CN201852749U - 一种杨氏模量测定仪 - Google Patents

Abstract

一种以伸张法测量金属丝杨氏模量的测量仪器，由三个支脚和立柱组成支架，所测金属丝上端固定于支架顶端，下端直接固定在没有吊钩的砝码盘上，可将所测金属丝长度增加接近一倍以提高测量精度。砝码盘下面固接定位栓，定位栓下端置于固定在支脚上的外筒的中心孔中，可制止和迅速衰减了增减砝码时引起的砝码盘摆动和上下振动以避免影响观测精度。同时还改善了仪器的操作性和大大减轻了仪器自重。

Description

一种杨氏模量测定仪 

所属领域  本实用新型涉及一种以伸张法测量金属丝杨氏模量的测量仪器，尤其是用于物理教学的教学实验仪器。 

背景技术  以伸张法测量金属丝杨氏模量的教学实验系统一般由杨氏模量测定仪、组成光杠杆系统的平面反射镜和尺读望远镜等仪器设备组成。 

现有的杨氏模量测定仪的结构一般如图1所示，由三个支脚和两根实心钢质立柱组成支架，支架的顶部固定着所测金属丝(1)的一端。金属丝的另一端固定在位于支架中下部的销栓(2)上。金属丝的固定一般采用螺丝螺帽压紧的方式。销栓(2)可在平台(3)的圆孔中上下移动，其下部悬吊着有一根长吊钩的老式砝码盘(4)。光杠杆系统中的平面反射镜的前足放置在平台上，后足放置在销栓上端的平面。当在砝码盘中增减砝码时，造成金属丝长度的微小变化，同时引起平面反射镜后足的高度发生相同的变化，使平面反射镜的法线角改变。再通过尺读望远镜等设备，测量计算出金属丝长度的改变量，从而得出金属丝的杨氏模量。 

现有杨氏模量测定仪存在诸多影响测量精度的因素。1、众所周知，测量误差与所测金属丝的长度成反比。现有杨氏模量测定仪高度接近180cm，而由于长吊钩的砝码盘和金属丝的固定方式占去了很大高度，所悬金属丝的长度一般却只有80cm左右。2、现有的以螺丝螺帽压紧的方式固定金属丝，金属丝长度的起算点很难确定，因此影响金属丝长度计算的精确度。同时还有其它弊端。拧螺帽时用力小了，压不紧；用力大了，又容易造成螺丝螺帽滑丝。需要更换金属丝时，又经常会发现螺丝螺帽已锈死。3、增减砝码时，会引起砝码和砝码盘很长时间的明显的摆动和上下振动，影响观测精度。 

发明内容 本实用新型提供的杨氏模量测定仪基本结构如图2所示。为提高仪器的测量精度，提供以下改进。通过改变砝码盘结构和金属丝固定方式，增大了可用的金属丝长度和其长度测量的准确性。通过制止和减小增减砝码引起的摆动和振动，提高了观测精度。同时还大幅度减轻了仪器重量。 

1、由三个支脚和一根钢管作为立柱组成支架。所测金属丝(1)的一端固定于旋接在钢管顶部的端盖(5)上，另一端穿过钢管直接固定于没有吊钩的砝码盘(6)上。砝码放置在砝码盘(6)上时，所测金属丝从砝码上开有的槽中穿过。这样便增长了所测金属丝的长度。 

固定金属丝的新方法如图3所示，在端盖(5)上开一直径略大于金属丝两倍直径的直孔，把欲固定的金属丝(1)的端头(10)向上穿过该孔弯出一个圆圈(11)后再穿入该孔，当该金属丝受到向下的由砝码、砝码盘等产生的持续的拉力时，圆圈(11)的直径不断缩小，但缩小到一定尺寸后即不再缩小，金属丝即被固定于此位置。金属丝的另一端则被固定于砝码盘(6)上，固定方法相同，只是金属丝的拉力的方向向上。解开金属丝的固定也极简便，只要将一端的小圆圈(11)拔起即可。金属丝采用这种固定方法，基本不占用仪器高度，因此可增长所测金属丝长度；其长度的起算点也容易确定。而且相应结构非常简单，操作也极简 便。 

通过以上改进，在仪器总高度低于现有仪器的情况下，所测金属丝长度可以增加近一倍。因为在砝码作用下，金属丝长度的改变量与其长度成正比，所以，测量的相应误差也可以相应降低约一半。同时，仪器的总重下降，约为现有仪器的一半。 

2、砝码盘(6)下固接定位栓(7)。定位栓(7)的下端放置于固定在支脚上的外筒(8)的中心孔内，定位栓的外圆上有一纵槽，配合外筒上的定位螺钉，使定位栓只能在外筒的中心孔内上下移动，而不能绕自身轴线扭动。定位栓和外筒之间涂有润滑油脂，当在砝码盘上增减砝码时，外筒使定位栓不能摆动；而它们之间涂布的润滑油脂的粘滞阻力，使定位栓的上下振动也迅速被衰减，以致于几乎不被觉察。这种结构避免了增减砝码引起的摆动和振动对观测精度造成的影响。砝码盘与定位栓的自身重量，同时作为测量金属丝长度改变量前所需施加的预拉力的一部分。定位栓的上部开有圆孔(9)，用于放置平面反射镜后足。 

附图说明  图1现有杨氏模量测定仪结构示意图 

图2新的杨氏模量测定仪结构示意图 

图3金属丝固定方法示意 

附图标记：1、金属丝；2、销栓；3、平台；4、老式砝码盘；5、端盖；6、砝码盘；7、定位栓；8、外筒；9、圆孔(平面反射镜后足搁放处)；10、金属丝端头；11、金属丝端所弯小圆圈 

[0014] 具体实施方式  图2中，由三个支脚和一根钢管组成支架。金属丝(1)一端以端头穿过钢管顶部旋接的端盖(5)中心的小圆孔后，弯一个圆圈再穿入该孔，然后拉紧的方法固定于端盖(5)上，另一端穿过钢管后用同样方法固定于没有吊钩的砝码盘(6)上。砝码盘下面固接定位栓(7)。定位栓(7)的下部置于固定在支脚上的外筒(8)的中心孔中，两者之间涂有润滑油脂。定位栓的外圆上有一纵槽，配合外筒上的定位螺钉，使定位栓只能上下移动，而不能绕自身轴线扭动。平面反射镜的前足置于外筒上端的平面，后足置于定位栓上部所开的圆孔(11)中，当在砝码盘中增减砝码，金属丝长度改变，平面反射镜后足随之升降，其法线角发生相应变化，通过尺读望远镜等仪器设备，测算出金属丝长度变化的数值，进而得出金属丝的杨氏模量。 

Claims (4)

1.一种杨氏模量测定仪，由三个支脚和立柱组成支架，所测金属丝上端固定于支架顶端，其特征是：金属丝下端直接固定在砝码盘上，砝码盘下面固接定位栓，定位栓下端置于固定在支脚上的外筒的中心孔中。

2.根据权利要求1所述的杨氏模量测定仪，其特征是：砝码盘没有吊钩。

3.根据权利要求1所述的杨氏模量测定仪，其特征是：金属丝下端固定在砝码盘上的固定方式是以其端穿过砝码盘上的小圆孔后，弯一个小圆圈再穿入该孔并拉紧。

4.根据权利要求1所述的杨氏模量测定仪，其特征是：定位栓和外筒的中心孔之间涂有润滑油脂。 

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