本實(shí)用新型涉及測(cè)量裝置的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種智能法測(cè)量楊氏模量裝置。

背景技術(shù)：

楊氏模量是工程材料的重要物理參數(shù)之一，它反映材料抵抗彈性形變大小的一項(xiàng)重要的指標(biāo)。

目前，公知的測(cè)量方法是傳統(tǒng)的現(xiàn)代普通物理實(shí)驗(yàn)教材，是借助光桿望遠(yuǎn)鏡尺組進(jìn)行放大測(cè)量。該測(cè)量裝置的缺點(diǎn)在于鋼絲由于長(zhǎng)時(shí)間放置產(chǎn)生彎曲變形容易造成誤差，望遠(yuǎn)鏡的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)復(fù)雜，測(cè)量時(shí)易產(chǎn)生人為誤差。設(shè)備占地面積較大，需要2人一起操作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所述的至少一種缺陷，提供一種智能法測(cè)量楊氏模量裝置，其利用光波的干涉、步進(jìn)電機(jī)拉桿、單片機(jī)及攝像來(lái)測(cè)量金屬絲楊氏彈性模量。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種智能法測(cè)量楊氏模量裝置，其中,包括支架，支架的上部固定有鋼絲，支架中部設(shè)有固定平臺(tái)，固定平臺(tái)中部設(shè)有伸縮平臺(tái)，所述的鋼絲的一端與支架的頂部連接，鋼絲的另一端與伸縮平臺(tái)連接；

智能法測(cè)量楊氏模量裝置還包括拉力控制系統(tǒng)、測(cè)量鋼絲受力伸縮長(zhǎng)度的干涉系統(tǒng)、用于輸入和顯示數(shù)據(jù)的輸入顯示機(jī)構(gòu)。

本實(shí)用新型中，利用輸入顯示機(jī)構(gòu)更為方便地輸入和顯示息信，直觀地實(shí)現(xiàn)人機(jī)息信互換。利用拉力控制系統(tǒng)可以方便操作，省去放置法碼所產(chǎn)生拉力的繁復(fù)過程，彎曲變形容易造成誤差。利用波的干涉（干涉系統(tǒng)）來(lái)測(cè)量金屬絲受力拉伸縮的長(zhǎng)度。

具體的，所述的輸入顯示機(jī)構(gòu)包括鍵盤、顯示器。利用單片機(jī)、鍵盤和顯示屏更為方便地輸入和顯示息信，直觀地實(shí)現(xiàn)人機(jī)息信互換。

進(jìn)一步的，所述的拉力控制系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)拉桿、緩沖彈簧、拉力傳感器、AD轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)；

伸縮平臺(tái)下部連接緩沖彈簧，緩沖彈簧下部連接拉力傳感器，拉力傳感器下部連接步進(jìn)電機(jī)拉桿；單片機(jī)分別連接鍵盤、AD轉(zhuǎn)換模塊、緩沖彈簧、拉力傳感器、顯示器。拉力控制系統(tǒng)可以方便操作，省去放置法碼所產(chǎn)生拉力的繁復(fù)過程，彎曲變形容易造成誤差。

進(jìn)一步的，所述的干涉系統(tǒng)包括光源、靜腳、動(dòng)腳、靜片、動(dòng)片、半透半反鏡、CCD攝像頭，動(dòng)腳設(shè)于伸縮平臺(tái)上，動(dòng)片設(shè)于動(dòng)腳上，動(dòng)片底部設(shè)有靜腳和靜片；

動(dòng)片上方設(shè)有光源、半透半反鏡和CCD攝像頭。

本實(shí)用新型中，利用光波的干涉、CCD攝像頭和單片機(jī)來(lái)測(cè)量金屬絲受力拉伸縮的長(zhǎng)度，省去了調(diào)節(jié)望運(yùn)鏡的調(diào)試，減少了人工測(cè)量光桿臂長(zhǎng)和鏡面到望遠(yuǎn)鏡距離的誤差，提高了測(cè)量的精確性。

所述的支架設(shè)有上固定頭，伸縮平臺(tái)上設(shè)有下固定頭，鋼絲分別與上固定頭、下固定頭連接。

具體的，利單片機(jī)、鍵盤和顯示器，方便地輸入的初始?jí)毫0、等差壓力E、鋼絲的長(zhǎng)度A和直徑D，和顯示最后的所測(cè)量拉力大小、鋼絲的伸縮長(zhǎng)度和楊氏模量的信息。

根據(jù)所按的數(shù)字按鍵0、1、2、3…(N-1)、N和N、(N-1) …3、2、1鍵來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)拉桿的伸縮來(lái)施加拉力來(lái)拉伸鋼絲。其控制方法如下：

數(shù)字按鍵0、1、2、3…(N-1)、N和N、(N-1) …3、2、1按鍵，決定拉力的大小和利用拉力傳感器經(jīng)AD轉(zhuǎn)換模塊回傳的信息控制步進(jìn)電機(jī)的伸出、縮回和停止。

通過數(shù)字鍵N控制拉力的大小，當(dāng)拉力FN=（F0+N*E）時(shí)停止。

步進(jìn)電機(jī)拉桿控制伸縮，如果當(dāng)前是第N級(jí)，當(dāng)按下數(shù)字鍵（N+1）時(shí)，由于（N+1）>N電機(jī)拉桿縮回。當(dāng)按下數(shù)字鍵（N-1）時(shí)，由于（N-1）< N電機(jī)拉桿(7)伸出。

利用波的干涉來(lái)測(cè)量金屬絲受力拉伸縮的長(zhǎng)度：

首先光源的光照到半透半反鏡再反謝照到兩塊疊合好的光學(xué)玻璃(動(dòng)片和靜片:靜片固定在固定平臺(tái)上, 動(dòng)片上的靜腳也固定在固定平臺(tái)上、動(dòng)腳固定在伸縮平臺(tái)上),由于步進(jìn)電機(jī)拉桿施加壓力，伸縮平臺(tái)隨著鋼絲的上下伸縮移動(dòng)，靜片表面反射的光與動(dòng)片表面反射的光，在動(dòng)片的上面相遇時(shí)，靜腳到動(dòng)腳的光層差正比增大，由此產(chǎn)生光波干涉，并形成明暗相間的干涉條紋。

再由CCD攝像頭拍下其條紋圖像，將信息送至單片機(jī)進(jìn)行信息處理，分析出條紋的間L來(lái)，由公式（h=Lλ/2△l）在單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)處理算出動(dòng)片動(dòng)腳和靜腳高度差△hN，可以大大地減少，人工測(cè)量時(shí)的人為誤差，并且大大地提高了測(cè)量精度，減少了測(cè)量?jī)x器所占用的面積，同時(shí)該裝置完全可單人操作。

當(dāng)按0數(shù)字時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部高度差h₀和拉力F₀作為初始值，可以消除鋼絲變形所造成的誤差。

其它數(shù)字鍵N時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部根據(jù)拉伸長(zhǎng)度△hN=hN- h₀ 、拉力△FN=FN-F0、長(zhǎng)度A和直徑D由公式Y(jié)=4△FA/∏D²△h直接算出楊氏模量來(lái)。這樣更精準(zhǔn)、方便、快速和直觀。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是：

1、 本實(shí)用新型由于單片機(jī)、鍵盤和顯示器，更為精確和方便地測(cè)量數(shù)據(jù)，并且達(dá)到直觀的人機(jī)息信互換。

2、 本實(shí)用新型由于引入了步進(jìn)電機(jī)拉桿、緩沖彈簧、接力傳感器、AD轉(zhuǎn)換模和單片機(jī)，可以方便地對(duì)待測(cè)鋼絲進(jìn)行施加拉力，解決了現(xiàn)有已知的測(cè)量方法存在的操作不方便，結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。并且等差拉力可以隨意設(shè)置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便等特點(diǎn)。

3、 本實(shí)用新型由于引入波的干涉測(cè)量鋼絲的伸縮，可以有效地減少人為測(cè)量的誤差，省去了望運(yùn)鏡的調(diào)試，而且減少了人工測(cè)量光桿臂長(zhǎng)和鏡面到望遠(yuǎn)鏡距離的誤差，提高了測(cè)量的精確性。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型波干涉結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對(duì)本專利的限制；為了更好說明本實(shí)施例，附圖某些部件會(huì)有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。附圖中描述位置關(guān)系僅用于示例性說明，不能理解為對(duì)本專利的限制。

如圖1、2所示，一種智能法測(cè)量楊氏模量裝置，其中,包括支架4，支架4的上部固定有鋼絲1，支架4中部設(shè)有固定平臺(tái)3，固定平臺(tái)3中部設(shè)有伸縮平臺(tái)2，鋼絲1的一端與支架4的頂部連接，鋼絲1的另一端與伸縮平臺(tái)2連接；

智能法測(cè)量楊氏模量裝置還包括拉力控制系統(tǒng)、測(cè)量鋼絲1受力伸縮長(zhǎng)度的干涉系統(tǒng)、用于輸入和顯示數(shù)據(jù)的輸入顯示機(jī)構(gòu)。

輸入顯示機(jī)構(gòu)包括鍵盤17、顯示器18。拉力控制系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)拉桿7、緩沖彈簧5、拉力傳感器6、AD轉(zhuǎn)換模塊13、單片機(jī)16；

伸縮平臺(tái)2下部連接緩沖彈簧5，緩沖彈簧5下部連接拉力傳感器6，拉力傳感器6下部連接步進(jìn)電機(jī)拉桿7；單片機(jī)16分別連接鍵盤17、AD轉(zhuǎn)換模塊13、緩沖彈簧5、拉力傳感器6、顯示器18。

干涉系統(tǒng)包括光源12、靜腳8、動(dòng)腳9、靜片10、動(dòng)片11、半透半反鏡14、CCD攝像頭15，動(dòng)腳9設(shè)于伸縮平臺(tái)2上，動(dòng)片11設(shè)于動(dòng)腳9上，動(dòng)片11底部設(shè)有靜腳8和靜片10；

動(dòng)片11上方設(shè)有光源12、半透半反鏡14和CCD攝像頭15。支架4設(shè)有上固定頭19，伸縮平臺(tái)2上設(shè)有下固定頭20，鋼絲1分別與上固定頭19、下固定頭20連接。

本實(shí)施例中，利用光波的干涉、步進(jìn)電機(jī)拉桿、單片機(jī)及攝像來(lái)測(cè)量金屬絲楊氏彈性模量。

利用波的干涉替換望遠(yuǎn)鏡測(cè)量鋼絲的伸縮，省去了調(diào)節(jié)望運(yùn)鏡的調(diào)試，從而減少了人工測(cè)量光桿臂長(zhǎng)和鏡面到望遠(yuǎn)鏡距離的誤差，提高了測(cè)量的精確性；其次，采用步進(jìn)電機(jī)拉桿和緩沖彈簧替換放置法碼所產(chǎn)生拉力的繁復(fù)過程，并且可以設(shè)置任意等差拉力；最后，利用智能系統(tǒng)的單片機(jī)和CCD攝像頭更為真實(shí)且方便地測(cè)量數(shù)據(jù)，并且達(dá)到直觀的人機(jī)息信互換。

為克服傳統(tǒng)裝置測(cè)量楊氏模量時(shí)產(chǎn)生的較多人為誤差，摒棄繁瑣調(diào)節(jié)步驟，開發(fā)智能且操作簡(jiǎn)便的測(cè)量裝置。本實(shí)用新型所述的一種智能且精準(zhǔn)測(cè)量楊氏模量的裝置，包括鋼絲1，伸縮平臺(tái)2，固定平臺(tái)3，支架4，緩沖彈簧5，拉力傳感器6，步進(jìn)電機(jī)拉桿7，靜腳8，動(dòng)腳9，靜片10，動(dòng)片11，光源12，AD轉(zhuǎn)換模塊13，半透半反鏡14，CCD攝像頭15，單片機(jī)16,鍵盤17,顯示器18，上固定頭19，下固定頭20。

1、利用利單片機(jī)16、鍵盤17和顯示器18，方便地輸入的初始?jí)毫0、等差壓力E、鋼絲的長(zhǎng)度A和直徑D。使人機(jī)信息交流方便。

由單片機(jī)內(nèi)部程序?qū)㈡I盤17、AD轉(zhuǎn)換模塊13、緩沖彈簧5、拉力傳感器6和CCD攝像頭15傳來(lái)的信息進(jìn)行智能處理，算出拉力△FN、拉伸長(zhǎng)度△hN和楊氏模量Y。同進(jìn)度通過顯示器18顯示出來(lái)主觀方便。

2、根據(jù)所按的數(shù)字按鍵0、1、2、3…(N-1)、N和N、(N-1) …3、2、1鍵，單片機(jī)16 、AD轉(zhuǎn)換模塊13和拉力傳感器6組成的拉力控制系統(tǒng)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)拉桿7的伸縮和施加拉力大小來(lái)拉伸鋼絲。由鋼絲的伸縮引起伸縮平臺(tái)2的上下移動(dòng)。

3、由光源12、靜腳8、動(dòng)腳9、靜片10、動(dòng)片11、光源12、半透半反鏡14、CCD攝像頭15和單片機(jī)16組成光波的干涉系統(tǒng)來(lái)測(cè)量波的干涉條紋的間距。減少了測(cè)量的人為誤差，提高了測(cè)量的精度、減少設(shè)備的占地面積、使操作簡(jiǎn)單和測(cè)量速度加快。

顯然，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。