CN205718855U - 可变单缝衍射微小尺度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及精密测量技术领域，具体涉及一种可变单缝衍射微小尺度测量装置。包括单缝固定片和单缝活动片，所述单缝固定片与单缝活动片之间形成衍射狭缝，还包括一端与单缝活动片固定连接，另一端顶部用于放置待测物的杠杆。利用单缝衍射的原理，巧妙的利用机械杠杆将待测物的尺度转化为缝宽的变化上，不需要对待测物进行拉伸，适用于高温和脆性材料，具有较好的普适性。避免了待测物拉伸过程中的豫驰效应，测量精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及精密测量技术领域，具体涉及一种可变单缝衍射微小尺度测量装置。
背景技术
现代精密测量技术是一门集光学、电子、传感器、图像、制造及计算机技术为一体的综合性交叉学科，涉及广泛的学科领域，它的发展需要众多相关学科的支持。在现代工业制造技术和科学研究中，测量仪器具有精密化、集成化、智能化的发展趋势。长度是一个基本物理量，在生产和科学实验中被广泛应用，实验过程中需要对微小位移或厚度的变化进行较为准确的测量。
现有杨氏模量的测量，通过读出衍射条纹距离变化，就可算出待测物的微小变化。如图1所示为杨氏模量静态拉伸测量的装置图，其主要由单缝固定片1、单缝活动片2、光源、悬挂于待测物14底部的砝码15和光屏16组成，单缝固定片1、单缝活动片2之间形成衍射狭缝。在测量过程中，单缝固定片1保持固定，通过增加砝码15的重量，待测物14的长度产生微小变化，使与砝码15底部固定的单缝活动片2移动，从而改变狭缝宽度，测量光屏16上的衍射条纹间距，既能测量出待测物14的长度变化。
杨氏模量静态拉伸测量法结构操作简单，被各高校广泛采用，但由于其不适用于高温和脆性材料的测量，该实验的适用范围有限。另外，由于拉伸时伴随有豫驰现象，不能真实的反映材料的内部结构变化，测量精度较低。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种测量精度高、测量普适性好的 可变单缝衍射微小尺度测量装置。
本发明的技术方案为：一种可变单缝衍射微小尺度测量装置，包括单缝固定片和单缝活动片，所述单缝固定片与单缝活动片之间形成衍射狭缝，还包括一端与单缝活动片固定连接，另一端顶部用于放置待测物的杠杆。
进一步的，还包括固定底座，所述固定底座与单缝固定片底部水平固定。
进一步的，所述固定底座上竖直固定有支撑柱，所述支撑柱顶部固定有支撑头，所述杠杆底部设有与支撑头匹配的凹槽，所述杠杆可绕支撑柱旋转。
进一步的，所述固定底座上固定有导轨支架，所述导轨支架上水平固定有导轨，所述导轨上设有与导轨滑动配合的滑块，所述滑块中部竖直穿设有固定柱，所述固定柱底部与杠杆顶面之间形成待测物的夹紧空间。
进一步的，所述滑块侧壁螺纹连接有用于夹紧固定柱的夹紧螺栓。
进一步的，所述杠杆顶部设有第一配重块放置槽和第二配重块放置槽，所述第一配重块放置槽和第二配重块放置槽位于杠杆旋转中心两侧。
本实用新型的有益效果：本装置利用单缝衍射的原理，巧妙的利用机械杠杆将待测物的尺度转化为缝宽的变化上，不需要对待测物进行拉伸，适用于高温和脆性材料，具有较好的普适性。避免了待测物拉伸过程中的豫驰效应，测量精度高。
附图说明
图1为杨氏模量静态拉伸测量装置图；
图2为本实用新型测量装置图；
图3为本实用新型测量原理图；
图中：1—单缝固定片，2—单缝活动片，3—杠杆，4—凹槽，5—固定底座，6—支撑柱，7—支撑头，8—导轨支架，9—导轨，10—滑块，11—固定柱，12—第一配重块放置槽，13—第二配重块放置槽，14—待测物，15—砝码，16 —光屏。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下获得的所有其它实施例都属于本实用新型保护的范围。
如图2所示为本实用新型其中一种实施例的结构示意图，其包括位于下部的单缝固定片1、位于上部的单缝活动片2、杠杆3和水平设置的固定底座5，单缝固定片1固定于固定底座5上，单缝固定片1与单缝活动片2之间形成缝宽可变的衍射单缝，单缝活动片2顶部与杠杆3的一端底部固定连接。固定底座上竖直固定有两根结构和高度均相同的支撑柱6，两根支撑柱6的顶部均设有尖形的支撑头7。杠杆3底部设有与支撑头7相匹配的凹槽4，杠杆3可绕支撑头7旋转。固定底座5上还竖直固定有一个导轨支架8，导轨支架8上水平固定有两条导轨9。导轨9上穿设有与导轨9滑动配合的滑块10。滑块10中部竖直穿设有固定柱11，固定柱11底部与杠杆3顶面之间形成待测物13的夹紧空间。滑块10侧壁螺纹连接有一个夹紧螺栓(图中未示出)拧紧夹紧螺栓，可是夹紧螺栓的端部与固定柱11侧壁抵接，从而将在滑块10内部上下滑动的固定柱11夹紧。
进行测量时，首先滑动滑块10至测量的合适位置，然后上下调节固定柱11，使单缝固定片1与单缝活动片2之间形成缝宽为衍射效应较为明显的初始缝宽。调节好后拧紧夹紧螺栓，将固定柱11夹紧在滑块10内。打开激光器，测量光屏上的衍射条纹间距x1。将待测物放置在固定柱11与杠杆3顶面之间，待杠杆3稳定后再次打开激光器，测量光屏上的衍射条纹间距x2。
本发明中的单缝固定片1和单缝活动片2的上下位置可以根据需要进行调换，杠杆结构的支点可以采用上面实施例所示的支撑柱，也可以采用别的结构，可实现杠杆功能即可。
为了消除杠杆自身自重带来的测量误差，在杠杆顶部旋转中心两侧设置第一配重块放置槽12和第二配重块放置槽13，通过在两个放置槽内防止配重块，并调节两个配重块的比例，可以消除杠杆自身自重带来的测量误差，从而保证测量精度。
如图3所示为本实用新型的测量原理图，图中l为单缝距光屏16的距离，a为单缝缝宽，x为光屏上形成的衍射条纹间距，b1为固定柱11到杠杆旋转中心的距离，b2为单缝活动片2端部距旋转中心的距离。
待测物厚度h的测量公式为：其中，x1为第一次测量的衍射条纹间距，x2为第二次测量的衍射条纹间距。k为杠杆力臂比，即b2/b1。
为了进一步提高本装置的测量精度，可以在光屏后连接光电探测器，采集光屏上的条纹信号，转化成电信号后输入至计算机进行处理。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种可变单缝衍射微小尺度测量装置，包括单缝固定片(1)和单缝活动片(2)，所述单缝固定片(1)与单缝活动片(2)之间形成衍射狭缝，其特征在于：还包括一端与单缝活动片(2)固定连接，另一端顶部用于放置待测物(13)的杠杆(3)，还包括固定底座(5)，所述固定底座(5)与单缝固定片(1)底部水平固定，所述固定底座(5)上固定有导轨支架(8)，所述导轨支架(8)上水平固定有导轨(9)，所述导轨(9)上设有与导轨(9)滑动配合的滑块(10)，所述滑块(10)中部竖直穿设有固定柱(11)，所述固定柱(11)底部与杠杆(3)顶面之间形成待测物(13)的夹紧空间。
2.如权利要求1所述的可变单缝衍射微小尺度测量装置，其特征在于：所述固定底座(5)上竖直固定有支撑柱(6)，所述支撑柱(6)顶部固定有支撑头(7)，所述杠杆(3)底部设有与支撑头(7)匹配的凹槽(4)，所述杠杆(3)可绕支撑柱(6)旋转。
3.如权利要求1所述的可变单缝衍射微小尺度测量装置，其特征在于：所述滑块(10)侧壁螺纹连接有用于夹紧固定柱(11)的夹紧螺栓。
4.如权利要求3所述的可变单缝衍射微小尺度测量装置，其特征在于：所述杠杆(3)顶部设有第一配重块放置槽(12)和第二配重块放置槽(13)，所述第一配重块放置槽(12)和第二配重块放置槽(13)位于杠杆(3)旋转中心两侧。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112284917A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-29 | 青岛滨海学院 | 利用光的衍射测量金属丝杨氏模量的装置及方法 |
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2016
- 2016-02-29 CN CN201620152896.XU patent/CN205718855U/zh not_active Expired - Fee Related
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