[发明专利]杨氏模量测量仪

说明书

技术领域

本发明属于物理测量仪器技术领域，具体涉及一种杨氏模量测量仪。

背景技术

杨氏模量的测量对研究金属材料、光纤材料、半导体、纳米材料、聚合物、陶瓷、橡胶等各种材料的力学性质有着重要意义，还可以用于机械零件部件设计和选择等领域。同时，杨氏模量值的测量在大学物理实验教学中属于必开的实验项目。

杨氏模量的测量方法一般有：拉伸法，震动法，内耗法和梁弯曲法等。其中涉及到的微小伸长量的测量，现用比较多的是利用光杠杆这种方法来实现的。基于光杠杆的杨氏模量测量仪学生操作起来有一些难度，且其一般有以下缺陷：光学调节比较复杂，器材较庞大，读数装置与测量装置间隔为1至2米，实验时需来回走动，操作困难；被测样品的长度通常需要在1m左右，因此被测样品本身的自然弯曲将带来一定的测量误差；采用普通刻度尺读数，误差较大，测量结果不够精确等。

迈克尔逊干涉仪是光学干涉仪中较常见的一种，其原理是：一束入射激光被分为两束，其中一束光经过一定的光程差后，使两束光重叠发生干涉现象，形成干涉图样。两束光之间的不同光程差可以通过调节干涉臂的长度差来实现。由于干涉图样强度的变化取决于干涉仪干涉臂的长度差，而此长度差一般在入射激光的波长量级，因此可利用迈克耳逊干涉仪来实现杨氏模量测量仪中微小长度的测量。

发明内容

本发明的目的是解决上述提到的缺陷问题，提供一种基于迈克尔逊干涉仪的杨氏模量测量仪。

本发明的技术方案是：一种杨氏模量测量仪，包括导轨、固定安装在导轨前端的固定板、固定安装在导轨中部的主板以及活动安装在导轨后端可沿导轨轴线滑动的镜架，固定板上设有光检测器，主板上设有激光器、分光镜和第一反射镜，镜架上设有第二反射镜，所述激光器、分光镜、第一反射镜、第二反射镜和光检测器构成迈克尔逊干涉仪；被测物体的两端分别固定在主板和镜架上，镜架还与拉力传感器的一端相连，拉力传感器的另一端与电机相连，电机通过拉力传感器带动镜架移动，使被测物体拉伸。

优选地，所述光检测器和拉力传感器均与采集单元相连，采集单元与处理单元相连，所述处理单元用于处理采集单元收集的数据。

优选地，所述镜架和拉力传感器之间设有滑轮，牵引绳安装在滑轮上，两端分别与镜架和拉力传感器相连。

优选地，所述主板上设有第一安装座，镜架上设有第二安装座，第一安装座和第二安装座用于固定被测物体的两端。

优选地，所述第一安装座和第二安装座连成的直线与导轨的轴线平行。

优选地，所述拉力传感器通过传动轴与电机相连。

优选地，所述导轨的数量为二，且平行分布。

优选地，所述镜架通过滑块与导轨活动连接。

本发明的有益效果是：本发明所提供的杨氏模量测量仪，通过迈克尔逊干涉法来测量被测物体的微小形变，同时通过拉力传感器来测量加载在被测物体上的力，最后通过采集单元将测得的数据输入处理单元中处理，可实现对被测物体杨氏模量的全自动测量，与现有产品相比较，具有体积小，精度高，操作简便等显著优点。

附图说明

图1是本发明实施例一中杨氏模量测量仪的结构示意图；

图2是本发明固定被测物体的示意图；

图3是本发明实施例二中杨氏模量测量仪的结构示意图。

附图标记说明：1、导轨；2、固定板；3、主板；4、镜架；5、光检测器；6、激光器；7、分光镜；8、第一反射镜；9、第二反射镜；10、被测物体(如铁丝)；11、第一安装座；12、第二安装座；13、拉力传感器；14、电机；15、滑轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：

实施例一

如图1和图2所示，本实施例的杨氏模量测量仪，包括导轨1、固定板2、主板3和镜架4，导轨1的数量为二，且平行分布；固定板2固定安装在导轨1前端，固定板2上设有光检测器5；主板3固定安装在导轨1中部，主板3上设有激光器6、分光镜7和第一反射镜8；镜架4通过滑块活动安装在导轨1后端，并可沿导轨1轴线滑动，镜架4上设有第二反射镜9；上述激光器6、分光镜7、第一反射镜8、第二反射镜9和光检测器5构成迈克尔逊干涉仪。