一種楊氏模量測定儀的製作方法

2024-01-25 04:57:15 3

專利名稱：一種楊氏模量測定儀的製作方法
技術領域：
一種楊氏模量測定儀所屬領域本實用新型涉及一種以伸張法測量金屬絲楊氏模量的測量儀器，尤其 是用於物理教學的教學實驗儀器。
背景技術：
以伸張法測量金屬絲楊氏模量的教學實驗系統一般由楊氏模量測定 儀、組成光槓桿系統的平面反射鏡和尺讀望遠鏡等儀器設備組成。現有的楊氏模量測定儀的結構一般如圖1所示，由三個支腳和兩根實心鋼質立柱 組成支架，支架的頂部固定著所測金屬絲(1)的一端。金屬絲的另一端固定在位於支架中 下部的銷栓( 上。金屬絲的固定一般採用螺絲螺帽壓緊的方式。銷栓( 可在平臺(3) 的圓孔中上下移動，其下部懸吊著有一根長吊鉤的老式砝碼盤。光槓桿系統中的平面反 射鏡的前足放置在平臺上，後足放置在銷栓上端的平面。當在砝碼盤中增減砝碼時，造成金 屬絲長度的微小變化，同時引起平面反射鏡後足的高度發生相同的變化，使平面反射鏡的 法線角改變。再通過尺讀望遠鏡等設備，測量計算出金屬絲長度的改變量，從而得出金屬絲 的楊氏模量。現有楊氏模量測定儀存在諸多影響測量精度的因素。1、眾所周知，測量誤差與所 測金屬絲的長度成反比。現有楊氏模量測定儀高度接近180cm，而由於長吊鉤的砝碼盤和金 屬絲的固定方式佔去了很大高度，所懸金屬絲的長度一般卻只有80cm左右。2、現有的以螺 絲螺帽壓緊的方式固定金屬絲，金屬絲長度的起算點很難確定，因此影響金屬絲長度計算 的精確度。同時還有其它弊端。擰螺帽時用力小了，壓不緊；用力大了，又容易造成螺絲螺 帽滑絲。需要更換金屬絲時，又經常會發現螺絲螺帽已鏽死。3、增減砝碼時，會引起砝碼和 砝碼盤很長時間的明顯的擺動和上下振動，影響觀測精度。發明內容本實用新型提供的楊氏模量測定儀基本結構如圖2所示。為提高儀器 的測量精度，提供以下改進。通過改變砝碼盤結構和金屬絲固定方式，增大了可用的金屬絲 長度和其長度測量的準確性。通過制止和減小增減砝碼引起的擺動和振動，提高了觀測精 度。同時還大幅度減輕了儀器重量。1、由三個支腳和一根鋼管作為立柱組成支架。所測金屬絲(1)的一端固定於旋接 在鋼管頂部的端蓋( 上，另一端穿過鋼管直接固定於沒有吊鉤的砝碼盤(6)上。砝碼放 置在砝碼盤(6)上時，所測金屬絲從砝碼上開有的槽中穿過。這樣便增長了所測金屬絲的 長度。固定金屬絲的新方法如圖3所示，在端蓋(5)上開一直徑略大於金屬絲兩倍直徑 的直孔，把欲固定的金屬絲(1)的端頭(10)向上穿過該孔彎出一個圓圈(11)後再穿入該 孔，當該金屬絲受到向下的由砝碼、砝碼盤等產生的持續的拉力時，圓圈(11)的直徑不斷 縮小，但縮小到一定尺寸後即不再縮小，金屬絲即被固定於此位置。金屬絲的另一端則被固 定於砝碼盤(6)上，固定方法相同，只是金屬絲的拉力的方向向上。解開金屬絲的固定也極 簡便，只要將一端的小圓圈(11)拔起即可。金屬絲採用這種固定方法，基本不佔用儀器高 度，因此可增長所測金屬絲長度；其長度的起算點也容易確定。而且相應結構非常簡單，操 作也極簡便。通過以上改進，在儀器總高度低於現有儀器的情況下，所測金屬絲長度可以增加近一倍。因為在砝碼作用下，金屬絲長度的改變量與其長度成正比，所以，測量的相應誤差 也可以相應降低約一半。同時，儀器的總重下降，約為現有儀器的一半。2、砝碼盤(6)下固接定位栓(7)。定位栓(7)的下端放置於固定在支腳上的外筒 (8)的中心孔內，定位栓的外圓上有一縱槽，配合外筒上的定位螺釘，使定位栓只能在外筒 的中心孔內上下移動，而不能繞自身軸線扭動。定位栓和外筒之間塗有潤滑油脂，當在砝碼 盤上增減砝碼時，外筒使定位栓不能擺動；而它們之間塗布的潤滑油脂的粘滯阻力，使定位 栓的上下振動也迅速被衰減，以致於幾乎不被覺察。這種結構避免了增減砝碼引起的擺動 和振動對觀測精度造成的影響。砝碼盤與定位栓的自身重量，同時作為測量金屬絲長度改 變量前所需施加的預拉力的一部分。定位栓的上部開有圓孔(9)，用於放置平面反射鏡後 足。


圖1現有楊氏模量測定儀結構示意圖圖2新的楊氏模量測定儀結構示意圖圖3金屬絲固定方法示意附圖標記1、金屬絲；2、銷栓；3、平臺；4、老式砝碼盤；5、端蓋；6、砝碼盤；7、定位 栓；8、外筒；9、圓孔(平面反射鏡後足擱放處)；10、金屬絲端頭；11、金屬絲端所彎小圓圈 具體實施方式
圖2中，由三個支腳和一根鋼管組成支架。金屬絲(1) 一 端以端頭穿過鋼管頂部旋接的端蓋(5)中心的小圓孔後，彎一個圓圈再穿入該孔，然後拉 緊的方法固定於端蓋(5)上，另一端穿過鋼管後用同樣方法固定於沒有吊鉤的砝碼盤(6) 上。砝碼盤下面固接定位栓(7)。定位栓(7)的下部置於固定在支腳上的外筒(8)的中心 孔中，兩者之間塗有潤滑油脂。定位栓的外圓上有一縱槽，配合外筒上的定位螺釘，使定位 栓只能上下移動，而不能繞自身軸線扭動。平面反射鏡的前足置於外筒上端的平面，後足置 於定位栓上部所開的圓孔(11)中，當在砝碼盤中增減砝碼，金屬絲長度改變，平面反射鏡 後足隨之升降，其法線角發生相應變化，通過尺讀望遠鏡等儀器設備，測算出金屬絲長度變 化的數值，進而得出金屬絲的楊氏模量。
權利要求1.一種楊氏模量測定儀，由三個支腳和立柱組成支架，所測金屬絲上端固定於支架頂 端，其特徵是金屬絲下端直接固定在砝碼盤上，砝碼盤下面固接定位栓，定位栓下端置於 固定在支腳上的外筒的中心孔中。
2.根據權利要求1所述的楊氏模量測定儀，其特徵是砝碼盤沒有吊鉤。
3.根據權利要求1所述的楊氏模量測定儀，其特徵是金屬絲下端固定在砝碼盤上的 固定方式是以其端穿過砝碼盤上的小圓孔後，彎一個小圓圈再穿入該孔並拉緊。
4.根據權利要求1所述的楊氏模量測定儀，其特徵是定位栓和外筒的中心孔之間塗 有潤滑油脂。
專利摘要一種以伸張法測量金屬絲楊氏模量的測量儀器，由三個支腳和立柱組成支架，所測金屬絲上端固定於支架頂端，下端直接固定在沒有吊鉤的砝碼盤上，可將所測金屬絲長度增加接近一倍以提高測量精度。砝碼盤下面固接定位栓，定位栓下端置於固定在支腳上的外筒的中心孔中，可制止和迅速衰減了增減砝碼時引起的砝碼盤擺動和上下振動以避免影響觀測精度。同時還改善了儀器的操作性和大大減輕了儀器自重。
文檔編號G01N3/14GK201852749SQ20092017199
公開日2011年6月1日 申請日期2009年5月12日 優先權日2009年5月12日
發明者強曉明 申請人:強曉明