[发明专利]基于光栅衍射的杨氏模量微小伸长量测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种基于光栅衍射的杨氏模量微小伸长量测量装置，其特征在于：包括竖直设置的支架(1)，支架上设有转轴(2)，转轴(2)上设有均可绕转轴(2)转动的转动臂(3)和光栅(4)；转动臂(3)上设有平行光源(5)，支架(1)上设有用于观察光栅(4)衍射光的望远镜(6)，望远镜(6)和平行光源(5)分别位于光栅(4)两侧，平行光源(5)发出的光线指向光栅(4)；

转动臂(3)与试件下端相连，试件上端固定；光栅(4)与游标转盘(8)相连，游标转盘(8)可随着光栅(4)一起转动，支架(1)上设有刻度盘(9)，游标转盘(8)和刻度盘(9)配合可读取光栅(4)的转动角度。

2.根据权利要求1所述的基于光栅衍射的杨氏模量微小伸长量测量装置，其特征在于：所述支架(1)下端与底座(10)相连，支架(1)下端一侧设有齿板(11)，底座(10)上设有与齿板(11)配合的调节齿轮(12)。

3.根据权利要求2所述的基于光栅衍射的杨氏模量微小伸长量测量装置，其特征在于：所述底座(10)上设有用于固定调节齿轮(12)的固定螺钉(13)。

4.根据权利要求1所述的基于光栅衍射的杨氏模量微小伸长量测量装置，其特征在于：所述转动臂(3)与连接件(7)可转动连接，试件下端穿过连接件(7)与挂钩相连。

5.根据权利要求1所述的基于光栅衍射的杨氏模量微小伸长量测量装置，其特征在于：所述游标转盘(8)上设有两个游标，两个游标设于游标转盘(8)上相隔180度的对称位置。

6.根据权利要求1所述的基于光栅衍射的杨氏模量微小伸长量测量装置，其特征在于：所述光栅(4)通过定位螺钉(14)安装在固定夹片(15)上，固定夹片(15)与转轴(2)可转动连接。

7.根据权利要求6所述的基于光栅衍射的杨氏模量微小伸长量测量装置，其特征在于：所述固定夹片(15)可通过锁死螺钉(16)与转轴(2)固定。

8.一种基于权利要求1-7任一所述的基于光栅衍射的杨氏模量微小伸长量测量装置的杨氏模量微小伸长量测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、调节游标转盘，使光栅平面垂直于水平面，打开平行光源，调整望远镜，使零级衍射光与望远镜视野中的横向叉丝重合，记下此时游标转盘相隔180度对称位置两个游标的读数α₁和α₂；

S2、调整转动臂，使第k级衍射光与望远镜视野中的横向叉丝重合，此时转动臂与水平位置的夹角为使试件处于伸张状态，上端固定，下端与转动臂相连；

S3、使用拉力计在试件下端加载一个砝码，转动臂将在原来的基础上增加Δθ角度，望远镜视野中第k级衍射光将偏离横向叉丝位置；

S4、待稳定后，转动光栅，使第k级衍射光再次与望远镜视野中的横向叉丝重合，读取此时游标转盘相隔180度对称位置两个游标的读数α′₁和α′₂，则光栅转动了角度，若光栅转动方向为逆时针，则试件的伸长量为：

若步骤S4中光栅转动方向为顺时针，则试件的伸长量为：

其中d为光栅常数，λ为平行光源发出的入射光波长，b为试件到转轴中心的水平距离。