[发明专利]应用干涉法支撑梁的材料弹性模量测量系统

说明书

本发明公开的应用干涉法支撑梁的材料弹性模量测量系统，属于光电测量技术领域。本发明主要由光学测量模块、测量解调模块、数据计算模块、控制处理模块组成。光学测量模块包括准直光源、第一分光棱镜、参考调制器、光学收敛器、第二分光棱镜、第一光电转换器、第二光电转换器、相位调制器；测量解调模块包括刀口天平、刀口支撑、力加载器、支撑梁、支撑梁加载结构。本发明将计量学中力值和位移的量值复现技术应用到测量工作，能够实时测量加载力和变形的位移尺寸原位，提高材料弹性模量测量准确度，具有较好的通用性和测量实时性优点。本发明对材料的其它物理属性要求低，利用实验室环境能够实现材料弹性模量的测量，并获得结构变化的过程数据。

技术领域

本发明涉及一种应用干涉法的支撑梁材料弹性模量测量系统，属于光电测量技术领域。

背景技术

材料弹性模量的测量广泛地应用于工程技术领域，如何提高材料的弹性模量的测量能力和测量准确度对于材料在设备设计、研制和使用具有十分重要的意义。材料的弹性模量测量通常在材料试验机上实现，一般采用拉压的方式进行，试验过程中采用位移传感器和力传感器共同完成材料变形过程中的力值和位移的关系，目前用于该参量测量的设备中由于卡持机构和受力位置的约束相对不容易确定，因此一定程度上严重影响了材料弹性模量的准确测量和使用，通常由此引入的测量误差会达到百分之十以上，不利于在以弹性模量为应用性能的设备中的技术能力提升。因此从测量原理和测量结构上综合考虑材料弹性模量的准确测量对提高材料性能的认知和更便利正确地使用材料具有十分重要的现实意义，也是提升材料科学研究测量能力水平的关键技术领域。

发明内容

为克服现有测量中加载力和变形的位移尺寸原位实时测量困难，本发明公开的应用干涉法支撑梁的材料弹性模量测量系统要解决的技术问题是：将计量学中力值和位移的量值复现技术应用到测量工作，提高材料弹性模量测量准确度，具有较好的通用性和测量实时性优点。且本发明对材料的其它物理属性要求不高，利用实验室环境就可以实现材料弹性模量的测量，并能够获得结构变化的过程数据。所述的过程数据指加载力力值和位移的量值之间的关系。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明公开的应用干涉法支撑梁的材料弹性模量测量系统，主要由光学测量模块、测量解调模块、数据计算模块、控制处理模块组成。

光学测量模块包括准直光源、相关光学元件组成的光学测量单元、光电转换前置电路及数据采集电路，通过所述光学测量模块能够将支撑梁的材料弹性变形的位移量转化为用于数字处理的电学信号。测量解调模块用于将光学测量模块获取的干涉电学信号进行逻辑比较与运算处理，计算出用于测量控制和最终弹性模量计算的位移量测量基础数据，并实现对应的数据结果输出。数据计算模块用于支撑梁的材料弹性模量测量的核心计算与处理，通过测量的力值加载量和材料弹性变形的位移量，综合运算得到材料弹性模量计算值及加载过程中的变化测量值。控制处理模块用于支撑梁的材料弹性模量测量的控制与同步处理，通过获取的测量计算模块和测量解调模块的数据，协调测量系统的工作过程及信息同步输出。

所述光学测量模块包括准直光源、第一分光棱镜、参考调制器、光学收敛器、第二分光棱镜、第一光电转换器、第二光电转换器、相位调制器；所述测量解调模块包括刀口天平、刀口支撑、力加载器、支撑梁、支撑梁加载结构。