[发明专利]一种基于F-P标准具的微小伸长量的测量方法

说明书

本发明公开了一种基于F‑P标准具的微小伸长量的测量方法，其特征是包括以下步骤：在测量金属棒的线膨胀系数中，被测金属棒一端固定，另一端与所述工作台的升降台连接，在加热过程中随着金属棒长度发生微小的伸长会带动所述升降台同步上升，在拉伸法测金属丝的杨氏模量中，被测金属丝一端固定，另一端与所述升降台连接。该方法利用光杠杆将微小伸长量转化为F‑P标准具干涉光场中干涉条纹半径的变化，通过测量干涉条纹的间距进而实现对微小伸长量的测量。本发明涉及测量设备领域，具体地讲，涉及一种基于F‑P标准具的微小伸长量的测量方法。本发明测量过程更加简便，测量结果的精确度更高。

技术领域

本发明涉及测量设备领域，具体地讲，涉及一种基于F-P标准具的微小伸长量的测量方法。

背景技术

材料在温度改变时会发生热胀冷缩，通常用线膨胀系数来描述材料在温度变化过程中其长度随温度变化的快慢，线膨胀系数可以通过测量材料每升高1℃时其单位长度的伸长量来进行表征。另外，在材料的弹性限度内，在外力的作用下材料也会发生拉伸、压缩、弯曲、扭曲或剪切等弹性形变，其中杨氏模量用来表征材料纵向弹性形变的难易程度，杨氏模量在数值上等于产生单位应变时的应力。由此可以看出，无论是材料的线膨胀系数的测量还是杨氏模量的测量，均可以归结为对一个微小伸长量的测量。

在实验教学和工程应用中，对材料(特别是金属材料)的线膨胀系数或杨氏模量的测量，传统的测量方法是利用千分表、光杠杆等常规手段将微小伸长量通过机械杠杆或光杠杆放大来进行直接测量；也可以采用霍尔式微位移传感器、电容微位移传感器、PSD光电传感器、光纤传感器等微位移传感器，将微小伸长量通过不同手段转化为电信号进行测量；还可以借助于劈尖干涉、迈克尔逊干涉、多光束干涉、散斑干涉等光学干涉手段将微小伸长量转化为干涉条纹的变化，通过对干涉条纹的测量来计算微小伸长量。

在利用光学干涉法测量微小伸长量的方法中，由于劈尖干涉、迈克尔逊干涉或者散斑干涉均属于双光束干涉，其干涉条纹振幅遵循余弦变化规律，因此其条纹分布较粗且对比度偏低；相对而言，多光束干涉的条纹是细窄而明亮的，从而条纹的对比度更高，且条纹位置测定的精确度也更高。然而，在已有的多光束等倾干涉的测量中，通常是对干涉光场中央区域的圆环状干涉条纹的半径进行测量，但是由于等倾干涉条纹的分布特征以及受到视场范围的限制，导致在干涉光场中央区域可以测量半径的条纹数目相对较少。此为现有技术的不足之处。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于F-P标准具的微小伸长量的测量方法，有利于实现金属棒或者金属丝11微小伸长量的测量。

本发明采用如下技术方案实现发明目的：

一种基于F-P标准具的微小伸长量的测量方法，其特征是包括以下步骤：

步骤一：在测量金属棒的线膨胀系数中，被测金属棒一端固定，另一端与所述工作台的升降台连接，在加热过程中随着金属棒长度发生微小的伸长会带动所述升降台同步上升；在拉伸法测金属丝11的杨氏模量中，被测金属丝一端固定，另一端与所述升降台连接，在增加拉力过程中随着金属丝长度发生微小的伸长会带动所述升降台同步下降；

步骤二：将光杠杆前支脚放置在所述工作台上，所述光杠杆的后支脚放置在所述升降台上，所述光杠杆后支脚跟随所述升降台上升或下降时，所述光杠杆的平面镜以所述光杠杆的两前支脚连线为轴发生转动，所述光杠杆的平面镜转过的角度为θ；

步骤三：打开He-Ne激光器，所述He-Ne激光器发出的激光束经过扩束镜变为发散光束，发散光束经准直镜变为平行光束，平行光束照射到所述光杠杆的平面镜上，调整所述光杠杆的平面镜，使所述平行光束经过所述光杠杆的平面镜反射到F-P标准具上；

步骤四：当金属棒在加热过程中长度发生微小的伸长或者金属丝在增加拉力过程中长度发生微小的伸长而导致所述光杠杆的平面镜发生转动过程中，所述平行光束经过所述F-P标准具产生的多束平行光束第一次在成像透镜的后焦平面上形成干涉亮点；