[实用新型]一种基于容栅传感器的智能化杨氏模量实验仪

说明书

本实用新型涉及一种基于容栅传感器的智能化杨氏模量实验仪，包括两根相互平行垂直设置的支架，设置在支架顶端的固定装置，一端固定于固定装置上的金属丝，还包括容栅传感器和稳定系统，所述稳定系统包括可移动式砝码托盘、设置于支架底端的测量盘以及传感器支架；所述金属丝的另一端固定于可移动式砝码托盘上，所述可移动式砝码托盘的两端环套于两个支架的外围；所述容栅传感器由栅片构成，包括定栅片和动栅片，所述定栅片和动栅片分别固定于可移动式砝码托盘上和测量盘上；所述传感器支架用于固定容栅传感器。本实用新型杨氏模量实验仪测试简单、易理解、系统稳定性强，测试数据准确，对于教学实验具有重要的意义。

技术领域

本实用新型属于教学实验仪器领域，具体涉及一种基于容栅传感器的智能化杨氏模量实验仪。

背景技术

杨氏弹性模量是衡量金属材料抗弹性形变能力的重要指标，是选定机械构件材料的依据之一，是工程技术上常用的参数。目前物理实验室中测量材料杨氏弹性模量，以金属丝为例，在施加外力作用下产生了一个微小的伸长，数量级约 10-1mm，一般的长度测量工具(米尺、游标卡尺和螺旋测微计等)无法测量金属丝的微小伸长量。因此，传统方法采用光杠杆镜尺法来测量长度的微小变化，作用在于将长度的微小变化经光杠杆转变为角度的微小变化量，同时再经望远镜和标尺转变为较大的标尺读数变化量。该方法能在一定程度上解决问题，但是也有其不足之处。例如，光杆杆放大原理较复杂，部分学生难以理解；而且在实验的调节过程中涉及光杠杆、望远镜和标尺，调节步骤繁琐。同时，放置砝码后砝码盘和金属丝不断振动，通过望远镜读取数据就显得尤为困难，需要等托盘稳定后再读取数据，效率低下且易导致学生眼睛疲劳。

因此，如何改进并设计杨氏模量实验仪器，提高其稳定性，操作便利性，准确性，使得教师和学生普遍理解并易接受，具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了克服现有技术杨氏模量实验仪器操作难，原理复杂，初学者理解困难，准确性不高，误差大等问题，从而提供一种原理简单，稳定性高，准确性高，易操作，易理解的杨氏模量实验设备。

为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：

基于容栅传感器的杨氏模量实验仪智能化设备，包括两根相互平行垂直设置的支架，设置在支架顶端的固定装置，一端固定于固定装置上的金属丝，其特征在于，还包括容栅传感器和稳定系统，所述稳定系统包括可移动式砝码托盘、设置于支架底端的测量盘以及传感器支架；所述金属丝的另一端固定于可移动式砝码托盘上，所述可移动式砝码托盘的两端环套于两个支架的外围；所述容栅传感器由栅片构成，包括定栅片和动栅片，所述定栅片和动栅片分别固定于可移动式砝码托盘上和测量盘上；所述传感器支架用于固定容栅传感器。

优选地，可移动式砝码托盘的两端与支架之间设置圆法兰直线运动轴承，所述圆法兰直线运动轴承的内径等于或略大于支架的外径，使得可移动式砝码托盘可相对于支架并沿支架长度方向移动。

优选地，金属丝的另一端穿过设置于可移动式砝码托盘上的小孔，并通过固定夹固定于可移动式砝码托盘上；所述可移动式砝码托盘上设置砝码固定装置。

进一步地，所述传感器支架包括固定支架和可调节支架；所述固定支架设置于可移动式砝码托盘的侧壁或底端，用于固定动栅片或定栅片；所述可调节支架设置于测量盘上，用于固定定栅片或动栅片，所述可调节支架使栅片可以沿测量盘相对滑动，并固定于某一位置。

具体地，所述可调节支架包括栅片载体、支撑装置、底盘和滑轨机构，栅片载体直接或间接固定于支撑装置上，支撑装置固定于底盘上；所述滑轨机构设置于底盘上，使得支撑装置相对于底盘滑动；或所述滑轨机构设置于栅片载体和支撑装置之间，使得栅片载体相对于支撑装置滑动。

作为优选，所述滑轨机构还包括第二滑轨机构，第二滑轨机构的长度方向与支撑装置的长度方向相同，用于直接或间接调节支撑装置垂直于底盘的距离。