张祖豪, 徐勋义, 刘子健, 常相辉, 樊代和

(西南交通大学 物理科学与技术学院 物理实验中心, 四川 成都 611756)

高精度全自动杨氏模量测量仪设计

张祖豪, 徐勋义, 刘子健, 常相辉, 樊代和

(西南交通大学 物理科学与技术学院 物理实验中心, 四川 成都 611756)

基于现有的测量杨氏模量的几种方法各自都存在着一些缺点,例如精度不高、实际操作较复杂、仪器体积庞大不便于携带等,不利于工程领域的实际应用,设计了基于迈克耳孙干涉原理的全自动杨氏模量测量仪,可解决现有测量方法所存在的缺点。通过对测量不确定度的估算,其较通常大学物理实验室光杠杆法的测量精度可提高1-2个数量级。

杨氏模量； 迈克耳孙干涉法； 激光测距； 激光测径

目前,常用的杨氏模量测量方法有光杠杆法[1]、光的衍射法[2]、振动法[3]、线阵CCD法[4]等,在工程技术和高校实验室中通常采用静态拉伸法[5]来测量金属材料的杨氏模量值。其中最重要的就是微小伸长量的测量,通常实验室中使用光杠杆进行测量。该方法主要存在原理误差、精度低等缺点。

为此本文利用迈克耳孙干涉仪实现微小伸长量的精确测量。

为实现高精度杨氏模量的测量,金属丝直径的高精度测量也至关重要。经过调研发现,激光测径仪的精度可达微米级别[6],比传统螺旋测微计测量可提高1个数量级。因此本文利用激光测径仪取代螺旋测微计实现高精度测量。

激光测距技术在工业领域已广泛应用,例如自动化生产线上就应用激光测距传感器来检测传送带上的工件尺寸,测得的尺寸精度也可达微米级别[7]。……