CN208520337U - 一种光杠杆测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于实验装置领域，涉及一种光杠杆测量装置，包括底座、支撑架、反射镜组、激光发射模块、收纳盖，被测物发生微小形变导致激光发射器的发射器支架后足位置变化，激光束通过第一反射镜和第二反射镜的反射在测量区上所指的刻度发生变化，可通过相关公式直接计算被测物的微小形变，相较于传统的杨氏模量测量装置，其不需要大量的装置调节时间，也不需要繁琐的寻找标尺像，具有价格低廉，制作简单，安装使用方便，便于收纳，工作效率高，操作安全，演示形象直观的优点。

Description

一种光杠杆测量装置

技术领域

本实用新型属于实验装置领域，涉及一种光杠杆测量装置。

背景技术

在大学物理中杨氏模量是反映金属材料抵抗形变能力的一个物理量，杨氏模量的测量是大学工科普通物理实验的重要内容之一。传统的杨氏模量实验仪由两个系统构成，即由标尺、望远镜及支柱组成的望远镜、标尺系统和主要由平面镜光杠杆、金属丝、砝码和支架组成的平面镜光杠杆系统。实验中通常需要调节望远镜与平面镜等高共轴，才能在望远镜中观察到平面镜光杠杆反射的标尺像，并通过记录标尺像的位置读数变化，计算金属丝伸长量，进而计算金属材料杨氏模量值。不仅仅是杨氏模量的测量还有金属、液体的线胀系数也多是采用此法测量。由于望远镜的视野小，实验中不容易找到标尺像，仪器调节通常耗费大量的实验时间，数值变化范围小、不明显，实验结束后装置占用空间大。

现有的测量微小形变的实验装置有：

(1)杨氏弹性模量测量：光杠杆测量系统由光杠杆反射镜、倾角调节架、标尺、望远镜和调节反射镜组成。实验时，将光杠杆两个前足尖放在弹性模量测定仪的固定平台上，后足尖放在待测金属丝的测量端面上。当金属丝受力后，产生微小伸长，后足尖就会随着测量端面一起作微小移动，并使得光杠杆绕前足尖转动一个微小角度，从而带动光杠杆反射镜转动相应的微小角度，这样标尺的像在光杠杆反射镜和调节反射镜之间反射，便把这一微小角位移放大成较大的线位移。

(2)金属线胀系数测量：光杠杆测量系统由光杠杆反射镜、倾角调节架、标尺、望远镜和调节反射镜组成。实验时，待测金属棒直立在仪器的大圆筒中，将光杠杆两个前足尖放在金属线胀系数测定仪的固定平台上，后足尖放在待测金属丝的测量端面上。当金属丝受热膨胀后，产生微小伸长，后足尖就会随着测量端面一起作微小移动，并使得光杠杆绕前足尖转动一个微小角度，从而带动光杠杆反射镜转动相应的微小角度，这样标尺的像在光杠杆反射镜和调节反射镜之间反射，便把这一微小角位移放大成较大的线位移。

(3)液体的体积膨胀系数：实验用光杠杆测量装置，水浴加热槽内放置有试管和温度传感器，试管的内部放置待测液体，液体上表面放置有浮球阀；水浴加热槽的右侧安装有调节台，光杠杆的前端放置在调节台上，光杠杆的支撑杆后端放置在浮球阀上；调节台的右端安装有数据测量尺，数据测量尺的下端安装有可移动的激光发射器，数据测量尺的上端安装有可移动的激光接收器。

但此上实验装置都有望远镜的视野小，实验中不容易找到标尺像，仪器调节通常耗费大量的实验时间，数值变化范围小、不明显，实验结束后装置占用空间大的不足。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种光杠杆测量装置，该种装置具有结构简单、安装使用方便、便于收纳、工作效率高、演示形象直观的优势。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种光杠杆测量装置，包括：底座，由嵌套设置的固定座和移动座构成，所述移动座的外形轮廓小于所述固定座的内部轮廓，所述移动座嵌套在所述固定座内部，沿靠近或远离所述固定座的方向线性运动；支撑架，由垂直设置在固定座上的第一支架和垂直设置在移动座上的第二支架组成，所述第二支架为由主杆和副杆相互套接而成的伸缩杆，所述主杆固定设置在移动座上；反射镜组，由设置在第一支架上的第一反射镜和设置在第二支架上的第二反射镜构成，所述第二反射镜距离底座的高度小于所述第一反射镜距离底座的高度；测量区，设置在第二支架的副杆远离底座的一端上，所述测量区内或所述副杆上设有刻度；激光发射模块，包括激光发射器和发射器支架，所述激光发射器架设在发射器支架上，激光发射器的激光发射端朝向第二反射镜设置，发射的激光经第二反射镜反射至第一反射镜上，再经第一反射镜反射至测量区。

可选地，所述固定座和移动座之间还设有固定旋钮，用于固定移动座和固定座，防止其相互窜动。

可选地，所述固定座和移动座上均设有刻度。

可选地，所述第一反射镜可拆卸地设置在第一支架上。

可选地，所述第二反射镜可拆卸地设置在第二支架上。

可选地，所述发射器支架的主体呈“T”字型，其每个端点均设有支撑足。

可选地，所述发射器支架的“T”字形尾部的支撑足为高度可调的支撑足，用于调整激光发射器发射激光的高度。

可选地，还包括收纳盖，所述收纳盖与所述固定座的外形相匹配，用于在移动座收入固定座后盖合在固定座远离第一支架的一侧上。

可选地，所述固定座内部设有与收纳盖形状相匹配的滑轨，所述收纳盖通过滑轨封闭固定座。

可选地，所述第一支架和第二支架均可拆卸地设置在底座上。

本实用新型的有益效果在于：相较于传统的杨氏模量测量装置，其不需要大量的装置调节时间，也不需要繁琐的寻找标尺像，具有价格低廉，制作简单，安装使用方便，便于收纳，工作效率高，操作安全，演示形象直观的优点。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为本实用新型中所涉及的一种光杠杆测量装置的整体结构示意图；

图2为底座的结构示意图；

图3为第二支架的结构示意图；

图4为激光发射模块的结构示意图；

图5为本实用新型中产生的光路图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1-图5，附图中的元件标号分别表示：底座1、固定座11、移动座12、固定旋钮13、第一支架2、第一反射镜3、测量区4、激光发射模块5、激光发射器51、发射器支架52、收纳盖6、第二反射镜7、第二支架8、主杆81、副杆82。

本实用新型涉及一种光杠杆测量装置，包括：底座1，由嵌套设置的固定座11和移动座12构成，所述移动座12的外形轮廓小于所述固定座11的内部轮廓，所述移动座12嵌套在所述固定座11内部，沿靠近或远离所述固定座11的方向线性运动；支撑架，由垂直设置在固定座11上的第一支架2和垂直设置在移动座12上的第二支架8组成，所述第二支架8为由主杆81和副杆82相互套接而成的伸缩杆，所述主杆81固定设置在移动座12上；反射镜组，由设置在第一支架2上的第一反射镜3和设置在第二支架8上的第二反射镜7构成，所述第二反射镜7距离底座1的高度小于所述第一反射镜3距离底座1的高度；测量区4，设置在第二支架8的副杆82远离底座1的一端上，所述测量区4内或所述副杆82上设有刻度；激光发射模块5，包括激光发射器51和发射器支架52，所述激光发射器51架设在发射器支架52上，激光发射器51的激光发射端朝向第二反射镜7设置，发射的激光经第二反射镜7反射至第一反射镜3上，再经第一反射镜3反射至测量区4。

优选地，所述固定座11和移动座12之间还设有固定旋钮13，用于固定移动座12和固定座11，防止其相互窜动；所述固定座11和移动座12上均设有刻度；所述第一反射镜3可拆卸地设置在第一支架2上；所述第二反射镜7可拆卸地设置在第二支架8上；所述发射器支架52的主体呈“T”字型，其每个端点均设有支撑足；所述发射器支架52的“T”字形尾部的支撑足为高度可调的支撑足，用于调整激光发射器51发射激光的高度；还包括收纳盖6，所述收纳盖6与所述固定座11的外形相匹配，用于在移动座12收入固定座11后盖合在固定座11远离第一支架2的一侧上；所述固定座11内部设有与收纳盖6形状相匹配的滑轨，所述收纳盖6通过滑轨封闭固定座11；所述第一支架2和第二支架8均可拆卸地设置在底座1上。

操作本装置时，将装置组装完成，将发射器支架52上高度可调的支撑足放置在被测物上，激光发射器51的光束经过第一反射镜3和第二反射镜7的反射，照射在测量区4的某一位置，记为读数x，被测物发生微小形变y后，激光发射器51的激光偏转，照射在测量区4的位置发生变化，读出新读数h，若发射器支架52沿发射器的长度方向的长度为d，第一支架2与第二支架8之间的距离为D，发射器支架52到第一支架2的距离为L，则通过公式y＝d(h-x)/(3D+L)即可计算出微小形变y。

本实用新型能方便、快捷、准确的测量出物体的微小形变，在物理演示实验教学中操作简单、安装使用方便、便于收纳、工作效率高、演示形象直观。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种光杠杆测量装置，其特征在于，包括：

底座，由嵌套设置的固定座和移动座构成，所述移动座的外形轮廓小于所述固定座的内部轮廓，所述移动座嵌套在所述固定座内部，沿靠近或远离所述固定座的方向线性运动；

支撑架，由垂直设置在固定座上的第一支架和垂直设置在移动座上的第二支架组成，所述第二支架为由主杆和副杆相互套接而成的伸缩杆，所述主杆固定设置在移动座上；

反射镜组，由设置在第一支架上的第一反射镜和设置在第二支架上的第二反射镜构成，所述第二反射镜距离底座的高度小于所述第一反射镜距离底座的高度；

测量区，设置在第二支架的副杆远离底座的一端上，所述测量区内或所述副杆上设有刻度；

激光发射模块，包括激光发射器和发射器支架，所述激光发射器架设在发射器支架上，激光发射器的激光发射端朝向第二反射镜设置，发射的激光经第二反射镜反射至第一反射镜上，再经第一反射镜反射至测量区。

2.如权利要求1中所述的光杠杆测量装置，其特征在于，所述固定座和移动座之间还设有固定旋钮，用于固定移动座和固定座，防止其相互窜动。

3.如权利要求1中所述的光杠杆测量装置，其特征在于，所述固定座和移动座上均设有刻度。

4.如权利要求1中所述的光杠杆测量装置，其特征在于，所述第一反射镜可拆卸地设置在第一支架上。

5.如权利要求1中所述的光杠杆测量装置，其特征在于，所述第二反射镜可拆卸地设置在第二支架上。

6.如权利要求1中所述的光杠杆测量装置，其特征在于，所述发射器支架的主体呈“T”字型，其每个端点均设有支撑足。

7.如权利要求6中所述的光杠杆测量装置，其特征在于，所述发射器支架的“T”字形尾部的支撑足为高度可调的支撑足，用于调整激光发射器发射激光的高度。

8.如权利要求1中所述的光杠杆测量装置，其特征在于，还包括收纳盖，所述收纳盖与所述固定座的外形相匹配，用于在移动座收入固定座后盖合在固定座远离第一支架的一侧上。

9.如权利要求8中所述的光杠杆测量装置，其特征在于，所述固定座内部设有与收纳盖形状相匹配的滑轨，所述收纳盖通过滑轨封闭固定座。

10.如权利要求1中所述的光杠杆测量装置，其特征在于，所述第一支架和第二支架均可拆卸地设置在底座上。