù)的楊氏模量?jī)x相比，本實(shí)用新型的楊氏模量?jī)x能夠利用拉伸法更準(zhǔn)確、更快捷的測(cè)量任意金屬絲的楊氏模量值，本實(shí)用新型的儀器所得的誤差波動(dòng)幅度要比現(xiàn)有儀器的誤差波動(dòng)幅度小的多，同時(shí)實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間也減少了15～20分鐘。
【專利說(shuō)明】一種拉伸法測(cè)金屬絲楊氏模量的實(shí)驗(yàn)儀器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，涉及一種新型楊氏模量?jī)x，特別是涉及一種操作方便、直觀性強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)誤差相對(duì)較小的實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有拉伸法測(cè)金屬絲楊氏模量的實(shí)驗(yàn)儀器如圖1、圖2所示，存在諸多不足之處:I)由于現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)限制，實(shí)驗(yàn)所用金屬絲的長(zhǎng)度不是很長(zhǎng)，這就造成測(cè)量結(jié)果精確度不高；2)測(cè)量金屬絲長(zhǎng)度時(shí)，卷尺無(wú)法在下卡口處拉直，導(dǎo)致測(cè)量產(chǎn)生一定誤差；3)增、減砝碼時(shí)，勢(shì)必會(huì)造成砝碼盤的晃動(dòng)，為了確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性必須要等砝碼盤靜止再測(cè)量，這造成測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)；4)在測(cè)量楊氏模量時(shí)，金屬絲在未加砝碼時(shí)有時(shí)會(huì)處于形變狀態(tài)，如果此時(shí)直接加一個(gè)砝碼記錄讀數(shù)就會(huì)造成測(cè)量的系統(tǒng)誤差，錯(cuò)將金屬絲形變部分當(dāng)作加砝碼后產(chǎn)生的形變讀數(shù)；5)實(shí)驗(yàn)操作中，最重要的一步是調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡，直到可以看到清晰的光杠桿鏡中標(biāo)尺刻度的像，這既要上下移動(dòng)望遠(yuǎn)鏡使得它和光杠桿鏡的鏡面基本等高，又要左右移動(dòng)望遠(yuǎn)鏡固定架位置，所以調(diào)節(jié)比較困難。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足之處，提供一種新型楊氏模量?jī)x，該裝置觀測(cè)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)潔直觀，方便學(xué)生理解和掌握，同時(shí)準(zhǔn)確度高、方便快捷。
[0004]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，一種拉伸法測(cè)金屬絲楊氏模量的實(shí)驗(yàn)儀器，包括楊氏模量?jī)x和長(zhǎng)度變化量觀察裝置，其中楊氏模量?jī)x包括兩個(gè)立柱、上橫梁、中間梁、帶吊桿的砝碼盤、底座、以及螺旋測(cè)微計(jì)，所述的兩個(gè)立柱上設(shè)置有米尺。
[0005]所述的上橫梁固定有金屬套管。
[0006]在立柱的下部固定有吊桿限位板，吊桿穿過(guò)吊桿限位板上的通孔。
[0007]所述的長(zhǎng)度變化量觀察裝置包括固定座、激光器、標(biāo)尺以及光杠桿，光杠桿設(shè)置在楊氏模量?jī)x上。
[0008]所述的通孔內(nèi)壁上設(shè)置有潤(rùn)滑劑層。
[0009]同現(xiàn)有技術(shù)的楊氏模量?jī)x相比，本實(shí)用新型的楊氏模量?jī)x能夠利用拉伸法更準(zhǔn)確、更快捷的測(cè)量任意金屬絲的楊氏模量值。以鐵絲為例:一般情況下，20°C時(shí)鐵絲的楊氏模量是(19.0?21.0) X IO4N / mm2。由于楊氏模量是由6個(gè)直接測(cè)量的物理量代入公式間接計(jì)算得到，可以利用不確定度來(lái)描述誤差情況。如果利用不確定度的絕對(duì)值比上楊氏模量的計(jì)算值，可得出誤差波動(dòng)的幅度?，F(xiàn)有儀器所得的誤差波動(dòng)幅度約為3%?8%，而新型儀器所得的誤差波動(dòng)幅度一般小于I %。通過(guò)對(duì)比，本實(shí)用新型的儀器所得的誤差波動(dòng)幅度要比現(xiàn)有儀器的誤差波動(dòng)幅度小的多，同時(shí)實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間也減少了 15?20分鐘。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的楊氏模量?jī)x的結(jié)構(gòu)圖。[0011]圖2是現(xiàn)有技術(shù)的長(zhǎng)度變化量觀察裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖3是本實(shí)用新型的楊氏模量?jī)x的結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖4是本實(shí)用新型的長(zhǎng)度變化量觀察裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0014]1代表立柱,2代表上橫梁,3代表中間梁,4代表吊桿,5代表破碼盤,6代表底座，7代表米尺，8代表金屬套管，9代表吊桿限位板，10代表固定座，11代表激光器，12代表標(biāo)尺，13代表望遠(yuǎn)鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0015]一種拉伸法測(cè)金屬絲楊氏模量的實(shí)驗(yàn)儀器，包括楊氏模量?jī)x和長(zhǎng)度變化量觀察裝置，其中楊氏模量?jī)x包括兩個(gè)立柱1、上橫梁2、中間梁3、帶吊桿4的砝碼盤5、底座6、以及螺旋測(cè)微計(jì)，關(guān)鍵是:所述的兩個(gè)立柱I上設(shè)置有米尺7。
[0016]所述的上橫梁2固定有金屬套管8。
[0017]在立柱I的下部固定有吊桿限位板9，吊桿4穿過(guò)吊桿限位板9上的通孔。
[0018]所述的長(zhǎng)度變化量觀察裝置包括固定座10、激光器U、標(biāo)尺12以及光杠桿，光杠桿設(shè)置在楊氏模量?jī)x上。
[0019]所述的通孔內(nèi)壁上設(shè)置有潤(rùn)滑劑層。
[0020]本實(shí)用新型在具體實(shí)施時(shí)，將原裝置的兩個(gè)立柱I上端各截去一部分，同時(shí)在上橫梁2處增設(shè)一根金屬套管3，金屬套管3的長(zhǎng)度和所截材料的總長(zhǎng)度相等，將金屬絲從金屬套管3頂部開(kāi)始懸掛。這樣就使整套裝置所用材料長(zhǎng)度不變的情況下，實(shí)驗(yàn)所用金屬絲的長(zhǎng)度大大增長(zhǎng)。改進(jìn)之前可測(cè)金屬絲最大長(zhǎng)度大約是96cm ;新裝置可測(cè)金屬絲最大長(zhǎng)度大約是168cm。在兩立柱I上貼有實(shí)驗(yàn)室所用的坐標(biāo)紙，充當(dāng)米尺7，米尺7的精確度是
0.1cm0這樣就能夠直接讀出上橫梁2與中間梁3之間金屬絲的長(zhǎng)度；在砝碼盤5上端增設(shè)吊桿限位板9。吊桿限位板9固定于兩立柱I上，砝碼盤5的吊桿4穿過(guò)吊桿限位板9的中間孔?？椎闹睆奖鹊鯒U4的直徑稍寬，同時(shí)孔內(nèi)側(cè)和附近的吊桿4上均涂有潤(rùn)滑油脂，以減少摩擦影響。它能夠起到縮短砝碼盤晃動(dòng)時(shí)間的目的。為了避免這一部分對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果造成的誤差，在所有讀數(shù)讀取之前，預(yù)先在砝碼盤5上加一到兩個(gè)砝碼，將金屬絲拉直后，再逐漸增加砝碼，正式讀數(shù)。利用激光束方向性好、射程遠(yuǎn)等特點(diǎn)，將激光器11放在原望遠(yuǎn)鏡13的位置處。使其發(fā)出的光線照射到光杠桿的平面反射鏡上，調(diào)節(jié)激光器11，使得光線反射到標(biāo)尺12上，這樣就能直接讀出激光線在標(biāo)尺12上的位置以及位置變化。本實(shí)用新型采用的是激光標(biāo)線器優(yōu)化激光成像，使激光器11射出的激光經(jīng)平面鏡反射后，成像于標(biāo)尺上是細(xì)直的線段。實(shí)驗(yàn)時(shí)只需以激光線的下邊緣或是上邊緣為基準(zhǔn)進(jìn)行記錄數(shù)據(jù)，提高了測(cè)量的精確度。
[0021]由于楊氏模量是由6個(gè)直接測(cè)量的物理量代入公式間接計(jì)算得到，所以要實(shí)現(xiàn)測(cè)量各個(gè)間接物理量:金屬絲的直徑d，所測(cè)金屬絲長(zhǎng)L，鏡尺距離D，反光鏡后足到前兩足的垂直距離h，以及平均差值Λ n，其中平均差值Λ η是通過(guò)激光在標(biāo)尺12上的讀數(shù)值利用逐

WFL
差法獲得。進(jìn)而帶入楊氏模量計(jì)算公式7 = ~。


π? hAn
【權(quán)利要求】
1.一種拉伸法測(cè)金屬絲楊氏模量的實(shí)驗(yàn)儀器，包括楊氏模量?jī)x和長(zhǎng)度變化量觀察裝置，其中楊氏模量?jī)x包括兩個(gè)立柱(I)、上橫梁(2)、中間梁(3)、帶吊桿(4)的砝碼盤(5)、底座(6)、以及螺旋測(cè)微計(jì)，其特征在于:所述的兩個(gè)立柱(I)上設(shè)置有米尺(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拉伸法測(cè)金屬絲楊氏模量的實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于:所述的上橫梁(2)固定有金屬套管(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拉伸法測(cè)金屬絲楊氏模量的實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于:在立柱⑴的下部固定有吊桿限位板(9)，吊桿⑷穿過(guò)吊桿限位板(9)上的通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拉伸法測(cè)金屬絲楊氏模量的實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于:所述的長(zhǎng)度變化量觀察裝置包括固定座(10)、激光器(11)、標(biāo)尺(12)以及光杠桿，光杠桿設(shè)置在楊氏模量?jī)x上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種拉伸法測(cè)金屬絲楊氏模量的實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于:所述的通孔內(nèi)壁上設(shè)置有潤(rùn)滑劑 層。
【文檔編號(hào)】G01N3/14GK203376213SQ201320407763
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月10日
【發(fā)明者】張晴, 楊桂考, 張洪海, 陳麗, 韋艷, 劉志堅(jiān) 申請(qǐng)人:張晴