基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法，溫度傳感器和光杠桿系統(tǒng)二進(jìn)行組合對材料進(jìn)行線脹系數(shù)檢測；受力傳感器和光杠桿系統(tǒng)一的組合對同一材料進(jìn)行楊氏模量進(jìn)行檢測；同時，利用電阻傳感器測量待測金屬桿的電阻變化ΔR，用溫度傳感器測量其溫度變化ΔT，所述溫度控制系統(tǒng)與待測金屬桿連接，待測金屬桿與電阻傳感器和溫度傳感器連接；所述電阻傳感器和控制電路連接，控制電路與電磁鐵連接，電磁鐵對待測金屬絲施加拉力，待測金屬絲與受力傳感器和光杠桿系統(tǒng)一連接；待測金屬桿和光杠桿系統(tǒng)二連接。本發(fā)明成本低廉，易于維護(hù)，適宜高校使用。
【專利說明】基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料測量領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光杠桿的可以同時測量材料的線漲系數(shù)、楊氏模量和電阻溫度系數(shù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]線漲系數(shù)、楊氏模量和電阻溫度系數(shù)是分別涉及熱學(xué)、力學(xué)、電學(xué)三個不同領(lǐng)域的物理量。在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中，目前對這三個量的測量是分開進(jìn)行的，需要分別做三個相互獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)才能測得。此種方法，效率低、成本高、綜合性不高。
[0003]鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過長時間的研究和實(shí)踐終于獲得了本創(chuàng)作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法，用以克服上述技術(shù)缺陷。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法，
[0006]其基于同一系統(tǒng)對材料的線脹系數(shù)、楊氏模量和電阻溫度系數(shù)三個參量進(jìn)行檢測；
[0007]溫度傳感器和光杠桿系統(tǒng)二進(jìn)行組合對材料進(jìn)行線脹系數(shù)檢測；溫度控制系統(tǒng)給待測金屬桿加熱，其溫度變化由與待測金屬桿相連接的溫度傳感器測量并由顯示器三顯示，同時待測金屬桿的長度 變化△(!由光杠桿系統(tǒng)二測出，并根據(jù)光杠桿法測量固體材料線脹系數(shù)公式計(jì)算線漲系數(shù)α!;
[0008]受力傳感器和光杠桿系統(tǒng)一的組合對同一材料進(jìn)行楊氏模量檢測；在給待測金屬桿加熱的同時，用電阻傳感器測量待測金屬桿的電阻變化并由顯示器二顯示，電阻變化由電信號傳輸電路傳遞給濾波電路，濾掉干擾信號，所需信號再傳遞給電磁鐵控制電路控制電磁鐵，由電磁鐵給待測金屬絲施加拉力，此拉力大小F由受力傳感器測量并由顯示器一顯示，同時用光杠桿系統(tǒng)一測量待測金屬絲長度的變化Ax ;根據(jù)光杠桿法測量金屬絲的楊氏模量的公式計(jì)算待測金屬絲的楊氏模量Y ;
[0009]同時，利用電阻傳感器測量待測金屬桿的電阻變化Λ R，用溫度傳感器測量其溫度變化AT，根據(jù)電阻溫度系數(shù)的定義式計(jì)算電阻溫度系數(shù)TCR。
[0010]進(jìn)一步，所述溫度控制系統(tǒng)與待測金屬桿連接，待測金屬桿與電阻傳感器和溫度傳感器連接；
[0011]所述電阻傳感器和控制電路連接，控制電路與電磁鐵連接，電磁鐵對待測金屬絲施加拉力，待測金屬絲與受力傳感器和光杠桿系統(tǒng)一連接；
[0012]待測金屬桿和光杠桿系統(tǒng)二連接；受力傳感器、電阻傳感器、溫度傳感器分別與顯不器一、顯不器二和顯不器三連接。
[0013]進(jìn)一步，所述控制電路包括:所述的電信號傳輸電路、所述的濾波電路、放大電路、所述的電磁鐵控制電路，四者順次連接，所述電阻傳感器接電信號傳輸電路，電磁鐵控制電路連接電磁鐵。
[0014]進(jìn)一步，所述光杠桿法測量固體材料線脹系數(shù)公式為下式:
【權(quán)利要求】
1.一種基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法，其特征在于，其基于同一系統(tǒng)對材料的線脹系數(shù)、楊氏模量和電阻溫度系數(shù)三個參量進(jìn)行檢測； 溫度傳感器和光杠桿系統(tǒng)二進(jìn)行組合對材料進(jìn)行線脹系數(shù)檢測；溫度控制系統(tǒng)給待測金屬桿加熱，其溫度變化At由與待測金屬桿相連接的溫度傳感器測量并由顯示器三顯示，同時待測金屬桿的長度變化△(!由光杠桿系統(tǒng)二測出，并根據(jù)光杠桿法測量固體材料線脹系數(shù)公式計(jì)算線漲系數(shù)α1 ； 受力傳感器和光杠桿系統(tǒng)一的組合對同一材料進(jìn)行楊氏模量檢測；在給待測金屬桿加熱的同時，用電阻傳感器測量待測金屬桿的電阻變化并由顯示器二顯示，電阻變化由電信號傳輸電路傳遞給濾波電路，濾掉干擾信號，所需信號再傳遞給電磁鐵控制電路控制電磁鐵，由電磁鐵給待測金屬絲施加拉力，此拉力大小F由受力傳感器測量并由顯示器一顯示，同時用光杠桿系統(tǒng)一測量待測金屬絲長度的變化Ax ;根據(jù)光杠桿法測量金屬絲的楊氏模量的公式計(jì)算待測金屬絲的楊氏模量Y ; 同時，利用電阻傳感器測量待測金屬桿的電阻變化△ R，用溫度傳感器測量其溫度變化Λ Τ，根據(jù)電阻溫度系數(shù)的定義式計(jì)算電阻溫度系數(shù)TCR。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法，其特征在于，所述溫度控制系統(tǒng)與待測金屬桿連接，待測金屬桿與電阻傳感器和溫度傳感器連接； 所述電阻傳感器和控制電路連接，控制電路與電磁鐵連接，電磁鐵對待測金屬絲施加拉力，待測金屬絲與受力傳感器和光杠桿系統(tǒng)一連接； 待測金屬桿和光杠桿系統(tǒng)二連接；受力傳感器、電阻傳感器、溫度傳感器分別與顯示器一、顯示器二和顯示 器三連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法，其特征在于，所述控制電路包括:所述的電信號傳輸電路、所述的濾波電路、放大電路、所述的電磁鐵控制電路，四者順次連接，所述電阻傳感器接電信號傳輸電路，電磁鐵控制電路連接電磁鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法，其特征在于，所述光杠桿法測量固體材料線脹系數(shù)公式為下式:
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法，其特征在于，所述光杠桿法測量金屬絲的楊氏模量的公式為下式:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法，其特征在于，所述電阻溫度系數(shù)的定義式如下式:
【文檔編號】G09B23/06GK103886786SQ201410083954
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】李國峰, 董大明, 毛愛華 申請人:內(nèi)蒙古科技大學(xué)