CN219348501U - 一种直射光杠杆一体测量杨氏模量实验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直射光杠杆一体测量杨氏模量实验仪，包括激光测距仪、金属丝吊架、金属丝卡台和微型激光枪平台，激光测距仪设置在轴心固定装置上，轴心固定装置包括直线滑动模组和底座，底座位于微型激光枪平台上；激光测距仪设置直线滑动模组的滑块上，且激光测距仪与直线滑动模组的直线滑轨平行；直线滑轨固定连接有转动支杆，转动支杆与直线滑轨垂直；且激光测距仪的轴心穿过转动支杆的轴心。本实用新型通过将轴心固定装置使激光测距仪的轴心保持固定，在杨氏模量测量时金属丝卡台的降低带动激光测距仪沿直线滑轨滑动，从而使后续计算时无需考虑轴心变化的误差量，减少整个实验的操作量。

Description

一种直射光杠杆一体测量杨氏模量实验仪

技术领域

本实用新型涉及物理测试实验仪器领域，具体涉及一种直射光杠杆一体测量杨氏模量实验仪。

背景技术

杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量，金属丝杨氏模量测量实验是一个较经典的大学物理实验，因其涉及到微小物理量的测量方法，并且是力学与光学实验方法的结合，它的测定在科学研究和技术应用中都具有重要意义。

现有技术中，对杨氏模量的测试通常采用光杠杆法进行测量，光杠杆法包括直射式光路和反射式光路，不管是直射式光路还是反射式光路，实验前都需要对设备进行调试，调试的精度对测试的杨氏模量的准确度影响很大，反射式光路中需要调试更多的平面镜、望远镜等，调试过程复杂，测量精度也难以保证。公开号CN204649544U公开了一种直射式激光法测量金属丝杨氏模量实验仪，通过直射光路的位置变化推导出光杠杆反射镜的倾斜角度，进而得到金属丝的伸长量。但是，这种传统实验仪在支点移动后激光测量仪的轴心会沿某一圆心点旋转θ，而其圆心点往往难以测量，从而使得测量得到的初始状态激光方向与变化后的激光方向之间的夹角与实际并不一致，为了方便计算，会作出近似假设，这使得实验数据处理不合实际，存在误差。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型提供了一种测量准确、简化操作过程的直射光杠杆一体测量杨氏模量实验仪。

为达到上述实用新型目的，本实用新型所采用的技术方案为：

提供一种直射光杠杆一体测量杨氏模量实验仪，其包括激光测距仪、金属丝吊架、金属丝卡台和微型激光枪平台，激光测距仪设置在轴心固定装置上，轴心固定装置包括直线滑动模组和底座，底座位于微型激光枪平台上；

激光测距仪设置直线滑动模组的滑块上，且激光测距仪与直线滑动模组的直线滑轨平行；直线滑轨固定连接有转动支杆，转动支杆与直线滑轨垂直；且激光测距仪的轴心穿过转动支杆的轴心；

底座上设置有与转动支杆转动连接的两个立杆，两个立杆对称设置在转动支杆的两端；

激光测距仪的尾端设置有支点，支点搁置在金属丝卡台上；

激光测距仪的照射方向设置有第一标尺组件，且第一标尺组件的第一标尺与测试的金属丝平行。

进一步的，转动支杆采用空心管制成，空心管上设置有容纳直线滑轨和激光测距仪的槽口，直线滑轨位于槽口内且直线滑轨的底面与空心管固定连接；空心管的两端分别嵌设有垂直于空心管轴心的轴承，轴承的内环固定连接有横杆，横杆远离轴承的一端与立杆固定连接。

进一步的，还包括垂直转换组件，垂直转换组件包括套设在激光测距仪的活动套筒，支点通过连杆连接在活动套筒的一侧，且连杆与激光测距仪平行；平行测量时，支点位于靠近底座的一侧，垂直测量时，支点位于远离底座的一侧；金属丝吊架的顶端设置有第二标尺组件。

水平测量时，需要占用较大的空间，当空间有限时，通过旋转活动套筒，改变支点位置，即可实现将水平测量改变为垂直测量，操作快捷、不会影响设备的测量精度，在狭小空间中仍能够准确地对杨氏模量进行测量。

进一步的，第二标尺组件包括水平板，水平板与金属丝吊架的顶端横杆固定连接，水平板的底面设置有第二标尺，第二标尺与转动支杆垂直。

进一步的，底座的下方设置有支撑组件，且支撑组件与微型激光枪平台之间设置有防滑组件。

防滑组件的设置使激光测距仪在测量时发生转动不会导致底座与微型激光平台之间出现相对位移，避免试验出现误差。

进一步的，支撑组件包括三个支撑柱，且三个支撑柱之间的连线呈等腰三角形，等腰三角形底边与直线滑动模组垂直；防滑组件包括分别设置在三个支撑柱底端的上大下小的三个尖锥，微型激光枪平台的顶面设置有若干防滑线槽，且若干防滑线槽均与等腰三角形的底边平行。

防滑线槽与三个支撑柱底端的尖锥配合，在每次实验前，无需调节底座的水平角度，减少操作过程。同时，底座能够沿防滑线槽移动，方便调节支点的水平位置，避免支点被金属丝阻挡不能顺利完成测试。

进一步的，激光测距仪的尾端设置有配重块，支点与配重块固定连接。

配重块的设置方便调节激光测距仪的轴心，避免激光测距仪的头端过重，尾端出现上翘，支点不能与金属丝卡台的表面保持接触导致出现测量误差。

进一步的，支点为金属圆球，金属丝卡台的顶面设置有与金属圆球配合的半圆凹槽，金属圆球置于半圆凹槽内。

半圆凹槽的设置不会影响金属圆球的转动，且能够有效避免金属圆球发生滑动，出现测量误差。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过将轴心固定装置使激光测距仪的轴心保持固定，在杨氏模量测量时金属丝卡台的降低带动激光测距仪沿直线滑轨滑动，从而使后续计算时无需考虑轴心变化的误差量，减少整个实验的操作量。

防滑线槽和尖锥的设置，使得每次进行实验前无需对底座的水平角度进行调节，进一步减少实验的操作量，同时避免因底座水平角度的不同出现的误差，使测量的结果更准确。

附图说明

图1为本实用新型水平测量时的正视结构示意图；

图2为本实用新型垂直测量时的立体结构示意图；

图3为装载有激光测距仪的轴心固定装置的立体结构示意图；

图4为微型激光枪平台处局部立体结构示意图；

其中，1、激光测距仪；2、金属丝吊架；3、金属丝卡台；4、微型激光枪平台；5、轴心固定装置；51、直线滑动模组；511、滑块；512、直线滑轨；52、底座；6、转动支杆；61、槽口；7、立杆；8、支点；9、第一标尺组件；10、活动套筒；11、连杆；12、水平板；13、第二标尺；14、支撑柱；15、尖锥；16、配重块；17、半圆凹槽；18、金属丝；19、防滑线槽。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

如图1-4所示，一种直射光杠杆一体测量杨氏模量实验仪，包括激光测距仪1、金属丝吊架2、金属丝卡台3和微型激光枪平台4，激光测距仪1设置在轴心固定装置5上，轴心固定装置5包括直线滑动模组51和底座52，底座52位于微型激光枪平台4上；

激光测距仪1与直线滑动模组51的滑块511的表面固定连接，且激光测距仪1与直线滑动模组51的直线滑轨512平行；直线滑轨512固定连接有转动支杆6，转动支杆6与直线滑轨512垂直；且激光测距仪1的轴心穿过转动支杆6的轴心；转动支杆6采用空心PVC管制成，空心PVC管上切割出容纳直线滑轨512和激光测距仪1的槽口61，直线滑轨512位于槽口61内，将直线滑轨512的底面通过粘接的方式与空心PVC管固定连接。PVC管方便加工，且价格便宜，能够节省设备成本。空心管的两端分别嵌设有垂直于空心管轴心的轴承，轴承的内环固定连接有横杆，横杆远离轴承的一端与立杆7固定连接。

底座52上设置有与转动支杆6转动连接的两个立杆7，两个立杆7对称设置在转动支杆6的两端；

激光测距仪1的尾端设置有支点8，支点8搁置在金属丝卡台3上；

激光测距仪1的照射方向设置有第一标尺组件9，且第一标尺组件9的第一标尺与测试的金属丝18平行。第一标尺组件9采用现有技术，故不多做赘述。

还包括垂直转换组件，垂直转换组件包括套设在激光测距仪1的活动套筒10，支点8通过连杆11连接在活动套筒10的一侧，且连杆11与激光测距仪1平行；平行测量时，支点8位于靠近底座52的一侧，垂直测量时，支点8位于远离底座52的一侧；金属丝吊架2的顶端设置有第二标尺13组件。

第二标尺13组件包括水平板12，水平板12与金属丝吊架2的顶端横杆固定连接，水平板12的底面设置有第二标尺13，第二标尺13与转动支杆6垂直。第一标尺和第二标尺13均为白底黑字，能够清楚的看出激光测距仪1打在标尺上的位置，方便读数。

底座52的下方设置有支撑组件，且支撑组件与微型激光枪平台4之间设置有防滑组件。

支撑组件包括三个支撑柱14，且三个支撑柱14之间的连线呈等腰三角形，等腰三角形底边与直线滑动模组51垂直；防滑组件包括分别设置在三个支撑柱14底端的上大下小的三个尖锥15，微型激光枪平台4的顶面设置有若干防滑线槽19，且若干防滑线槽19均与等腰三角形的底边平行。

激光测距仪1的尾端设置有配重块16，配重块16与活动套筒的一侧固定连接；支点8通过连杆11与配重块16固定连接。

支点8为金属圆球，金属丝卡台3的顶面设置有与金属圆球配合的半圆凹槽17，金属圆球置于半圆凹槽17内。

本实用新型的使用流程及工作原理：

将待检测的金属丝18安装在金属丝吊架2和金属丝卡台3上，实验空间足够的情况下，使用水平测量模式，将安装有激光测距仪1的底座52放置在微型激光枪平台4上，底座52底端的尖锥15置于防滑线槽19中，且等腰三角形分布的尖锥15其等腰三角形底边两端的尖锥15位于同一条防滑线槽19中；沿防滑线槽19滑动调节底座52的位置，使作为支点8的金属圆球落入半圆凹槽17中；打开激光测距仪1，记录初始状态下激光打在第一标尺上的位置，通过砝码或其他设备将金属丝18向下拉长，此时，金属丝卡台3向下移动，激光测距仪1的尾端在配重块16的作用下，与金属丝卡台3一同向下落，又因为底座52在尖锥15和防滑线槽19的作用下，保持固定不发生位移，从而使得激光测距仪1、直线滑轨512和转动支杆6一起沿转动支杆6的轴心转动，激光测距仪1尾端的金属圆球始终位于半圆凹槽17内，使得激光测距仪1与滑块511一同沿直线滑轨512向靠近金属丝卡台3的方向滑动，激光测距仪1虽然发生位移，但轴心仍位于转动支杆6的轴心处，激光测距仪1的轴心在垂直面上不会发生圆弧形位移，记录激光在第一标尺上移动的距离用于后续杨氏模量的计算。

实验空间狭小的情况下，将活动套筒10沿激光测距仪1的轴心旋转180°，使连杆11从靠近底座52的一侧转移至远离底座52的一侧，避免连杆11和支点8与底座52出现抵触。实验过程与水平测量相同，不同之处在于激光打在了位于水平板12底面的第二标尺13上，记录读数时观察第二标尺13。

Claims (8)

1.一种直射光杠杆一体测量杨氏模量实验仪，包括激光测距仪(1)、金属丝吊架(2)、金属丝卡台(3)和微型激光枪平台(4)，其特征在于，所述激光测距仪(1)设置在轴心固定装置(5)上，所述轴心固定装置(5)包括直线滑动模组(51)和底座(52)，所述底座(52)位于微型激光枪平台(4)上；

所述激光测距仪(1)设置直线滑动模组(51)的滑块(511)上，且激光测距仪(1)与直线滑动模组(51)的直线滑轨(512)平行；所述直线滑轨(512)固定连接有转动支杆(6)，所述转动支杆(6)与直线滑轨(512)垂直；且激光测距仪(1)的轴心穿过转动支杆(6)的轴心；

所述底座(52)上设置有与转动支杆(6)转动连接的两个立杆(7)，所述两个立杆(7)对称设置在转动支杆(6)的两端；

所述激光测距仪(1)的尾端设置有支点(8)，所述支点(8)搁置在金属丝卡台(3)上；

所述激光测距仪(1)的照射方向设置有第一标尺组件(9)，且所述第一标尺组件(9)的第一标尺与测试的金属丝(18)平行。

2.根据权利要求1所述的直射光杠杆一体测量杨氏模量实验仪，其特征在于，所述转动支杆(6)采用空心管制成，空心管上设置有容纳直线滑轨(512)和激光测距仪(1)的槽口(61)，所述直线滑轨(512)位于槽口(61)内且直线滑轨(512)的底面与空心管固定连接；所述空心管的两端分别嵌设有垂直于空心管轴心的轴承，所述轴承的内环固定连接有横杆，所述横杆远离轴承的一端与立杆(7)固定连接。

3.根据权利要求1所述的直射光杠杆一体测量杨氏模量实验仪，其特征在于，还包括垂直转换组件，所述垂直转换组件包括套设在激光测距仪(1)的活动套筒(10)，所述支点(8)通过连杆(11)连接在活动套筒(10)的一侧，且所述连杆(11)与激光测距仪(1)平行；平行测量时，支点(8)位于靠近底座(52)的一侧，垂直测量时，支点(8)位于远离底座(52)的一侧；所述金属丝吊架(2)的顶端设置有第二标尺(13)组件。

4.根据权利要求3所述的直射光杠杆一体测量杨氏模量实验仪，其特征在于，所述第二标尺(13)组件包括水平板(12)，所述水平板(12)与金属丝吊架(2)的顶端横杆固定连接，所述水平板(12)的底面设置有第二标尺(13)，所述第二标尺(13)与转动支杆(6)垂直。

5.根据权利要求1所述的直射光杠杆一体测量杨氏模量实验仪，其特征在于，所述底座(52)的下方设置有支撑组件，且所述支撑组件与微型激光枪平台(4)之间设置有防滑组件。

6.根据权利要求5所述的直射光杠杆一体测量杨氏模量实验仪，其特征在于，所述支撑组件包括三个支撑柱(14)，且三个支撑柱(14)之间的连线呈等腰三角形，等腰三角形底边与直线滑动模组(51)垂直；所述防滑组件包括分别设置在三个支撑柱(14)底端的上大下小的三个尖锥(15)，所述微型激光枪平台(4)的顶面设置有若干防滑线槽(19)，且所述若干防滑线槽(19)均与等腰三角形的底边平行。

7.根据权利要求1所述的直射光杠杆一体测量杨氏模量实验仪，其特征在于，所述激光测距仪(1)的尾端设置有配重块(16)，所述支点(8)与配重块(16)固定连接。

8.根据权利要求1、3或7任一所述的直射光杠杆一体测量杨氏模量实验仪，其特征在于，所述支点(8)为金属圆球，所述金属丝卡台(3)的顶面设置有与金属圆球配合的半圆凹槽(17)，所述金属圆球置于半圆凹槽(17)内。

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