[实用新型]杨氏模量测量系统

说明书

本实用新型提供一种杨氏模量测量系统，通过结合单缝衍射叠加对比系统可以很好的实现对杨氏模量的测量。一种杨氏模量测量系统，包括平行光源、狭缝、双凸透镜、杠杆连接装置、杨氏模量架、图像采集设备和计算机，杨氏模量架位于平行光源和狭缝之间，杨氏模量架上设置有待测钢丝，钢丝另一端设置有砝码，平行光源和双凸透镜分别位于狭缝两侧，狭缝具有平行设置的定标狭缝和可变狭缝，可变狭缝经杠杆连接装置与待测钢丝连接，图像采集设备位于双凸透镜后方，平行光源发出的平行光分别经过定标狭缝和可变狭缝衍射并由双凸透镜汇集到双凸透镜的焦平面并由图像采集设备所接收，计算机具有图像分析处理软件，用于处理分析图像采集设备采集的图像。

技术领域

本实用新型涉及一种杨氏模量测技术领域，更确切的说是一种杨氏模量测量系统。

背景技术

杨氏模量是表征固体材料弹性性质的特征物理量，鉴于材料形变在物性研究和工程应用中的重要性，杨氏模量测定自然成为理工科大学普通物理实验的重要内容之一。目前，测定杨氏模量的方法至少有十几种，涉及众多的实验原理和实验技术，随着科技的进步，新的测量方法不断涌现，测量精度也越来越高。

普通物理实验中用拉伸法测定弹性模量，通常采用光杠杆与尺度望远镜来测量钢丝受力产生的形变，此法的优点是测量精度较好，对学生实验综合能力提高有较大帮助，但调节望远镜与光杠杆比较费时，并且间接测量量较多、耗时较长、计算量较大。

针对以上所说的拉伸法测量杨氏模量的缺点，考虑到钢丝的伸长量也是一种微小位移，我们旨在寻找一种自动化、没有人为因素影响且方便快捷的测量方法从而实现对钢丝伸长量这种微小位移的测量。

近些年来也产生了很多测量微小位移的方法，如光学、电磁学、机械力学等诸多方法，但是大致可以分为两大类，一类是非光学的方法，一类是光学的方法。非光学的方法有：基于线性可调的差动变压器测量、数字图像处理测量、电磁发射技术测量、电涡流位移传感器测量、磁场测量技术、显微镜检测技术、千分表与百分表测量法、传感器测量法等等。光学的测量方法也有许多，包括激光扫描位移的测量，光栅条纹位移测量、光杠杆法、光的干射法、光的衍射法、红外技术位移测量、光学图像位移等等。

关于微小位移的测定有这么多种方法，但是大多都不够精确，并且太过于繁琐，测量数据也较多，相对误差较大，其中尤其突出的是物理量测量中人为因素导致的误差。

发明内容

针对以上所说的拉伸法测量杨氏模量的缺点，本实用新型提供一种杨氏模量测量系统，通过结合单缝衍射叠加对比系统可以很好的实现对杨氏模量的测量。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种杨氏模量测量系统，包括平行光源、狭缝、双凸透镜、杠杆连接装置、杨氏模量架、图像采集设备和计算机，杨氏模量架位于平行光源和狭缝之间，杨氏模量架上设置有待测钢丝，钢丝另一端设置有砝码，平行光源和双凸透镜分别位于狭缝两侧，狭缝具有平行设置的定标狭缝和可变狭缝，可变狭缝经杠杆连接装置与待测钢丝连接，图像采集设备位于双凸透镜后方，，平行光源发出的平行光分别经过定标狭缝和可变狭缝衍射并由双凸透镜汇集到双凸透镜的焦平面并由图像采集设备所接收，计算机具有图像分析处理软件，用于处理分析图像采集设备采集的图像。

上述杨氏模量测量系统基础上，平行光源为波长为650nm红光半导体激光器。

上述杨氏模量测量系统基础上，定标狭缝的缝宽为0.1mm或0.2mm，可变狭缝宽度变化范围在0.1～0.4mm之间。

上述杨氏模量测量系统基础上，双凸透镜的焦距为100～200mm。

上述杨氏模量测量系统基础上，图像采集设备为CMOS相机或CCD相机。

上述杨氏模量测量系统基础上，平行光源、杨氏模量架、狭缝、双凸透镜和图像采集设备均设置在一个实验板(9)上。