CN211374338U - 一种固体材料微小拉伸量测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固体材料微小拉伸量测试仪，包括底板，其特征是：所述底板固定三个L形支撑架，每个所述L形支撑架分别螺纹连接调平螺杆，所述底板固定连接U形杆，所述底板固定连接竖杆，所述底板固定连接导向竖杆，所述底板固定连接拉伸机构，所述竖杆铰接移动机构。本实用新型涉及测量设备领域，具体地讲，涉及一种固体材料微小拉伸量测试仪。本实用新型为固体材料微小拉伸量测试仪，有利于提高测量精度，简化了测量程序，节约成本，提高了测量效率。

Description

一种固体材料微小拉伸量测试仪

技术领域

本实用新型涉及测量设备领域，具体地讲，涉及一种固体材料微小拉伸量测试仪。

背景技术

在工程测试和材料力学检测中，常常要测量物体的面内微小位移，例如杨氏模量的测量、线胀系数的测定等。这些参数在工程技术和科学研究中有重要的意义，测量的方法通常有全息法、散斑干涉法、光杠杆法、数字散斑照相术等。全息法和散斑干涉法光路复杂，对环境的要求很高。光杠杆法中望远镜的调节费时而且麻烦，还不利于动态测量。数字散斑照相术与全息法和散斑干涉法相比，该技术不需要参考光，光路大大简化，但精度较低，使用的仪器较为昂贵，不便于量化生产。

目前，还缺少一种进一步提高固体材料微小拉伸量的测量精度，降低仪器成本，简化操作和测量原理，能够应用于工业生产，同时能够兼顾到高校教学使用的测量试仪，此为现有技术的不足之处。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种固体材料微小拉伸量测试仪，有利于提高测量精度，简化了测量程序，节约成本，提高了测量效率。

本实用新型采用如下技术方案实现发明目的：

一种固体材料微小拉伸量测试仪，包括底板，其特征是：所述底板固定三个L形支撑架，每个所述L形支撑架分别螺纹连接调平螺杆，所述底板固定连接U形杆，所述底板固定连接竖杆，所述底板固定连接导向竖杆，所述底板固定连接拉伸机构，所述竖杆铰接移动机构。

作为本技术方案的进一步限定，所述拉伸机构包括大力矩步进电机，所述底板固定连接所述大力矩步进电机，所述大力矩步进电机固定连接L形板，所述大力矩步进电机的输出轴固定连接螺杆一的一端，所述螺杆一的另一端铰接所述L形板的横板，所述L形板的竖板设置有对称的滑槽，所述螺杆一螺纹连接方块一，所述方块一固定连接对称方条，对称的所述方条分别设置在对应的所述滑槽内。

作为本技术方案的进一步限定，所述方块一固定连接方块二，所述方块二固定连接圆杆，所述圆杆穿过所述L形板的横板，所述圆杆固定连接拉力传感器，所述拉力传感器固定连接一个夹头，所述U形杆固定连接另一个所述夹头。

作为本技术方案的进一步限定，每个所述夹头分别固定连接遮光片，每个所述遮光片分别固定连接硅光电池，每个所述遮光片分别设置有狭缝。

作为本技术方案的进一步限定，所述移动机构包括齿轮，所述齿轮的中心轴铰接所述竖杆的上部，所述齿轮固定连接把手，所述竖杆对应所述齿轮的中心轴螺纹连接顶丝，所述齿轮啮合齿条，所述齿条固定连接空心方杆，所述导向竖杆设置在所述空心方杆内。

作为本技术方案的进一步限定，所述空心方杆固定连接U形板，所述U形板固定连接高精度闭环步进电机，所述高精度闭环步进电机的输出轴穿过所述U形板，所述高精度闭环步进电机的输出轴固定连接螺杆二的一端，所述螺杆二的另一端铰接所述U形板，所述螺杆二螺纹连接支撑块，所述支撑块的一侧接触所述U形板，所述支撑块固定连接激光器、光栅片及凸透镜。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：

(1)本装置极大地提高了测量精度，简化了测量程序，节约成本，提高了测量效率。可以用于工业生产上的测试和高校科研与教学使用；

(2)本装置采用等效转化的思想，将不容易测量的固体材料微小拉伸量转化为可相对准确测量的衍射光斑移动量；

(3)衍射光斑作为测量的探头，通过光强检测器检测衍射光强主极大从而确定测量的起点和终点，极大的提高金属长度以及拉伸量测量的精度；

(4)光斑移动量由步进电机转动步数乘以滑台每步移动距离求得，从而简化测量，极大提高测量精度。

本实用新型为固体材料微小拉伸量测试仪，有利于提高测量精度，简化了测量程序，节约成本，提高了测量效率。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图一。

图2为本实用新型的局部立体结构示意图一。

图3为本实用新型的局部立体结构示意图二。

图4为本实用新型的局部立体结构示意图三。

图5为本实用新型的局部立体结构示意图四。

图6为本实用新型的局部立体结构示意图五。

图7为本实用新型的局部立体结构示意图六。

图8为本实用新型的立体结构示意图二。

图中：1、U形杆，2、夹头，3、拉力传感器，4、圆杆，5、L形板，6、方块一，7、螺杆一，8、大力矩步进电机，9、底板，10、调平螺杆，11、L形支撑架，12、竖杆，13、齿轮，14、把手，15、齿条，16、U形板，17、支撑块，18、高精度闭环步进电机，20、凸透镜，21、光栅片，22、激光器，23、螺杆二，24、空心方杆，25、顶丝，26、导向竖杆，27、方块二，28、滑槽，29、硅光电池，30、遮光片，32、狭缝，33、方条。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1-图8所示，本实用新型包括底板5，所述底板9固定三个L形支撑架11，每个所述L形支撑架11分别螺纹连接调平螺杆10，所述底板9固定连接U形杆1，所述底板9固定连接竖杆12，所述底板9固定连接导向竖杆26，所述底板9固定连接拉伸机构，所述竖杆12铰接移动机构。

所述拉伸机构包括大力矩步进电机8，所述底板9固定连接所述大力矩步进电机8，所述大力矩步进电机8固定连接L形板5，所述大力矩步进电机8的输出轴固定连接螺杆一7的一端，所述螺杆一7的另一端铰接所述L形板5的横板，所述L形板5的竖板设置有对称的滑槽28，所述螺杆一7螺纹连接方块一6，所述方块一6固定连接对称方条33，对称的所述方条33分别设置在对应的所述滑槽28内。

所述方块一6固定连接方块二27，所述方块二27固定连接圆杆4，所述圆杆4穿过所述L形板5的横板，所述圆杆4固定连接拉力传感器3，所述拉力传感器3固定连接一个夹头2，所述U形杆1固定连接另一个所述夹头2。

每个所述夹头2分别固定连接遮光片30，每个所述遮光片30分别固定连接硅光电池29，每个所述遮光片30分别设置有狭缝32。

所述移动机构包括齿轮13，所述齿轮13的中心轴铰接所述竖杆12的上部，所述齿轮13固定连接把手14，所述竖杆12对应所述齿轮13的中心轴螺纹连接顶丝25，所述齿轮13啮合齿条15，所述齿条15固定连接空心方杆24，所述导向竖杆26设置在所述空心方杆24内。

所述空心方杆24固定连接U形板16，所述U形板16固定连接高精度闭环步进电机18，所述高精度闭环步进电机18的输出轴穿过所述U形板16，所述高精度闭环步进电机18的输出轴固定连接螺杆二23的一端，所述螺杆二23的另一端铰接所述U形板16，所述螺杆二23螺纹连接支撑块17，所述支撑块17的一侧接触所述U形板16，所述支撑块17固定连接激光器22、光栅片21及凸透镜20。

所述拉力传感器3电性连接拉力传感显示器(图上未画出)。

所述拉力传感显示器型号为XMT808-I型拉力传感显示器。

所述大力矩步进电机8电性连接大力矩步进电机转动控制器(图上未画出)。

所述大力矩步进电机转动控制器型号为DM542式步进电机驱动器。

所述高精度闭环步进电机18电性连接高精度步进电机控制器(图上未画出)。

所述高精度步进电机控制器为DKC-Y110型步进电机控制器。

所述硅光电池29电性连接光强检测显示器(图上未画出)。

所述硅光电池29中心正对所述狭缝32中心。

所述狭缝32中心与所述夹头2顶端位于同一水平线，从而保证待测材料长度与上下两所述狭缝32中心的距离相等。

所述拉力传感器3的型号为JLBM型拉力传感器。

所述大力矩步进电机8的型号为57式开环步进电机。

所述高精度闭环步进电机18的型号为39式高精度闭环步进电机。

本实用新型工作流程为：调整调平螺杆10，使底板9处于水平位置。将金属丝的两端分别固定到夹头2中。记录金属丝的长度，打开激光器22，预热15分钟。激光器22与光栅片21及凸透镜20形成光衍射发生装置，形成衍射光斑。

拧松顶丝25，转动把手14，把手14带动齿轮13转动，齿轮13带动齿条15移动，齿条15带动空心方杆24沿导向竖杆26移动，空心方杆24带动U形板16移动，U形板16带动高精度闭环步进电机18、螺杆二23移动，螺杆二23带动支撑块17移动，支撑块17带动凸透镜20、光栅片21及激光器22移动。直到衍射光斑处于下侧狭缝32附近。打开高精度步进电机控制器，高精度步进电机控制器控制高精度闭环步进电机18转动，高精度闭环步进电机18带动螺杆二23转动，螺杆二23带动支撑块17移动，支撑块17带动凸透镜20、光栅片21及激光器22移动。使得每发出一个脉冲，衍射光斑移动25纳米，使衍射光斑主极大恰好正对硅光电池29，记录下此时光强检测显示器上的光强数据，将此处作为测量金属丝长度的起点。

调节拉力传感器3示数为零，将此处作为拉伸的起点，打开大力矩步进电机转动控制器控制大扭矩步进电机8对金属进行拉伸，先施一定的力，大扭矩步进电机8带动螺杆一7转动，螺杆一7带动方块一6移动，方块一6带动方条33沿滑槽28移动，方块一6带动方块二27移动，方块二27带动圆杆4移动，圆杆4带动拉力传感器3移动，拉力传感器3带动下夹头2移动，下夹头2带动下遮光片30和硅光电池29移动，光强主极大被下遮光片30挡住，光强检测器示数减小，控制高精度步进电机18带动衍射装置移动，当光强主极大再次被检测到时停止移动，记录下步进电机转动的步数，通过高精度步进电机控制器的计数功能将此过程中高精度步进电机18转动的步数记录下来，用步数乘以每步衍射光斑的移动距离25纳米即可求得衍射光斑移动的总距离，也就是金属的拉伸量。

以同样的方式继续对金属丝施加拉力，并对伸长量进行测量，记录下数据，多次测量取平均数，带入公式

即可求得待测金属杨氏模量，其中F为拉力传感器3记录的拉力值，L为金属丝初始长度，d为金属丝直径，Δl为拉伸平均长度。

以上公开的仅为本实用新型的一个具体实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种固体材料微小拉伸量测试仪，包括底板(9)，其特征是：

所述底板(9)固定三个L形支撑架(11)；

每个所述L形支撑架(11)分别螺纹连接调平螺杆(10)；

所述底板(9)固定连接U形杆(1)；

所述底板(9)固定连接竖杆(12)；

所述底板(9)固定连接导向竖杆(26)；

所述底板(9)固定连接拉伸机构；

所述竖杆(12)铰接移动机构。

2.根据权利要求1所述的固体材料微小拉伸量测试仪，其特征是：所述拉伸机构包括大力矩步进电机(8)，所述底板(9)固定连接所述大力矩步进电机(8)，所述大力矩步进电机(8)固定连接L形板(5)，所述大力矩步进电机(8)的输出轴固定连接螺杆一(7)的一端，所述螺杆一(7)的另一端铰接所述L形板(5)的横板，所述L形板(5)的竖板设置有对称的滑槽(28)，所述螺杆一(7)螺纹连接方块一(6)，所述方块一(6)固定连接对称方条(33)，对称的所述方条(33)分别设置在对应的所述滑槽(28)内。

3.根据权利要求2所述的固体材料微小拉伸量测试仪，其特征是：所述方块一(6)固定连接方块二(27)，所述方块二(27)固定连接圆杆(4)，所述圆杆(4)穿过所述L形板(5)的横板，所述圆杆(4)固定连接拉力传感器(3)，所述拉力传感器(3)固定连接一个夹头(2)，所述U形杆(1)固定连接另一个所述夹头(2)。

4.根据权利要求3所述的固体材料微小拉伸量测试仪，其特征是：每个所述夹头(2)分别固定连接遮光片(30)，每个所述遮光片(30)分别固定连接硅光电池(29)，每个所述遮光片(30)分别设置有狭缝(32)。

5.根据权利要求1所述的固体材料微小拉伸量测试仪，其特征是：所述移动机构包括齿轮(13)，所述齿轮(13)的中心轴铰接所述竖杆(12)的上部，所述齿轮(13)固定连接把手(14)，所述竖杆(12)对应所述齿轮(13)的中心轴螺纹连接顶丝(25)，所述齿轮(13)啮合齿条(15)，所述齿条(15)固定连接空心方杆(24)，所述导向竖杆(26)设置在所述空心方杆(24)内。

6.根据权利要求5所述的固体材料微小拉伸量测试仪，其特征是：所述空心方杆(24)固定连接U形板(16)，所述U形板(16)固定连接高精度闭环步进电机(18)，所述高精度闭环步进电机(18)的输出轴穿过所述U形板(16)，所述高精度闭环步进电机(18)的输出轴固定连接螺杆二(23)的一端，所述螺杆二(23)的另一端铰接所述U形板(16)，所述螺杆二(23)螺纹连接支撑块(17)，所述支撑块(17)的一侧接触所述U形板(16)，所述支撑块(17)固定连接激光器(22)、光栅片(21)及凸透镜(20)。

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