CN208313903U - 一种测量短切纤维弹性模量的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种测量短切纤维弹性模量的装置。该装置包括：该装置包括：振荡器、激振器、频率计、信号接收器、波形器和控制计算器。通过使用本实用新型所提供的测量短切纤维弹性模量的装置，可以方便地测量得到短切纤维弹性模量。

Description

一种测量短切纤维弹性模量的装置

技术领域

本实用新型涉及弹性模量测试技术，特别涉及一种测量短切纤维弹性模量的装置。

背景技术

弹性模量所反映的是材料抵抗外界作用力而引起变形的能力，是材料的基本力学性能之一。因此，纤维或者细丝的弹性模量和强度是其基本的力学性能，在土木工程、航天航空、生物医用材料等领域的实际应用中都需要考虑纤维或者细丝的弹性模量问题，以达到结构设计的目的。

对于常规材料，目前常用的弹性模量的测量方法有应力应变法、弯曲法、声共振法和超声波法等。

作为一类优异的增强材料，短切纤维近年来在混凝土中的应用越来越广泛。短切纤维的掺入可以有效地增强混凝土的抗裂性能和抗冲击性能，提高混凝土的力学性能和耐久性。另外，纤细的人工合成纤维可以阻断混凝土内部的毛细管通道，因此可降低混凝土暴露面的水分的蒸发，阻止混凝土的塑性沉降和泌水，因而可大大减少混凝土塑性裂缝和干缩裂缝的产生，提高混凝土抗冻抗渗等耐久性能。

由于短切纤维通常较短，因此，当采用传统的单轴拉伸方法来测量短切纤维的弹性模量时，对短切纤维的夹持会比较困难，而且短切纤维位移的长度较短，长度的数量级较小，所以采用传统测量方法难以保证测量精度，误差较大。

在现有技术中，工业生产给出的短切纤维的弹性模量值是通过测量纤维长丝而得到的。但是，短丝纤维和长丝纤维所测得的弹性模量是否存在差异还没有定论，确定这一性能指标精确与否，将有助于更准确地评价短切纤维性能，研究纤维在混凝土中作用。

目前，关于短切纤维的弹性模量的测试方法几乎处于空白。在现有技术的测量方法中，只有通过精密电子天平和显微镜利用拉伸法来测量短切纤维的弹性模量。该方法虽然解决了短丝测量的问题，但该方法仍然是一种传统的静态试验方法，其操作复杂，需要人工读取数据，误差的影响因素较多；而且所使用的器械也比较复杂，一般仅适用于在实验室进行测量，而不方便进行移动和转移，不适宜在工程现场应用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种测量短切纤维弹性模量的装置，从而可以方便地测量得到短切纤维弹性模量。

本实用新型的技术方案具体是这样实现的：

一种测量短切纤维弹性模量的装置，该装置包括：振荡器、激振器、频率计、信号接收器、波形器和控制计算器；

所述振荡器，用于按预设顺序连续产生预设频率范围内的音频正弦电信号，并将产生的音频正弦电信号输出至所述激振器；

所述激振器与待测纤维的一端固定连接；所述待测纤维的另一端处于自由状态；

所述激振器，用于将接收到的音频正弦电信号转换成机械振动，使得所述待测纤维产生受迫振动；

所述频率计与所述激振器连接，用于记录所述激振器的机械振动的振动频率，并将所记录的振动频率输出至所述波形器和控制计算器；

所述信号接收器，设置在所述待测纤维的自由端的两侧，用于测量所述待测纤维的振动，并根据所述待测纤维的振动频率生成对应的脉冲信号，将所生成的脉冲信号输出至所述波形器和控制计算器；

所述波形器，用于根据所接收到的振动频率和脉冲信号形成李萨如图形，并将所形成李萨如图形输出至所述控制计算器；

所述控制计算器，用于通过控制所述振荡器按预设顺序连续产生预设频率范围内的音频正弦电信号，接收所述信号接收器输出的脉冲信号和所述频率计输出的振动频率，并实时获取所接收到的李萨如图形与水平线和垂直线的最大交点数；根据所述脉冲信号的振幅最大时的李萨如图形与水平线和垂直线的最大交点数以及对应的频率计所记录的振动频率，计算得到所述待测纤维的自振频率；根据自振频率以及预先测量得到的所述待测纤维的物理参数，计算得到该待测纤维的弹性模量。

其中，所述信号接收器包括：发光二极管、光敏三极管和放大器；

所述发光二极管和光敏三极管对称设置在所述待测纤维的自由端的两侧，

所述发光二极管和所述光敏三极管均与电源连接；所述发光二极管用于向所述光敏三极管输出光束；

所述光敏三极管用于接收所述发光二极管输出的光束；所述光敏三极管的输出端与所述放大器连接；

所述放大器的输出端与所述波形器和控制计算器连接。

其中，所述波形器为示波器。

其中，所述装置还进一步包括：升降器；

所述升降器，用于调节所述信号接收器与激振器之间的距离。

其中，所述升降器为可调节伸缩杆；

所述可调节伸缩杆的底部通过连接件与所述激振器连接，所述可调节伸缩杆的顶部与预设的固定物固定连接。

其中，所述升降器包括：底座、支撑杆和连接件；

所述底座与所述激振器固定连接；

所述支撑杆垂直设置在所述底座之上，且所述支撑杆的底部与所述底座连接；所述支撑杆上设置有沿垂直方向延伸的滑槽；

所述连接件设置在所述支撑杆的上部，并与所述支撑杆的滑槽滑动连接；所述连接件与所述信号接收器固定连接。

其中，所述控制计算器包括：控制接收单元、截取单元和计算单元；

所述控制接收单元，用于通过控制所述振荡器按预设顺序连续产生预设频率范围内的音频正弦电信号，并接收所述信号接收器输出的脉冲信号和所述频率计输出的振动频率；

所述截取单元，用于接收所述波形器输出的李萨如图形，并实时获取所述李萨如图形与水平线和垂直线的最大交点数；

所述计算单元，用于根据所述脉冲信号的振幅最大时的李萨如图形与水平线和垂直线的最大交点数以及对应的频率计所记录的振动频率，计算得到所述待测纤维的自振频率；根据自振频率以及预先测量得到的所述待测纤维的物理参数，计算得到该待测纤维的弹性模量。

本实用新型中还提供了一种测量短切纤维的自振频率的装置，该装置包括：振荡器、激振器、频率计、信号接收器、波形器和控制计算器；

所述振荡器，用于按预设顺序连续产生预设频率范围内的音频正弦电信号，并将产生的音频正弦电信号输出至所述激振器；

所述激振器与待测纤维的一端固定连接；所述待测纤维的另一端处于自由状态；

所述激振器，用于将接收到的音频正弦电信号转换成机械振动，使得所述待测纤维产生受迫振动；

所述频率计与所述激振器连接，用于记录所述激振器的机械振动的振动频率，并将所记录的振动频率输出至所述波形器和控制计算器；

所述信号接收器，设置在所述待测纤维的自由端的两侧，用于测量所述待测纤维的振动，并根据所述待测纤维的振动频率生成对应的脉冲信号，将所生成的脉冲信号输出至所述波形器和控制计算器；

所述波形器，用于根据所接收到的振动频率和脉冲信号形成李萨如图形，并将所形成李萨如图形输出至所述控制计算器；

所述控制计算器，用于通过控制所述振荡器按预设顺序连续产生预设频率范围内的音频正弦电信号，接收所述信号接收器输出的脉冲信号和所述频率计输出的振动频率，并实时获取所接收到的李萨如图形与水平线和垂直线的最大交点数；根据所述脉冲信号的振幅最大时的李萨如图形与水平线和垂直线的最大交点数以及对应的频率计所记录的振动频率，计算得到所述待测纤维的自振频率。

如上可见，本实用新型所提供的测量短切纤维弹性模量的装置，可以通过振荡器和激振器使得待测纤维产生受迫振动，并通过信号接收器根据待测纤维的振动频率生成对应的脉冲信号，然后将脉冲信号和激振器的机械振动的振动频率都发送给波形器，从而可以通过波形器形成李萨如图形，并可以通过控制计算器根据所述脉冲信号的振幅最大时的李萨如图形与水平线和垂直线的最大交点数以及对应的频率计所记录的振动频率，计算得到所述待测纤维的自振频率。然后，即可根据自振频率以及预先测量得到的所述待测纤维的物理参数，计算得到该待测纤维的弹性模量。因此，通过上述的测量短切纤维弹性模量的装置，可以很方便地测量得到短切纤维弹性模量。而且，本实用新型中的上述测量短切纤维弹性模量的装置的操作简单，可以对待测纤维进行重复测量，并且对待测纤维没有损害，属于无损检测，应用范围十分广泛；另外，本实用新型中的测量短切纤维弹性模量的装置的操作步骤简单，测试精度高，可减小人为试验误差。此外，本实用新型中的上述测量短切纤维弹性模量的装置可以集成整合成一个测量设备。该测量设备的结构简单，易于携带，方便易用，易于在工程现场快速得到短纤维的性能参数，工程适用性强。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的测量短切纤维自振频率的装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例中短切纤维的简单弯曲示意图。

图3为本实用新型实施例中的控制计算器的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。

图1为本实用新型实施例中的测量短切纤维自振频率的装置的结构示意图。如图1所示，本实用新型实施例中的测量短切纤维自振频率的装置包括：振荡器11、激振器12、频率计13、信号接收器14、波形器15和控制计算器16；

所述振荡器11，用于按预设顺序连续产生预设频率范围内的音频正弦电信号，并将产生的音频正弦电信号输出至所述激振器12；

所述激振器12与待测纤维10的一端固定连接；所述待测纤维10的另一端处于自由状态；

所述激振器12，用于将接收到的音频正弦电信号转换成机械振动，使得所述待测纤维10产生受迫振动；

所述频率计13与所述激振器12连接，用于记录所述激振器12的机械振动的振动频率，并将所记录的振动频率输出至所述波形器15和控制计算器16；

所述信号接收器14，设置在所述待测纤维10的自由端的两侧，用于测量所述待测纤维10的振动，并根据所述待测纤维10的振动频率生成对应的脉冲信号，将所生成的脉冲信号输出至所述波形器15和控制计算器16；

所述波形器15，用于根据所接收到的振动频率和脉冲信号形成李萨如图形，并将所形成李萨如图形输出至所述控制计算器16；

所述控制计算器16，用于通过控制所述振荡器11按预设顺序连续产生预设频率范围内的音频正弦电信号，接收所述信号接收器14输出的脉冲信号和所述频率计输出的振动频率，并实时获取所接收到的李萨如图形与水平线和垂直线的最大交点数；根据所述脉冲信号的振幅最大时的李萨如图形与水平线和垂直线的最大交点数以及对应的频率计13所记录的振动频率，计算得到所述待测纤维10的自振频率。

在得到所述待测纤维的自振频率之后，即可根据所述待测纤维的自振频率以及所述待测纤维的物理参数进行计算，得到所述待测纤维的弹性模量。

在上述的测量短切纤维弹性模量的装置中，实质上是使用振动法来测量短切纤维的弹性模量，而并不是使用拉伸法来测量短切纤维的弹性模量。

短切纤维的自振特性参数(自振频率和周期)与其本身的结构及材料属性有关，可以通过短切纤维的简单弯曲来推得这一关系。

例如，图2为本实用新型实施例中短切纤维的简单弯曲示意图，如图2所示，假设短切纤维的质量为m，长度为L，截面惯性矩为I，纤维弹性模量为E，当集中荷载F作用于短切纤维的端部时，该短切纤维所产生的水平位移为w，则该短切纤维在荷载F的作用下的水平位移w满足如下关系：

刚度为单位位移引起的反力，因此根据公式(1)可得到结构横向刚度k为：

而角速度ω与结构横向刚度k以及质量m之间有如下关系：

将公式(3)代入公式(2)，可得：

而结构自振的角速度ω、周期T和频率f之间的关系如下：

将公式(5)代入公式(4)，则可得各结构的自振频率、周期与弹性模量的关系式如下：

由此可知，短切纤维的弹性模量与该短切纤维的质量、截面几何形状、长度、截面惯性矩、自振频率等参数是相关的。也就是说，在已知短切纤维的质量m、长度L、截面惯性矩I和自振频率f等参数的情况下，可以计算得到短切纤维的弹性模量。例如，可以通过上述的公式计算得到该短切纤维的弹性模量。

由于该短切纤维的质量m、长度L和截面惯性矩I等物理参数可以预先比较容易地获得，因此只需测量得到该短切纤维的自振频率，即可通过计算得到该短切纤维的弹性模量。

在本实用新型的上述测量短切纤维自振频率的装置中，控制计算器可以通过控制信号控制所述振荡器按预设顺序连续产生预设频率范围内的音频正弦电信号，然后通过振荡器和激振器使得待测纤维产生受迫振动(例如，控制计算器可以控制所述振荡器周期性地或在某一时间段内连续产生从A赫兹到B赫兹的音频正弦电信号，从而使得激振器也产生不同频率的机械振动，使得待测纤维的自由端产生不同振幅的受迫振动)，信号接收器可以根据待测纤维的振动频率生成对应的脉冲信号，然后将脉冲信号和激振器的机械振动的振动频率都发送给波形器和控制计算器，波形器可以根据所接收到的振动频率和脉冲信号形成李萨如图形；控制计算器接收到李萨如图形时，可以通过水平线和垂直线实时地截取该李萨如图形，得到该李萨如图形与水平线和垂直线的最大交点数。当待测纤维以其自振频率振动时，所述信号接收器输出的脉冲信号的振幅将最大。因此，控制计算器可以根据所述脉冲信号的振幅最大时的李萨如图形与水平线和垂直线的最大交点数以及对应的频率计所记录的振动频率，计算得到所述待测纤维的自振频率。在获取待测纤维的自振频率之后，即可根据该自振频率以及预先测量得到的所述待测纤维的物理参数(例如，该短切纤维的质量m、长度L、截面惯性矩I等物理参数)，计算得到该待测纤维的弹性模量。

另外，较佳的，在本实用新型的一个具体实施例中，所述波形器可以是示波器，用于显示所形成的李萨如图形。

在本实用新型的技术方案中，可以将频率计记录的振动频率输出到示波器的X轴输入端，并将信号接收器产生的脉冲信号输出到示波器的Y轴输入端。此时，将在示波器上出现一个合成图形，这个图形就是李萨如图形。李萨如图形随两个输入信号的频率、相位、幅度不同，所呈现的波形也不同。当两个信号的相位差为90°时，合成图形为正椭圆，此时若两个信号的振幅相同，则合成图形为圆；当两个信号的相位差为0°时，合成图形为直线，此时若两个信号的振幅相同，则合成图形为与x轴成45°的直线。因此，通过观察李萨如图形即可获知所输入的两个信号的频率之间的关系。假设用水平线和垂直线去截取该李萨如图形，可以得到李萨如图形与水平线和垂直线的最大交点数。由于振荡器可以周期性地或在某一时间段内连续产生从A赫兹到B赫兹的音频正弦电信号，因此激振器也将产生不同频率的机械振动，使得待测纤维的自由端产生不同振幅的受迫振动。而且，当待测纤维以其自振频率振动时，所述信号接收器输出的脉冲信号的振幅将最大。此时，假设李萨如图形与水平线的最大交点数为N_x，与垂直线的最大交点数为N_y，由频率计所记录的当前的振动频率为f_x，则可以根据以下公式计算得到待测纤维的自振频率f_y：

f_y＝f_x*N_x/N_y。

因此可知，可以通过调整振荡器的音频正弦电信号的频率，来使得示波器上所显示的李萨如图形发生相应的变化。所以，通过调整振荡器的音频正弦电信号的频率，并根据示波器上所显示的李萨如图形，即可计算得到当信号接收器所产生的脉冲信号的振幅最大时的待测纤维的振动频率。此时，该振动频率即为该待测纤维的自振频率。

在得到所述待测纤维的自振频率之后，即可根据所述待测纤维的自振频率以及所述待测纤维的物理参数进行计算，得到所述待测纤维的弹性模量。

当然，在本实用新型的技术方案中，也可以使用其他形式的波形器，从而可以根据波形器的显示信息，并通过调整振荡器的音频正弦电信号的频率，来得到待测纤维的自振频率。具体的实现方式，在此不再一一赘述。

另外，在本实用新型的技术方案中，可以使用多种形式的信号接收器。以下将以信号接收器的一种具体实现方式为例，对本实用新型的技术方案进行介绍。

例如，较佳的，在本实用新型的具体实施例中，所述信号接收器可以包括：发光二极管41、光敏三极管42和放大器43；

所述发光二极管41和光敏三极管42对称设置在所述待测纤维10的自由端的两侧，

所述发光二极管41和所述光敏三极管42均与电源连接；所述发光二极管41用于向所述光敏三极管42输出光束；

所述光敏三极管42用于接收所述发光二极管41输出的光束；所述光敏三极管42的输出端与所述放大器43连接；

所述放大器43的输出端与所述波形器1和控制计算器16连接。

因此，当待测纤维的自由端静止时，由于待测纤维的自由端位于发光二极管和光敏三极管之间，因此发光二极管输出的光束将被待测纤维的自由端所遮挡；而当待测纤维的自由端由于受迫振动而离开其静止时的位置时，所述发光二极管输出的光束将照射在光敏三极管上。所以，当待测纤维受迫振动时，光敏三极管将根据待测纤维的振动频率产生相应的脉冲信号，并将该脉冲信号输出给放大器。放大器对上述脉冲信号进行放大后，将放大后的脉冲信号输出至波形器和控制计算器。

另外，较佳的，在本实用新型的一个具体实施例中，所述测量短切纤维自振频率的装置还可以进一步包括：升降器(图中未示出)；

所述升降器，用于调节所述信号接收器与激振器之间的距离。

通过使用上述的升降器来调节所述信号接收器与激振器之间的距离，从而使得上述的测量短切纤维自振频率的装置可以适用于各种长度的短切纤维。

例如，当待测纤维的长度比较短时，可以通过上述的升降器缩短所述信号接收器与激振器之间的距离；而当待测纤维的长度比较长时，则可以通过上述的升降器增大所述信号接收器与激振器之间的距离，从而使得所述信号接收器总是可以被方便地设置在所述待测纤维的自由端的两侧，因而可以对各种长度的短切纤维的自振频率进行测量。

此外，在本实用新型的技术方案中，可以使用多种方式来实现上述的升降器。以下将以其中的两个具体实现方式为例，对本实用新型的技术方案进行详细的说明。

例如，较佳的，在本实用新型的一个具体实施例中，所述升降器可以是可调节伸缩杆；所述可调节伸缩杆的底部通过刚度大的连接件与所述激振器连接，所述可调节伸缩杆的顶部与预设的固定物(例如，测试箱的内壁等固定物)固定连接。因此，通过调节上述可调节伸缩杆的长度即可调节所述信号接收器与激振器之间的距离。

例如，较佳的，在本实用新型的一个具体实施例中，所述升降器可以包括：底座、支撑杆和连接件；

所述底座与所述激振器固定连接；

所述支撑杆垂直设置在所述底座之上，且所述支撑杆的底部与所述底座连接；所述支撑杆上设置有沿垂直方向延伸的滑槽；

所述连接件设置在所述支撑杆的上部，并与所述支撑杆的滑槽滑动连接(即可沿所述支撑杆的滑槽上下滑动)；所述连接件与所述信号接收器固定连接。

因此可知，通过移动上述连接件在所述支撑杆的滑槽上的位置，即可调节所述信号接收器与激振器之间的距离。

在本实用新型的技术方案中，还可以使用其它的具体实现方式来实现上述的升降器，在此不再一一赘述。

此外，在本实用新型的技术方案中，可以使用多种方式来实现上述的控制计算器。以下将以其中的一个具体实现方式为例，对本实用新型的技术方案进行详细的说明。

例如，图3为本实用新型实施例中的控制计算器的结构示意图。如图3所示，较佳的，在本实用新型的一个具体实施例中，所述控制计算器16可以包括：控制接收单元61、截取单元62和计算单元63；

所述控制接收单元61，用于通过控制所述振荡器11按预设顺序连续产生预设频率范围内的音频正弦电信号，并接收所述信号接收器14输出的脉冲信号和所述频率计13输出的振动频率；

所述截取单元62，用于接收所述波形器15输出的李萨如图形，并实时获取所述李萨如图形与水平线和垂直线的最大交点数；

所述计算单元63，用于根据所述脉冲信号的振幅最大时的李萨如图形与水平线和垂直线的最大交点数以及对应的频率计13所记录的振动频率，计算得到所述待测纤维10的自振频率。

另外，较佳的，在本实用新型的一个具体实施例中，所述控制计算器还可用于根据自振频率以及预先测量得到的所述待测纤维的物理参数，计算得到该待测纤维的弹性模量。

此时，图1所示的装置即可计算得到待测纤维的弹性模量，因此，此时的装置已经可以直接计算得到待测纤维的弹性模量，所以该装置此时实际上已经是一种测量短切纤维弹性模量的装置。

另外，较佳的，在本实用新型的一个具体实施例中，在上述测量短切纤维弹性模量的装置中，所述控制计算器中也可以包括控制接收单元、截取单元和计算单元，且该控制接收单元、截取单元和计算单元除了具有与图3中的控制接收单元、截取单元和计算单元相同的功能之外，更进一步的，所述计算单元还可用于根据自振频率以及预先测量得到的所述待测纤维的物理参数，计算得到该待测纤维的弹性模量。

因此，在在本实用新型的技术方案中，可以使用上述的测量短切纤维自振频率的装置对待测纤维进行测量，得到待测纤维的自振频率。

在使用上述的测量短切纤维自振频率的装置时，可以将待测纤维保持竖直，并将待测纤维的一端固定在激振器上，并将信号接收器设置在所述待测纤维的自由端的两侧，将待测纤维的自由端对准信号接收器的中心(例如，可以使得该待测纤维的自由端能够完全遮挡在发光二极管和光敏三极管之间)。然后通过振荡器和激振器使得待测纤维产生受迫振动，并通过信号接收器根据待测纤维的振动频率生成对应的脉冲信号。由于振荡器可以按预设顺序连续产生预设频率范围内的音频正弦电信号，例如，该振荡器可以根据控制计算器的控制信号连续产生某个预设的频率范围附近(例如，长纤维的自振频率范围附近。其中，长纤维的自振频率可以通过已知的长纤维的弹性模量反向计算得到)的音频正弦电信号，因此待测纤维的自由端将产生不同振幅的受迫振动，信号接收器也将随之生成不同振幅的脉冲信号。当脉冲信号的振幅最大时，根据此时的李萨如图形与水平线和垂直线的最大交点数以及对应的频率计所记录的振动频率，可以计算得到所述待测纤维的自振频率。

另外，较佳的，在本实用新型的具体实施例中，还可以观察振幅最大处的李萨如图形和放大器的电压指针，以判断此时的振动是否为虚假共振。

例如，当脉冲信号的幅度大，从放大器的μV表上可以看到指针一下子打到满刻度，且示波器的荧光屏上波形幅度也一下打到满格时，此时的待测纤维的振动频率即为该待测纤维真正的自振频率。如果脉冲信号的幅度不是很大，则此时的共振为虚假共振。此时的待测纤维的振动频率并不是该待测纤维真正的自振频率。

然后，可以根据自振频率以及预先测量得到的所述待测纤维的物理参数，计算得到该待测纤维的弹性模量。

在本实用新型的技术方案中，由于短切纤维的质量m、长度L和截面惯性矩I等物理参数可以预先比较容易地通过测量获得，因此在测量得到短切纤维的自振频率后，即可根据自振频率以及预先测量得到的所述待测纤维的物理参数，计算得到该待测纤维的弹性模量。

例如，较佳的，在本实用新型的具体实施例中，可以使用上述的公式(6)来计算得到待测纤维的弹性模量。

综上可知，在本实用新型中的测量短切纤维弹性模量的装置，可以通过振荡器和激振器使得待测纤维产生受迫振动，并通过信号接收器根据待测纤维的振动频率生成对应的脉冲信号，然后将脉冲信号和激振器的机械振动的振动频率都发送给波形器，从而可以通过波形器形成李萨如图形，并可以通过控制计算器根据所述脉冲信号的振幅最大时的李萨如图形与水平线和垂直线的最大交点数以及对应的频率计所记录的振动频率，计算得到所述待测纤维的自振频率。然后，即可根据自振频率以及预先测量得到的所述待测纤维的物理参数，计算得到该待测纤维的弹性模量。因此，通过上述的测量短切纤维弹性模量的装置，可以很方便地测量得到短切纤维弹性模量。而且，本实用新型中的上述测量短切纤维弹性模量的装置的操作简单，可以对待测纤维进行重复测量，并且对待测纤维没有损害，属于无损检测，应用范围十分广泛；另外，本实用新型中的测量短切纤维弹性模量的装置的操作步骤简单，测试精度高，可减小人为试验误差。此外，本实用新型中的上述测量短切纤维弹性模量的装置可以集成整合成一个测量设备。该测量设备的结构简单，易于携带，方便易用，易于在工程现场快速得到短纤维的性能参数，工程适用性强。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种测量短切纤维弹性模量的装置，其特征在于，该装置包括：振荡器、激振器、频率计、信号接收器、波形器和控制计算器；

所述振荡器，用于按预设顺序连续产生预设频率范围内的音频正弦电信号，并将产生的音频正弦电信号输出至所述激振器；

所述激振器与待测纤维的一端固定连接；所述待测纤维的另一端处于自由状态；

所述激振器，用于将接收到的音频正弦电信号转换成机械振动，使得所述待测纤维产生受迫振动；

所述频率计与所述激振器连接，用于记录所述激振器的机械振动的振动频率，并将所记录的振动频率输出至所述波形器和控制计算器；

所述信号接收器，设置在所述待测纤维的自由端的两侧，用于测量所述待测纤维的振动，并根据所述待测纤维的振动频率生成对应的脉冲信号，将所生成的脉冲信号输出至所述波形器和控制计算器；

所述波形器，用于根据所接收到的振动频率和脉冲信号形成李萨如图形，并将所形成李萨如图形输出至所述控制计算器；

所述控制计算器，用于通过控制所述振荡器按预设顺序连续产生预设频率范围内的音频正弦电信号，接收所述信号接收器输出的脉冲信号和所述频率计输出的振动频率，并实时获取所接收到的李萨如图形与水平线和垂直线的最大交点数；根据所述脉冲信号的振幅最大时的李萨如图形与水平线和垂直线的最大交点数以及对应的频率计所记录的振动频率，计算得到所述待测纤维的自振频率；根据自振频率以及预先测量得到的所述待测纤维的物理参数，计算得到该待测纤维的弹性模量。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号接收器包括：发光二极管、光敏三极管和放大器；

所述发光二极管和光敏三极管对称设置在所述待测纤维的自由端的两侧，

所述发光二极管和所述光敏三极管均与电源连接；所述发光二极管用于向所述光敏三极管输出光束；

所述光敏三极管用于接收所述发光二极管输出的光束；所述光敏三极管的输出端与所述放大器连接；

所述放大器的输出端与所述波形器和控制计算器连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述波形器为示波器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还进一步包括：升降器；

所述升降器，用于调节所述信号接收器与激振器之间的距离。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：

所述升降器为可调节伸缩杆；

所述可调节伸缩杆的底部通过连接件与所述激振器连接，所述可调节伸缩杆的顶部与预设的固定物固定连接。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述升降器包括：底座、支撑杆和连接件；

所述底座与所述激振器固定连接；

所述支撑杆垂直设置在所述底座之上，且所述支撑杆的底部与所述底座连接；所述支撑杆上设置有沿垂直方向延伸的滑槽；

所述连接件设置在所述支撑杆的上部，并与所述支撑杆的滑槽滑动连接；所述连接件与所述信号接收器固定连接。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制计算器包括：控制接收单元、截取单元和计算单元；

所述控制接收单元，用于通过控制所述振荡器按预设顺序连续产生预设频率范围内的音频正弦电信号，并接收所述信号接收器输出的脉冲信号和所述频率计输出的振动频率；

所述截取单元，用于接收所述波形器输出的李萨如图形，并实时获取所述李萨如图形与水平线和垂直线的最大交点数；

所述计算单元，用于根据所述脉冲信号的振幅最大时的李萨如图形与水平线和垂直线的最大交点数以及对应的频率计所记录的振动频率，计算得到所述待测纤维的自振频率；根据自振频率以及预先测量得到的所述待测纤维的物理参数，计算得到该待测纤维的弹性模量。