[发明专利]采用共振原理的梁弯曲法测杨氏模量的实验装置及方法

摘要

采用共振原理的梁弯曲法测杨氏模量的实验装置及方法，涉及一种杨氏模量测量装置及方法，本发明为解决目前梁弯曲法测杨氏模量实验原理单一抽象，望远镜调节难度大的问题。本发明装置包括在基座上设置两个立柱，矩形截面金属梁两端自由地跨置在立柱上端的刀口上，金属梁上套一铜框架，下端设置激振器及金属框架，激振器与信号源相连，测量装置由四只磁敏电阻构成的差动电桥、交流电压源、放大装置及示波器构成；本发明方法利用激振器将正弦信号转换为机械振动，使金属梁弹簧振子做受迫振动，由磁敏电阻构成的电桥转换为电信号，调节信号频率，当波形幅度最大时得到金属梁弹簧振子的固有频率，计算出杨氏模量。本发明适用于杨氏模量的测量。

主权项

采用共振原理的梁弯曲法测杨氏模量的实验装置，其特征在于，它包括在基座上设置两个立柱，在两个立柱上端各固定一个钢制刀口，两刀口的刀刃互相平行，一矩形截面金属梁两端自由地跨置在两个立柱上端的刀口上，在矩形截面金属梁上套一个铜框架，铜框架与矩形截面金属梁接触处也是一个刀口，并且铜框架刀口恰好位于两个立柱上端的刀口正中间，在铜框架下端设置激振器，激振器通过连接装置与一金属框架相连，金属框架内部固定一铁块；激振器通过接口与正弦信号源相连，正弦信号源输出的正弦信号电压幅度及频率大小可以通过旋钮进行连续调节，并可在显示屏上显示出来，激振器将正弦信号源输出的正弦信号转换为同频率的机械振动，传给由矩形截面金属梁与铜框架、金属框架、铁块构成的金属梁弹簧振子，使金属梁弹簧振子做受迫振动；两块规格完全相同的磁铁分别设置在金属框架两侧面，可随金属框架上下移动，四只规格完全相同的磁敏电阻分别设置在四个夹具上，夹具安装在立柱上，夹具可沿立柱移动以改变位置；由四只磁敏电阻分别作为电桥的四个桥臂，构成一个差动电桥，由可调交流电压源给电桥提供电源，可调交流电压源输出的正弦信号电压幅度及频率大小可以通过旋钮进行调节，并可在可调交流电压源显示屏上显示出来；电桥的输出端连接运算放大器一，作为一个反向电压放大器，电压放大倍数可以通过改变可调反馈电阻及可调输入电阻的大小进行调节，将电桥的输出电压放大，再经作为输出缓冲器的运算放大器二输出，运算放大器二通过接口与模拟示波器相连，模拟示波器可以将放大后的电桥输出电压的波形显示出来，进行观察与测量。