[其他]电子机械两用球铰式引伸仪

说明书

本实用新型属于物理类长度测量仪器。

已有的引伸仪分为三大类，即机械式引伸仪、光学引伸仪及电子引伸仪。机械式引伸仪和光学引伸仪结构比较简单，操作方便，设备费用较低，但需要人工读数，不能自动记录，试验效率较低，故适合于在大批量试件试验中使用。电子引伸仪要求价格较贵的二次仪表与之配合，故设备费用较高，要求操作者的技术也较高，安装、调整和标定比较费时，故用在小批量试件试验是不经济的。但电子引伸仪可以自动记录，试验效率高，故适合于在大批量试件试验中使用，目前世界上已有的各种机械式引伸仪不具备电子引伸仪的功能，而各种电子引伸仪又不具备机械式引伸仪的优点。本发明的目的是为了能同时满足大批量试验和小批量试验的需要，一台引伸仪兼有机械式引伸仪和电子引伸仪两种功能。

图1是本发明人已公开的一种机械式引伸仪——球铰式引伸仪的结构图。其中：〔1〕——表座板；〔2〕——千分表；〔3〕——螺钉；〔4〕——表座；〔5〕——平面测头；〔6〕——小轴；〔7〕——接触螺钉；〔8〕——弹簧；〔9〕——球铰杆；〔10〕——弹簧挂钩；〔11〕——小盖板。

图2是图1的B－B剖视图，其中：〔12〕——螺钉；〔13〕——定位块；〔14〕——螺钉；〔15〕——销钉；〔16〕——螺钉；〔17〕——盖板螺钉；〔18〕——上标距叉；〔19〕——顶尖螺钉。

图3是图1的A－A剖视图，其中：〔20〕——下标距叉；〔21〕——螺钉。

图4是图1的C－C剖视图，其中：〔22〕——装表螺钉。

图1所示的球铰式引伸仪利用四颗顶尖螺钉〔19〕（见图2）安装在拉伸试件的标距（图1中两颗顶尖螺钉的中心距）的两端，当试件标距伸长时，上标距叉〔18〕的转动可以略去不计，而下标距叉〔20〕围绕球铰杆〔9〕下端的球铰中心转动一微小角度，千分表就按所设计的比例显示出试件的伸长量。

本实用新型的主要内容是：（1）、发明了图5所示的精密位移传感器，并将它与球铰式引伸仪配套使用，得到了能精确测量微小位移的电子机械两用球铰式引伸仪；（2）、发明了图6所示的大位移传感器，将它取代图1中的球铰杆〔9〕，便可组成测量大位移的电子引伸仪。用球铰式引伸仪、精密位移传感器和大位移传感器三者组成一套仪器，就得到既能测量微小位移（用机械的方法和电的方法）又能测量大位移的电子机械两用球铰式引伸仪。

图5是精密位移传感器的结构图，其中：〔1〕－弹簧，〔2〕－夹式弹性元件，〔3〕－双头螺钉，〔4〕－电阻应变片，〔5〕－限位销钉，〔6〕－底座，〔7〕－套筒，〔8〕－测杆，〔9〕－平面测头。将图1中的千分表〔2〕取下，再将精密位移传感器利用套筒〔7〕（见图5）安装到球铰式引伸仪的表座〔4〕（见图1）上，这就构成了测量精密位移的电子引伸仪。在图5中精密位移传感器的夹式弹性元件〔2〕上共贴了四片电阻应变片〔4〕，并将它们组成一个全桥测量电路ABCD。当测杆〔8〕发生位移时，测杆〔8〕上端的斜面使夹式弹性元件〔2〕发生弯曲变形，电阻应变片的电阻发生改变，这个电阻改变由与之配套的二次仪表测出或绘成试件的应力－应变曲线，再根据标定系数便可换算出测杆的位移，即可算出拉伸试件标距的伸长。此种电子引伸仪可以分辨出试件的最小伸长为0.2微米，放大倍数可达6700倍，测量伸长的范围为0～1毫米。

图6是大位移传感器的结构图，图中：〔1〕－电阻应变片，〔2〕－弓形弹性元件，〔3〕－上标距轴，〔4〕－限位器，〔5〕－销钉，〔6〕－下标距轴。

大位移传感器利用上标距轴〔3〕和下标距轴〔6〕取代图1中的球铰杆〔9〕而安装到球铰式引伸仪上，这就构成了测量大位移的电子引伸仪。当试件标距伸长时，上标距轴〔3〕和下标距轴〔6〕发生相对位移，因而使弓形弹性元件〔2〕发生弯曲变形，电阻应变片〔1〕的电阻发生改变，因而它与精密位移电子引伸仪一样可以测量拉伸试件的伸长或绘出应力－应变曲线。不过大位移电子引伸仪能分辨的试件最小伸长为10微米，而测量伸长的范围扩大至0～40毫米。

本实用新型可以有多种标距和适用于多种横截面的试件，最佳标距为25～200毫米，最佳横向尺寸为4～20毫米。

本实用新型与原有技术相比，主要优点是它具有两用性，既可作机械式引伸仪使用，又可作电子引伸仪使用。当它作为机械式引伸仪使用时，较现有机械式引伸仪的放大倍数大并且操作更为方便；当它作为电子引伸仪使用时，不受试件附加的弯曲变形的影响，能测量出试件的纯粹拉伸伸长，并且它的放大倍数比现有的电子引伸仪大。就图5所示的精密位移传感器而言，它比已有的悬臂梁与拉簧式位移传感器的体积更小，输出更大。