基于矩形孔衍射的金属弹性模量的测量装置

本技术涉及试验设备，具体而言涉及一种基于矩形孔衍射的金属弹性模量的测量装置。

背景技术：

1、弹性模量又称杨氏模量，是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度。弹性模量是选定机械零件材料的依据之一，是工程材料重要性能参数。弹性模量的是测量是大学物理实验中一个重要的实验，传统的金属丝弹性模量的测量方法有拉伸测量法、振动测量法等。拉伸测量法的原理是采用光杠杆原理测量杨氏模量，通过增加砝码使金属丝受力产生微小的伸长量，带动反射镜转动一个细微的角度，利用光杠杆放大的原理，把细微的角位移放大成相对较明显的线位移，从望远镜中的标尺读出读数的变化，并测量出金属丝的直径及未被拉伸之前的金属丝的长度，最终计算出金属丝的金属模量。这种方法操作步骤多，设备复杂，经常出现找不到像或像不清楚的问题，需手动计算。振动测量法的原理是将通过将超声波传播到金属丝中，测量声速和密度，然后使用声弹性公式来计算杨氏模量。然而这种方法需要比较特殊的设备，对材料的均匀性要求较高，且测量误差较大。

技术实现思路

1、本实用新型目的在于提供一种基于矩形孔衍射的金属弹性模量的测量装置，包括沿着测量光路依此设置的激光器、镜筒、矩形孔装置、光阑、成像镜组以及面阵相机；

2、从激光器发射激光束，经过镜筒进行准直后，穿过矩形孔装置，并通过光阑遮挡过滤杂散光，过滤后的光速经过成像镜组聚焦成像到面阵相机，通过面阵相机拍摄矩形孔的衍射图像；

3、所述矩形孔装置包括底座、第一支撑杆、金属丝、砝码托盘、有四片金属薄片合围形成的矩形孔、金属夹具、第二支撑杆以及支杆，其中：

4、所述第二支撑杆固定于底座一端的上表面，在第二支撑杆的顶部固定所述的金属夹具，所述金属夹具用以固定多片金属片中的三片，通过三片金属片从底面、两个侧面合围形成上开口的矩形孔；

5、所述第一支撑杆固定于底座上表面，并与所述第二支撑杆分隔开，第一支撑杆的顶部枢转连接所述的支杆；

6、所述金属丝，作为待测对象，其上端连接到支杆的自由端，下端连接砝码托盘，所述砝码托盘被设置能够放置至少一个砝码；多片金属薄片中的第四金属薄片-被按照垂直方向并且固定地安装到砝码托盘的底部，并且第四金属薄片-的底部边缘抵接两片平行放置的金属薄片，以封闭所述开口，并且第四金属薄片-自然垂落、无倾角并且对两片平行放置的金属薄片没有力的施加作用。

7、作为可选的实施方式，所述成像镜组包括凸透镜，所述面阵相机位于凸透镜的后焦平面位置。面阵相机可采用面阵ccd相机。

8、作为可选的实施方式，所述四片金属薄片采用相同材质的金属薄片，并且厚度相同；上下平行布置两片，左右平行布置两片，从而合围形成所述的矩形孔。

9、其中，在不同的砝码数量和/重量下，经过镜筒准直后的激光束穿过矩形孔装置的矩形孔，并通过面阵相机采集对应的衍射图像。所述面阵相机通过通信线缆连接到计算机系统，将采集的衍射图像发送至计算机系统，可利用计算机系统进行后续的分析处理，得到金属丝的弹性模量。

10、应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的实用新型主题的一部分。

11、结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

技术特征：

1.一种基于矩形孔衍射的金属弹性模量的测量装置，其特征在于，包括沿着测量光路依此设置的激光器(1)、镜筒(2)、矩形孔装置(3)、光阑(4)、成像镜组(5)以及面阵相机(6)；

2.根据权利要求1所述的基于矩形孔衍射的金属弹性模量的测量装置，其特征在于，所述成像镜组(5)包括凸透镜，所述面阵相机(6)位于凸透镜的后焦平面位置。

3.根据权利要求1所述的基于矩形孔衍射的金属弹性模量的测量装置，其特征在于，所述面阵相机(6)为面阵ccd相机。

4.根据权利要求1所述的基于矩形孔衍射的金属弹性模量的测量装置，其特征在于，所述四片金属薄片采用相同材质的金属薄片，并且厚度相同；

5.根据权利要求1所述的基于矩形孔衍射的金属弹性模量的测量装置，其特征在于，在不同的砝码数量和/重量下，经过镜筒(2)准直后的激光束穿过矩形孔装置(3)的矩形孔(20)，并通过面阵相机(6)采集对应的衍射图像。

6.根据权利要求1所述的基于矩形孔衍射的金属弹性模量的测量装置，其特征在于，所述面阵相机(6)通过通信线缆连接到计算机系统，将采集的衍射图像发送至计算机系统。

7.根据权利要求1所述的基于矩形孔衍射的金属弹性模量的测量装置，其特征在于，所述激光器(1)、镜筒(2)、光阑(4)、成像镜组(5)共光轴地布置。

技术总结本技术提供一种基于矩形孔衍射的金属弹性模量的测量装置，包括沿着测量光路依此设置的激光器、镜筒、矩形孔装置、光阑、成像镜组以及面阵相机；从激光器发射激光束，经过镜筒进行准直后，穿过矩形孔装置，并通过光阑遮挡过滤杂散光，过滤后的光速经过成像镜组聚焦成像到面阵相机，通过面阵相机拍摄矩形孔的衍射图像。矩形孔装置设置有由四片金属薄片合围形成的矩形孔以及由支撑杆支撑的金属丝，金属丝下方吊一砝码托盘，可放置不同的砝码数量和/重量的砝码，激光束穿过矩形孔后通过面阵相机采集对应的衍射图像，分别送入计算机系统进行处理，后续可基于胡克定律和矩形孔衍射原理得到金属丝的弹性模量。技术研发人员：赵洁,杨紫璇,郭熠凡,刘成超受保护的技术使用者：临沂大学技术研发日：20231102技术公布日：2024/7/23