[实用新型]一种杨氏弹性模量测量仪

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种杨氏弹性模量测量仪，主要应用于大专院校物理实验教学。

背景技术

固体材料杨氏弹性模量的测量是高等院校理工科物理实验教学中必做实验项目之一，目前用于物理实验教学测量杨氏弹性模量的仪器主要有三种：一种是采用拉伸法，金属丝的上端固定于支架上，下端挂砝码，测出金属丝在力的作用下的伸长量，根据胡克定律求得金属丝的杨氏弹性模量；第二种是采用共振法，用某种频率的信号源激发两端自由的圆柱杆时，波在试样中传播，由于边界条件的限制而发生反射，反射和干涉的结果在试样中形成驻波，若驻波的频率与试样的固有振动频率的基频相同时，试样就处于共振状态，通过共振现象测出振动的基频频率，从而求得试样的杨氏弹性模量；第三种是采用弯梁法，长度为L，厚度为a，宽度为b的金属横梁，置于间隔距离为d的两刀口之间，如果在梁的中心位置置一平行于两支撑刀口的刀口，并通过中间刀口施加压力，测梁的中心将下降ΔZ，则横梁的杨氏弹性模量为Y=d3Mg4a3bΔZ]]>式中，M为加在中间刀口上的砝码质量，g为当地的重力加速度，目前，测量ΔZ的方法是采用读数显微镜，由于读数显微镜的视野小，调节、测量繁杂，因此，这是弯梁法的不足。

发明内容：

为了解决弯梁法采用读数显微镜存在的视野小，调节、测量繁杂等不足，本实用新型提供一种新型杨氏模量测量仪，该杨氏弹性模量测量仪，采用千分尺定标、测量、使得测量直观和简单。

本实用新型解决其技术上问题所采用的技术方案是：它含杨氏弹性模量测试仪、磁铁盒、试样支撑刀口、杠杆支撑台、刀口装置、砝码、千分尺、千分尺固定架、杠杆装置、平台、试样、支架、底座。杨氏弹性模量测试仪含机箱、电缆座、电压表、电源开关。杠杆装置含霍耳位置传感器、杠杆、上尖顶、转动尖顶、下尖顶。刀口装置含连杆平台、连杆、水平刀口、砝码盒。底座上平行立有开了试样支撑刀口的两支架，两支架的试样支撑刀口支撑试样，试样的中间位置挂有刀口装置。两支架上搭有平台，平台的中间开有圆孔，平台的一端放有磁铁盒，磁铁盒内装有两块平行放置并相隔一定距离的同极相对的相同的磁铁，平台的中间位置与磁铁盒之间固定有杠杆支撑台，刀口装置的连杆穿过平台的中间圆孔，连杆平台与杠杆支撑台处于同一高度，平台的另一端有千分尺固定架，千分尺固定架上装有千分尺。杠杆装置的转动尖顶置于杠杆支撑台上，杠杆装置的下尖顶置于刀口装置的连杆平台上，由于杠杆装置下尖顶端比另一端重，因此，杠杆装置的下尖顶尖端在重力的作用始终落在刀口装置的连杆平台上，杠杆装置的另一端装有霍耳位置传感器，置于磁铁盒的中间位置，霍耳位置传感器通过电缆与杨氏弹性模量测试仪的电缆座电连接。在刀口装置的砝码盒中加入砝码时，砝码的重力通过刀口装置的水平刀口作用在试件中间处，试件产生形变，刀口装置的连杆平台下降，杠杆装置的下尖顶随之下降，杠杆装置即以转动尖顶的尖端为转轴转动，霍耳位置传感器也随之在磁铁盒中产生位移，霍耳电势差通过杨氏弹性模量测试仪的电压表测量。当试件不加砝码时，调节千分尺使其测量端面与杠杆装置的上尖顶尖端接触，当调节千分尺推动杠杆装置转动时，千分尺读数变化ΔL，杠杆装置绕转动尖顶尖端转动，霍耳位置传感器位移ΔX，霍耳电势差为ΔU，则霍耳位置传感器的灵敏度K=ΔLΔU.]]>设试件在砝码重力Mg的作用下产生形变ΔZ₁，杠杆装置随之转动使霍耳位置传感器产生位移ΔX₁，霍耳电势差为ΔU₁，则ΔZ₁＝KΔU₁，由式Y=d3Mg4a3bΔZ1]]>即可求得试件的杨氏模量Y，式中，d为两支撑刀口之间的距离，M为所加砝码的质量，a为试件的厚度，b为试件的宽度，ΔZ₁为试件中心由于砝码重力作用下而下降的距离。