[发明专利]杨氏弹性模量测定的尺镜组装置

说明书

技术领域：

本发明属于一种实验装置，具体是一种物理学上杨氏弹性模量测量的尺镜组装置。

背景技术：

杨氏模量是表征固体材料抵抗形变能力的重要物理量，它反映了材料形变与内应力之间的关系，是衡量材料抵抗外力产生拉伸(或压缩)形变的能力的参数之一，也是工程技术中机械构件选材时的重要依据和工程材料的一个重要参数。在机械振动中，它是机械波传播和振动模态分析的至关重要的物理量，对它的精准测量具有很重要的工程实践意义。

静态拉伸法测量金属丝的杨氏弹性模量是一种常用方法。在大学物理实验教学中，金属丝杨氏弹性模量的测定实验是一个工科类必做基础实验之一。在测量中，采用国际单位制，金属丝的杨氏弹性模量的数量级为10¹¹。因此，在弹性限度内，利用几十牛顿的拉力作用在长度一米左右、直径在0.750mm左右的金属丝两端，其形变量非常微小，仅有0.5mm左右，通常都采用了光杠杆作为形变的机械放大部分，并利用镜尺组观测固体材料放大后的应变量。从测量不确定度、测量误差和有效数据处理的角度来看，该装置测量杨氏模量的尺镜组部分的标尺精确度较低，其最小分度值仅为1mm，引入较大的试验不确定度；而且望远镜的光轴OO′偏调和标尺偏调引入较大的试验误差。因此，装置测量杨氏模量的尺镜组部分是制约整个测量精度的瓶颈，必须有效地提高尺镜组标尺的最小分度值，减小其望远镜和标尺的人为调节的偏差。因此发明适用于精准测定杨氏弹性模量的尺镜组装置是解决整个测量精度的瓶颈。

发明内容：

本发明的目的是提供一种杨氏弹性模量测定的尺镜组装置，能大大提高测量精度。

本发明的技术方案如下：

杨氏弹性模量测定的尺镜组装置，其特征在于由三个部分组成：竖直支架、准直望远镜、铅直移动标尺；

(1)、所述的竖直支架包括底座，底座上安装有竖直杆，所述的竖直杆上套装有上、下套筒，所述的上、下套筒与竖直杆之间均通过螺钉固定；

(2)、所述的准直望远镜包括安装于平台上的望远镜与水准仪，水准仪与望远镜的轴线均与平台平行，所述的平台侧面连接有竖直的翅片，所述的翘片与上套筒侧壁转动连接，侧板两侧连接有挡块，所述的翅片位于挡块之间，所述的挡块上分别安装有螺钉与弹簧，顶抵在翅片两侧；所述的侧板安装于上套筒上；

(3)、所述的铅直移动标尺包括有移动标尺及铅直调节装置，所述移动标尺由主尺和副尺组成，所述主尺一侧有沿主尺上、下滑动的副尺，主尺内有滑槽，滑槽内安装有丝杆，丝杆上螺合有套筒，所述的套筒与副尺固定连接，主尺与副尺滑动配合；所述的主尺另一侧安装有铅直调节装置，所述的铅直调节装置由调节结构和基准结构构成，所述的基准结构为主尺的另一侧上、下横梁位置，上横梁上吊有铅锤，下横梁上安装有准钉，所述的铅锤与准钉的尖顶对齐；

所述的调节结构在主尺下端，主尺下端安装有门形金属框，所述的门形金属框伸入到一个水平U形框的开口内，门形金属框的上横梁与U形框的前侧翼的上端面连接安装有第一弹性金属片，所述的U形框的前侧翼上安装有螺钉抵压于所述的门形金属框上；所述的U形框的后侧翼左侧端面与第二弹性金属片固定连接，第二弹性金属片的上端通过一横杆与竖直立柱固定连接，所述横杆上安装有螺钉抵压于U形框后侧翼的上端面上；所述的竖直立柱通过螺钉安装于下套筒侧壁。

所述的杨氏弹性模量测定的尺镜组装置，其特征在于所述的弹性金属片为锰钢片。

通过理论分析或实验数据，说明本发明的有益效果：

1、试验不确定度分析

静态拉伸法中杨氏模量测量式为：

Y=8DLπd2K·mgΔx---(1)]]>