專利名稱：單縫衍射楊氏模量測(cè)量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物理光學(xué)的單縫衍射和材料楊氏模量測(cè)量領(lǐng)域(楊氏彈性模量，簡稱楊氏模 量，是材料強(qiáng)度性能的一個(gè)專用名詞) 背景技術(shù)-固體材料的楊氏模量是一個(gè)很重要的物理機(jī)械性能，如何準(zhǔn)確測(cè)量楊氏模量對(duì)于工程設(shè) 計(jì)和機(jī)械制造具有非常重要的意義。測(cè)量固體材料楊氏模量的方法有拉伸法、彎曲法、振動(dòng)法、內(nèi)耗法等，在大中專學(xué)校的 物理實(shí)驗(yàn)中常采用拉伸法測(cè)量固體材料的楊氏模量。拉伸法測(cè)量楊氏模量的優(yōu)點(diǎn)在于直觀， 被測(cè)材料的測(cè)量長度、受力面積及受力大小都能清楚看到并測(cè)量出，而唯一受限制的是其受 力后的材料伸長量，因太小而難以準(zhǔn)確測(cè)量。在拉伸法測(cè)量中常用光杠桿法來放大材料受力 后的微小伸長量。但是光杠桿測(cè)量微小長度存在精度不高，平面鏡易摔爛等不足。 發(fā)明內(nèi)容為了提高測(cè)量精度，克服平面鏡易摔爛等缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種單縫衍射楊氏模量測(cè)量 儀，可以很好地克服這些不足。本發(fā)明所述的單縫衍射楊氏模量測(cè)量儀，主要由上橫梁、立柱、底座、待測(cè)絲、待測(cè)絲 緊固螺釘、砝碼、單縫平臺(tái)、單縫上下刀口、鎖緊螺釕、半導(dǎo)體激光器和衍射屏組成，其特 征是兩根立柱由上橫梁和底座固定，待測(cè)絲由待測(cè)絲緊固嫘釘固定在上橫梁上，單縫平臺(tái)固 定在立柱的中部，單縫上刀口和半導(dǎo)體激光器固定在單縫平臺(tái)下，單縫下刀口由鎖緊螺釘鎖 定在待測(cè)絲上，半導(dǎo)體激光器的光束正對(duì)單縫上下刀口之間的縫隙(這個(gè)縫隙常稱為單縫)， 衍射屏放在離單縫一米以外的激光光路上。當(dāng)激光束穿過由單縫上下刀口構(gòu)成的單縫后其衍 射光斑出現(xiàn)在衍射屏上，衍射屏上衍射光斑的寬度對(duì)應(yīng)著單縫的寬度。在待測(cè)絲下端加減砝 碼，待測(cè)絲長度出現(xiàn)伸縮，帶動(dòng)單縫寬度變化，從而使衍射屏上衍射光斑的寬度產(chǎn)生變化， 由于衍射屏上衍射光斑的變化很大，可以比較準(zhǔn)確測(cè)量并計(jì)算出這個(gè)變化量。因激光的波長 已知，單縫到衍射屏的距離易測(cè)，根據(jù)單縫衍射的物理原理就可以準(zhǔn)確計(jì)算出單縫寬度的變化量。單縫的寬度變化量就是相應(yīng)砝碼重力作用下^r測(cè)絲的伸縮量。在將待測(cè)絲的相 應(yīng)長度、橫截面積和受力變化量代入楊氏模量公式就可計(jì)算出相應(yīng)待測(cè)絲材料的楊氏模量了。因單縫衍射選用600多納米波長激光束，這樣就可以使得待測(cè)絲伸長量的測(cè)量精度達(dá)到相應(yīng)的納米級(jí)，從而精確地測(cè)量出楊氏模量。有關(guān)拉伸法測(cè)量楊氏模量和單縫衍射的問題已是公知知識(shí)，此處不作說明。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是利用激光的單縫衍射原理精確測(cè)量出固體材料的楊氏模量。


圖為單縫衍射楊氏模量測(cè)量儀的工作原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1、上橫梁，2、待測(cè)絲緊固螺釘，3、立柱，4、待測(cè)絲，5、單縫平臺(tái)，6、半導(dǎo) 體激光器連接桿，7、單縫上刀口， 8、半導(dǎo)體激光器，9、鎖緊螺釘，10、單縫下刀口， 11、 衍射屏，12、衍射屏連桿，13、砝碼，14、衍射屏座，15、調(diào)節(jié)螺桿，16、底座。具體實(shí)施方案下面結(jié)合單縫衍射楊氏模量測(cè)量儀的工作原理結(jié)構(gòu)示意圖對(duì)本發(fā)明作具體說明。在圖中，兩根立柱(3)由上橫梁(1)和底座(16)固定，待測(cè)絲(4)由待測(cè)絲緊固 螺釘(2)固定在上橫梁(1)上，單縫平臺(tái)(5)固定在立柱(3)的中部，單縫上刀口 (7)、 半導(dǎo)體激光器(8)和半導(dǎo)體激光器連接桿(6)固定在單縫平臺(tái)(5)下，單縫下刀口 (10) 由鎖緊螺釘(9)鎖定在待測(cè)絲(4)上，半導(dǎo)體激光器(8)的激光光束正對(duì)單縫上下刀口 之間的縫隙(稱為單縫)，衍射屏(11)連同衍射屏連桿(12)和衍射屏座(14)放在離單 縫一米以外的激光光路上。當(dāng)激光束穿過由單縫上下刀口構(gòu)成的單縫后其衍射光斑出現(xiàn)在衍 射屏上，衍射屏上衍射光斑的寬度對(duì)應(yīng)著單縫的寬度。在待測(cè)絲下端加減砝碼，待測(cè)絲長度 出現(xiàn)伸縮，帶動(dòng)單縫寬度變化，從而使衍射屏上衍射光斑的寬度產(chǎn)生變化。根據(jù)單縫衍射的 物理原理就可以準(zhǔn)確計(jì)算出單縫寬度的變化量，并進(jìn)而精確地測(cè)量出楊氏模量。
權(quán)利要求
1. 一種單縫衍射楊氏模量測(cè)量儀，主要由上橫梁、立柱、底座、待測(cè)絲、待測(cè)絲緊固螺釘、砝碼、單縫平臺(tái)、單縫上下刀口、鎖緊螺釘、半導(dǎo)體激光器和衍射屏組成，其特征是兩根立柱由上橫梁和底座固定，待測(cè)絲由待測(cè)絲緊固螺釘固定在上橫梁上，單縫平臺(tái)固定在立柱的中部，單縫上刀口和半導(dǎo)體激光器固定在單縫平臺(tái)下，單縫下刀口由鎖緊螺釘鎖定在待測(cè)絲上，半導(dǎo)體激光器的光束正對(duì)單縫上下刀口之間的縫隙(稱為單縫)，衍射屏放在離單縫一米以外的激光光路上。
全文摘要
一種單縫衍射楊氏模量測(cè)量儀，主要由上橫梁、立柱、底座、待測(cè)絲、單縫上下刀口、激光器和衍射屏組成，其特征是兩根立柱由上橫梁和底座固定，待測(cè)絲由待測(cè)絲緊固螺釘固定在上橫梁上，單縫平臺(tái)固定在立柱的中部，單縫上刀口和激光器固定在單縫平臺(tái)下，單縫下刀口由鎖緊螺釘鎖定在待測(cè)絲上，半導(dǎo)體激光器的光束正對(duì)單縫上下刀口之間的縫隙(稱為單縫)，衍射屏放在離單縫一米以外的激光光路上。當(dāng)激光束穿過單縫后其衍射光斑出現(xiàn)在衍射屏上，根據(jù)單縫衍射的物理原理，測(cè)出衍射光斑寬度的變化量就可計(jì)算出單縫寬度的變化量并進(jìn)而精確地測(cè)量出待測(cè)絲的楊氏模量。
文檔編號(hào)G01N21/17GK101285748SQ20081004491
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2008年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月10日
發(fā)明者源 萬, 劉莎杉, 宋博雅, 帥 張, 睿 張, 張?zhí)煨? 博 惠, 娟 李, 慕 李, 馳 楊, 梁雅庭, 歐陽宇軒, 睿 武, 江志洋, 汪仕元, 穆萬軍, 羅若桐, 胡再國, 謝可馨, 賀春蘭, 琦 陳, 陳俏旭, 雍志華, 黃建群 申請(qǐng)人:四川大學(xué)