CN204679348U - 一种自感式杨氏模量测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的自感式杨氏模量测量装置，包括自感传感器和微处理单元，所述自感传感器包括两个铁芯、缠绕于每个铁芯上的线圈以及设置于两个铁芯之间的衔铁；衔铁的一端固定、另一端通过连接杆与被测材料的下端相连接，所述被测材料上端固定、下端设置有砝码；所述自感传感器通过电感检测电路连接到微处理单元上，所述微处理单元的输出端连接有显示屏。本实用新型利用差动变气隙式自感传感器来反映被测材料在受力情况下的形变，差动变气隙式自感传感器的灵敏度是单线圈式电感传感器的两倍，本实用新型测得的杨氏模量误差小、精度高，操作简便，避免了光杠杆法调节繁琐的问题，不易受人为因素干扰，测量时间快、效率高。

Description

一种自感式杨氏模量测量装置

技术领域

 本实用新型涉及一种测量装置，具体地讲，涉及一种自感式杨氏模量测量装置。

背景技术

 固体材料在外力作用下会发生形变，杨氏模量就是表征固体材料抵抗形变能力的重要物理量，反映了材料形变与内应力间的关系，是工程技术中固体材料构件选材时的主要依据。测量线状固体材料杨氏模量关键问题是准确测量在一定外力下材料的形变量，较常用的方法有光杠杆法，通过光杠杆、望远镜及标尺来测量固体材料受力拉伸的微小形变，此种方法调整繁琐，测量时间长，容易受人为视觉因素干扰出现测量误差。另外一种方法是基于霍尔效应的测量方法，主要利用霍尔元件在磁场中的不同位置得到霍尔电压变化反映材料形变，该方法因为霍尔元件形状与在磁场中的位置变化导致检测精度受到限制。

实用新型内容

本实用新型为了克服以上技术的不足，提供了一种自感式杨氏模量测量装置，本实用新型测得的杨氏模量误差小、精度高，操作简便，避免了光杠杆法调节繁琐的问题，不易受人为因素干扰，测量时间快、效率高。

术语解释：

杨氏模量：是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。当一条长度为L、截面积为S的金属丝在力F作用下伸长ΔL时，F/S叫应力，其物理意义是金属丝单位截面积所受到的力；ΔL/L叫应变，其物理意义是金属丝单位长度所对应的伸长量。应力与应变的比叫弹性模量。杨氏模量，又称拉伸模量是弹性模量中最常见的一种。

本实用新型克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种自感式杨氏模量测量装置，包括自感传感器和微处理单元，所述自感传感器包括两个铁芯、缠绕于每个铁芯上的线圈以及设置于两个铁芯之间的衔铁；衔铁的一端固定、另一端通过连接杆与被测材料的下端相连接，所述被测材料上端固定、下端设置有砝码；所述自感传感器通过电感检测电路连接到微处理单元上，所述微处理单元的输出端连接有显示屏。

根据本实用新型优选的，所述电感检测电路包括可变电阻Rx、电阻R1和电阻R2，电感L1和电感L2，所述可变电阻Rx串联于两个线圈之间，两个线圈还分别与电感L1和电感L2相连接，电感L1和电感L2并联后连接于电阻R1和电阻R2的连接点处。

根据本实用新型优选的，所述自感传感器为差动变气隙式自感传感器。

根据本实用新型优选的，所述两个铁芯相同且平行对称放置。

根据本实用新型优选的，所述微处理单元为单片机芯片。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型利用差动变气隙式自感传感器来反映被测材料在受力情况下的形变，差动变气隙式自感传感器的灵敏度是单线圈式电感传感器的两倍，本实用新型测得的杨氏模量误差小、精度高，操作简便，避免了光杠杆法调节繁琐的问题，不易受人为因素干扰，测量时间快、效率高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的电感检测电路原理图。

图中，1、被测材料，2、砝码，3、连接杆，4、铁芯，5、线圈，6、衔铁，7、弹簧，8、电感检测电路，9、显示屏，10、微处理单元。

具体实施方式

为了便于本领域人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明，下述仅是示例性的不限定本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型的自感式杨氏模量测量装置，包括差动变气隙式自感传感器和微处理单元10，所述差动变气隙式自感传感器包括两个相同且平行对称放置的铁芯4、缠绕于每个铁芯上的线圈5以及设置于两个铁芯之间的衔铁6；衔铁的一端通过弹簧7固定、另一端通过连接杆3与被测材料1的下端相连接，所述被测材料上端固定、下端设置有砝码2；所述自感传感器通过电感检测电路8连接到微处理单元10上，所述电感检测电路8为非平衡电桥，如图2所示，其包括可变电阻Rx、电阻R1和电阻R2，电感L1和电感L2，所述可变电阻Rx串联于两个线圈之间，两个线圈还分别与电感L1和电感L2相连接，电感L1和电感L2并联后连接于电阻R1和电阻R2的连接点处；所述微处理单元10为单片机芯片，所述微处理单元10的输出端连接有显示屏9用以显示微处理单元的输出结果。

本实用新型的工作原理：

在电感检测电路8的输入端输入一个固定电压Ui，然后在被测材料1的下端加砝码2，在砝码的重力作用下，被测材料1发生形变，致使衔铁6的位置发生变化，从而导致差动变气隙式自感传感器的自感发生变化，致使电感检测电路8的输出电压Uo也发生改变，电感检测电路将输出电压Uo传送至单片机芯片10，经单片机芯片处理后显示在显示屏9上，用输出电压Uo和输入电压Ui的关系求得被测材料的杨氏模量。本实用新型测得的杨氏模量误差小、精度高，操作简便，避免了光杠杆法调节繁琐的问题，不易受人为因素干扰，测量时间快、效率高。

以上仅描述了本实用新型的基本原理和优选实施方式，本领域人员可以根据上述描述作出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种自感式杨氏模量测量装置，其特征在于：包括自感传感器和微处理单元（10），所述自感传感器包括两个铁芯（4）、缠绕于每个铁芯上的线圈（5）以及设置于两个铁芯之间的衔铁（6）；衔铁的一端固定、另一端通过连接杆（3）与被测材料（1）的下端相连接，所述被测材料上端固定、下端设置有砝码（2）；所述自感传感器通过电感检测电路（8）连接到微处理单元（10）上，所述微处理单元（10）的输出端连接有显示屏（9）。

2.根据权利要求1所述的自感式杨氏模量测量装置，其特征在于：所述电感检测电路（8）包括可变电阻Rx、电阻R1和电阻R2，电感L1和电感L2，所述可变电阻Rx串联于两个线圈之间，两个线圈还分别与电感L1和电感L2相连接，电感L1和电感L2并联后连接于电阻R1和电阻R2的连接点处。

3.根据权利要求1或2所述的自感式杨氏模量测量装置，其特征在于：所述自感传感器为差动变气隙式自感传感器。

4.根据权利要求1或2所述的自感式杨氏模量测量装置，其特征在于：所述两个铁芯（4）相同且平行对称放置。

5.根据权利要求1或2所述的自感式杨氏模量测量装置，其特征在于：所述微处理单元（10）为单片机芯片。