CN201335794Y - 杨氏模量测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种杨氏模量测量仪，它包括支撑架，定位槽板，所述定位槽板固定于所述支撑架上，定位体，所述定位体滑动安装于所述定位槽板的导向槽内，并与所述下夹头固定连接，三足平台，用于调整所述三足平台处于水平状态的水平调节装置，用于显示所述三足平台移动距离的数值的显示装置，用于指示所述三足平台水平状态的水平指示装置，所述三足平台设有三个支撑足，其中，一个支撑足放置在所述水平调节装置上，另外的两个支撑足放置在所述定位体上。该测量仪不仅能够准确测量被测材料的杨氏模量，而且使用方便，价格低廉，非常适合作为学生的实验器材使用。

Description

杨氏模量测量仪

技术领域

本实用新型涉及测量仪器技术领域，尤其涉及一种通过改变应力来测量被测材料的应变量，从而确定被测材料的弹性模量的仪器。

背景技术

杨氏模量就是弹性模量，是材料力学里的一个概念。杨(ThomasYoung1773～1829)是英国物理学家，1807年，提出弹性模量的定义，为了纪念他，后人称弹性模量为杨氏模量。

目前，公知的杨氏模量测量仪有十几种，主要采用两种测量方法：静态法和动态法。应该说各有各的长处，也各有各的缺点。动态法是将被测材料激发成横波振动，测量出试件共振频率，然后求出杨氏模量，此种方法所需电子设备多而繁杂，影响了学生对物理问题的理解。静态法主要是拉伸法。光学干涉法虽然能够准确测量应变量，但成本较高。对于使用光杠杆、镜尺组测量钢丝伸长量的装置，从望远镜视场中寻找标尺像成为最大难点，如果在测量过程中碰动了镜尺组，会造成测量不准确，或者不得不重新调试仪器、重新测量。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种杨氏模量测量仪，该测量仪不仅能够准确测量被测材料的杨氏模量，而且使用方便，价格低廉，非常适合作为学生的实验器材使用。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：杨氏模量测量仪，包括支撑架；用于固定被测材料上端部的上夹头，所述上夹头固定于所述支撑架上；用于固定被测材料下端部的下夹头；定位槽板，所述定位槽板固定于所述支撑架上；定位体，所述定位体滑动安装于所述定位槽板的导向槽内，并与所述下夹头固定连接；三足平台；用于调整所述三足平台处于水平状态的水平调节装置；用于读取所述三足平台移动距离的数值的数据读取装置；用于指示所述三足平台水平状态的水平指示装置；所述三足平台设有三个支撑足，其中，一个支撑足放置在所述水平调节装置上，另外的两个支撑足放置在所述定位体上。

其中，所述水平调节装置包括固定平台，所述固定平台固定于所述支撑架上；螺旋测微器，所述螺旋测微器包括转动部和固定部，螺旋测微器的固定部安装于所述固定平台上；所述三足平台的一个支撑足放置在所述螺旋测微器的转动部上；所述显示装置是设置在所述螺旋测微器上的刻度。

其中，所述水平指示装置是激光水平指示器，所述激光水平指示器包括激光器，单孔光屏，反射镜，所述反射镜设置于所述三足平台上。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：

1、彻底改变了老式杨氏模量测量仪调节困难的问题。用激光器、单孔光屏、反射镜等器件组成一个高精度的激光水平指示器，测量之前通过调节螺旋测微器使三足平台处于水平状态。改变砝码的重量后，被测材料的长度将发生改变，通过调节螺旋测微器再次使三足平台回到水平状态，从螺旋测微器刻度的变化即读取三足平台移动的距离，进而得出被测材料长度的变化。由于使用了激光器，激光光斑很容易观察到，这使得整个调试与测量过程非常简捷直观，便于学生明确其物理意义。

2、避免了错误数据和测量不准确的问题。由于学生不再使用镜尺组进行读数，也不会出现类似于在测量过程中碰动了镜尺组的问题，可有效地避免错误数据。

3、降低了仪器造价。用激光笔外加一个小的直流电源供电，既可作为激光器使用，降低了仪器成本，使仪器造价更低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

附图是本实用新型实施例的结构原理示意图；

图中：A.被测材料，11.上夹头，12.下夹头，13.定位槽板，14.定位体，21.三足平台，22.固定平台，23.螺旋测微器，231.固定部，232.转动部，233.固定螺钉，234.支承座，24.支撑足，30.砝码，41.激光器，42.单孔光屏，43.反射镜。

具体实施方式

如附图所示，一种杨氏模量测量仪，它包括支撑架(图中未示出)，被测材料A的上端部用上夹头11固定，被测材料A的下端部用下夹头12固定，所述上夹头11固定于所述支撑架上，学生实验时，被测材料A通常为钢丝。

定位槽板13固定于所述的支撑架上，定位体14滑动安装于所述定位槽板13的导向槽内，下夹头12与定位体14固定连接，砝码30挂接在定位体14上，由于定位体14被限定在定位槽板13的导向槽内，定位体14只能上下滑动，因此，在改变砝码的重量时，被测材料A也不会产生晃动，进而保证三足平台21及反射镜43的稳定。

所述支撑架上还设有一个固定平台22，固定平台22用于安装螺旋测微器23。所述螺旋测微器23包括转动部232和固定部231，支承座234和固定螺钉233将螺旋测微器的固定部231安装于固定平台22上。螺旋测微器23的作用是调整三足平台21处于水平状态，螺旋测微器23上设有刻度，所述刻度用来显示三足平台21移动距离的数值，这个数值与被测材料A长度的变化是相等的。

三足平台21设有三个支撑足24，其中，一个支撑足放置在螺旋测微器的转动部232上；另外的两个支撑足放置在定位体14上。在改变砝码的重量时，被测材料A的长度会发生变化，这种变化会通过定位体14反映到三足平台21上，从而改变了三足平台21的水平状态。

激光水平指示器40用于指示三足平台21是否处于水平状态。所述激光水平指示器40包括激光器41，单孔光屏42，反射镜43，所述反射镜43设置于三足平台21上。激光器41通过单孔光屏42中心的小孔射出激光束，激光束到达反射镜43，反射镜43反射回来的激光束在单孔光屏42上形成光斑，根据光斑中心与小孔的中心是否重合，来判定三足平台21是否水平。激光水平指示器40的精度高，使用方便，激光光斑很容易观察到，这使得整个调试与测量过程非常简捷直观，便于学生明确其物理意义。当然，如果在三足平台21上设置气泡，也能达到指示水平状态的作用，只不过测量精度无法与激光水平指示器相媲美。

工作原理：

测量之前，先调节三足平台21水平，此时，由反射镜43反射回来的光斑中心与单孔光屏42的小孔中心重合。加(减)砝码后被测材料A的长度改变，三足平台21一端下降(或上升)，三足平台21不再水平，光斑中心上升(或下降)，通过调整螺旋测微器23使三足平台21的另一端下降(或上升)，光斑中心又回到与单孔光屏42的小孔中心重合的位置，三足平台21再一次水平。从螺旋测微器23刻度的变化即可得出被测材料A长度的变化。根据所加砝码的质量计算拉力，再用螺旋测微器测钢丝直径，米尺测钢丝长度，即可计算出被测材料A的杨氏模量。

本实用新型不局限于上述具体的实施方式，实际上，本实用新型所揭示的杨氏模量测量仪包含了一种测量长度微小改变的方法，与公知技术相比，此方法更简捷、更准确。它不仅适用于测量钢丝拉伸、金属棒热膨胀等长度微小改变，也可以用于测量物***置沿直线的微小位移，只要正确设计水平指示装置的指示状态，并用水平调节装置调节三足平台的水平状态，通过测量三足平台在水平指示装置两次相同指示状态之间平移的距离，就能确定物体沿直线移动的微小位移。

Claims (4)

1.杨氏模量测量仪，包括

支撑架；

用于固定被测材料上端部的上夹头，所述上夹头固定于所述支撑架上；

用于固定被测材料下端部的下夹头；其特征在于：所述测量仪还包括定位槽板，所述定位槽板固定于所述支撑架上；

定位体，所述定位体滑动安装于所述定位槽板的导向槽内，并与所述下夹头固定连接；

三足平台；

用于调整所述三足平台处于水平状态的水平调节装置；

用于读取所述三足平台移动距离的数值的数据读取装置；

用于指示所述三足平台水平状态的水平指示装置；

所述三足平台设有三个支撑足，其中，一个支撑足放置在所述水平调节装置上，另外的两个支撑足放置在所述定位体上。

2.如权利要求1所述的杨氏模量测量仪，其特征在于：

所述水平调节装置包括

固定平台，所述固定平台固定于所述支撑架上；

螺旋测微器，所述螺旋测微器包括转动部和固定部，螺旋测微器的固定部安装于所述固定平台上；

所述三足平台的一个支撑足放置在所述螺旋测微器的转动部上；

所述显示装置是设置在所述螺旋测微器上的刻度。

3.如权利要求1所述的杨氏模量测量仪，其特征在于：所述水平指示装置是激光水平指示器。

4.如权利要求3所述的杨氏模量测量仪，其特征在于：所述激光水平指示器包括

激光器；

单孔光屏；

反射镜，所述反射镜设置于所述三足平台上。

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