[发明专利]利用数显显微镜和数显推拉力计测金属丝弹性模量的装置

说明书

技术领域

本发明装置是一种利用数显显微镜和数显推拉力计设计测量金属丝弹性模量的装置，属于力学测量技术领域。 

背景技术

大学物理实验中利用近现代数字技术的实验（链接电脑并实时动态检测记录）也是属于一种综合性应用的实验。 

测量物体的弹性模量（倔强系数）实验是一个重要的基础性力学实验；它可看成是能够有效链接高中知识的大学物理实验。 

在基本力学实验的实验结果分析中，作为弹性模量实验的测量分析来源，其各参数的测量结果分析基本上是可熟练掌握的基础测量知识；而数字化的（智能电脑图像检测）实验仪器却带来测量的现代化和读数过程的简洁。 

在力学实验中，利用高分辨率的数字显示显微镜对金属丝的微小弹性形变量进行精确地实时动态测量并记录与存储的实验方法缺少，而结合数字显示的卧式推拉力计的实时记录并能反映施加于金属丝的推拉力与金属丝受力时的微小形变之间的线性及非线性关系的实验装置没有；该实验装置可链接计算机进行存储和软件分析，可作为综合性的基础物理实验。 

上述力学量的测量是建立在卧式系统的数显测量装置上的实验；改变了以往用望远镜放大方法测量金属丝纵向弹性模量的实验装置模式，如利用静拉伸方法中的光杠杆放大法，光杠杆放大与垂直结构的数显液压力计结合的装置，光杠杆放大与CCD实时摄像测量；这些实验方法都是从施加于金属丝的静拉力和金属丝随施加力而发生弹性形变的二个测量方面进行有效改进的实验思想。 

发明内容

本发明装置的目的是一种利用高精度数显显微镜和数显卧式推拉力计测金属丝弹性模量的装置。 

本发明装置的使用目的是可直接测量出金属丝原长l的受力弹性形变Δl，因而公式计算简单；测量过程简洁、实验方法直观，并具有现代数字化的技术手段（链接电脑）。用显微镜放大原理来替换望远镜对受力金属丝的微小变量进行放大的检测方法，并进行动态图像的实时记录；测量精确度高。 

本发明提出的一种利用高精度的数显显微镜和数显卧式推拉力计测金属丝弹性模量的装置，二者可有效组成一个整体；本系统装置是基于可精密测控测量金属丝的受力与纵向弹性形变量之间的线性关系。测量装置可有效进行实时联动记录的物理量仅有施加于金属丝的推拉力和金属丝在此力作用下的纵向和横向微小形变，测量准确度高。 

本发明的目的是基于该力学量具有测量线性性而设计的力学测量平台，通过此平台可测量并分析金属丝在受力环境下的弹性弛豫曲线。还可测量分析力学传感器输出信号之间的灵敏度线性特性；输出灵敏度的线性特性佳，测量平台的实时响应速度快。可测试并标定设计的金属丝输出灵敏度系数，并进行有关标度的校正实验。 

本发明装置可实时数显测量由金属丝的横向切变模量引起的金属丝直径的变化；改变了以往用千分尺测量金属丝的动态直径会带来测量的随机性大精确度不高的状况。 

附图说明

本发明装置结合附图和实施例进一步说明。装置是由图1和图2组成，图1所示是一种数显卧式推拉力计实验仪；图2所示是一种PC与数显显微镜组成的测试仪。 

具体实验方法

实验1，测量金属丝的弹性模量E。

如图1和图2所示，将样品金属丝安装于数显卧式推拉力计座架的夹头上，将数显显微镜置于样品金属丝上；调整显微镜镜头的焦距，使得显示屏上观察到清晰的金属丝；转动数显卧式推拉力计上的转动手柄（转动手柄上刻有分度为0.01mm的标度，可记录推拉力计的移动距离），记录数显卧式推拉力计示值F和数显显微镜中约定原长l的金属丝的纵向形变读数Δl及横向直径的读数r；根据公式E=Fl/πr²Δl，计算出E。 

实验2，测量并分析金属丝在受力环境下的弹性弛豫。 

如图1和图2所示、将样品金属丝安装于数显卧式推拉力计座架的夹头上，将数显显微镜置于样品金属丝上；调整显微镜镜头的焦距，使得显示屏上观察到清晰的金属丝；转动数显卧式推拉力计上的转动手柄，记录数显卧式推拉力计示值F_i和数显显微镜中相应金属丝的纵向形变在相同时间间隔内的读数Δl_i；作F_i~Δl_i曲线。