基于光杠桿的同時(shí)測(cè)量材料的三個(gè)參量的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于光杠桿的同時(shí)測(cè)量材料的三個(gè)參量的方法，溫度傳感器和光杠桿系統(tǒng)二進(jìn)行組合對(duì)材料進(jìn)行線(xiàn)脹系數(shù)檢測(cè)；受力傳感器和光杠桿系統(tǒng)一的組合對(duì)同一材料進(jìn)行楊氏模量進(jìn)行檢測(cè)；同時(shí)，利用電阻傳感器測(cè)量待測(cè)金屬桿的電阻變化ΔR，用溫度傳感器測(cè)量其溫度變化ΔT，所述溫度控制系統(tǒng)與待測(cè)金屬桿連接，待測(cè)金屬桿與電阻傳感器和溫度傳感器連接；所述電阻傳感器和控制電路連接，控制電路與電磁鐵連接，電磁鐵對(duì)待測(cè)金屬絲施加拉力，待測(cè)金屬絲與受力傳感器和光杠桿系統(tǒng)一連接；待測(cè)金屬桿和光杠桿系統(tǒng)二連接。本發(fā)明成本低廉，易于維護(hù)，適宜高校使用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于光杠桿的同時(shí)測(cè)量材料的三個(gè)參量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光杠桿的可以同時(shí)測(cè)量材料的線(xiàn)漲系數(shù)、楊氏模量和電阻溫度系數(shù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]線(xiàn)漲系數(shù)、楊氏模量和電阻溫度系數(shù)是分別涉及熱學(xué)、力學(xué)、電學(xué)三個(gè)不同領(lǐng)域的物理量。在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中，目前對(duì)這三個(gè)量的測(cè)量是分開(kāi)進(jìn)行的，需要分別做三個(gè)相互獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)才能測(cè)得。此種方法，效率低、成本高、綜合性不高。
[0003]鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究和實(shí)踐終于獲得了本創(chuàng)作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于光杠桿的同時(shí)測(cè)量材料的三個(gè)參量的方法，用以克服上述技術(shù)缺陷。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于光杠桿的同時(shí)測(cè)量材料的三個(gè)參量的方法，
[0006]其基于同一系統(tǒng)對(duì)材料的線(xiàn)脹系數(shù)、楊氏模量和電阻溫度系數(shù)三個(gè)參量進(jìn)行檢測(cè)；
[0007]溫度傳感器和光杠桿系統(tǒng)二進(jìn)行組合對(duì)材料進(jìn)行線(xiàn)脹系數(shù)檢測(cè)；溫度控制系統(tǒng)給待測(cè)金屬桿加熱，其溫度變化由與待測(cè)金屬桿相連接的溫度傳感器測(cè)量并由顯示器三顯示，同時(shí)待測(cè)金屬桿的長(zhǎng)度 變化△(!由光杠桿系統(tǒng)二測(cè)出，并根據(jù)光杠桿法測(cè)量固體材料線(xiàn)脹系數(shù)公式計(jì)算線(xiàn)漲系數(shù)α!;
[0008]受力傳感器和光杠桿系統(tǒng)一的組合對(duì)同一材料進(jìn)行楊氏模量檢測(cè)；在給待測(cè)金屬桿加熱的同時(shí)，用電阻傳感器測(cè)量待測(cè)金屬桿的電阻變化并由顯示器二顯示，電阻變化由電信號(hào)傳輸電路傳遞給濾波電路，濾掉干擾信號(hào)，所需信號(hào)再傳遞給電磁鐵控制電路控制電磁鐵，由電磁鐵給待測(cè)金屬絲施加拉力，此拉力大小F由受力傳感器測(cè)量并由顯示器一顯示，同時(shí)用光杠桿系統(tǒng)一測(cè)量待測(cè)金屬絲長(zhǎng)度的變化Ax ;根據(jù)光杠桿法測(cè)量金屬絲的楊氏模量的公式計(jì)算待測(cè)金屬絲的楊氏模量Y ;
[0009]同時(shí)，利用電阻傳感器測(cè)量待測(cè)金屬桿的電阻變化Λ R，用溫度傳感器測(cè)量其溫度變化AT，根據(jù)電阻溫度系數(shù)的定義式計(jì)算電阻溫度系數(shù)TCR。
[0010]進(jìn)一步，所述溫度控制系統(tǒng)與待測(cè)金屬桿連接，待測(cè)金屬桿與電阻傳感器和溫度傳感器連接；
[0011]所述電阻傳感器和控制電路連接，控制電路與電磁鐵連接，電磁鐵對(duì)待測(cè)金屬絲施加拉力，待測(cè)金屬絲與受力傳感器和光杠桿系統(tǒng)一連接；
[0012]待測(cè)金屬桿和光杠桿系統(tǒng)二連接；受力傳感器、電阻傳感器、溫度傳感器分別與顯不器一、顯不器二和顯不器三連接。
[0013]進(jìn)一步，所述控制電路包括:所述的電信號(hào)傳輸電路、所述的濾波電路、放大電路、所述的電磁鐵控制電路，四者順次連接，所述電阻傳感器接電信號(hào)傳輸電路，電磁鐵控制電路連接電磁鐵。
[0014]進(jìn)一步，所述光杠桿法測(cè)量固體材料線(xiàn)脹系數(shù)公式為下式:
【權(quán)利要求】
1.一種基于光杠桿的同時(shí)測(cè)量材料的三個(gè)參量的方法，其特征在于，其基于同一系統(tǒng)對(duì)材料的線(xiàn)脹系數(shù)、楊氏模量和電阻溫度系數(shù)三個(gè)參量進(jìn)行檢測(cè)； 溫度傳感器和光杠桿系統(tǒng)二進(jìn)行組合對(duì)材料進(jìn)行線(xiàn)脹系數(shù)檢測(cè)；溫度控制系統(tǒng)給待測(cè)金屬桿加熱，其溫度變化At由與待測(cè)金屬桿相連接的溫度傳感器測(cè)量并由顯示器三顯示，同時(shí)待測(cè)金屬桿的長(zhǎng)度變化△(!由光杠桿系統(tǒng)二測(cè)出，并根據(jù)光杠桿法測(cè)量固體材料線(xiàn)脹系數(shù)公式計(jì)算線(xiàn)漲系數(shù)α1 ； 受力傳感器和光杠桿系統(tǒng)一的組合對(duì)同一材料進(jìn)行楊氏模量檢測(cè)；在給待測(cè)金屬桿加熱的同時(shí)，用電阻傳感器測(cè)量待測(cè)金屬桿的電阻變化并由顯示器二顯示，電阻變化由電信號(hào)傳輸電路傳遞給濾波電路，濾掉干擾信號(hào)，所需信號(hào)再傳遞給電磁鐵控制電路控制電磁鐵，由電磁鐵給待測(cè)金屬絲施加拉力，此拉力大小F由受力傳感器測(cè)量并由顯示器一顯示，同時(shí)用光杠桿系統(tǒng)一測(cè)量待測(cè)金屬絲長(zhǎng)度的變化Ax ;根據(jù)光杠桿法測(cè)量金屬絲的楊氏模量的公式計(jì)算待測(cè)金屬絲的楊氏模量Y ; 同時(shí)，利用電阻傳感器測(cè)量待測(cè)金屬桿的電阻變化△ R，用溫度傳感器測(cè)量其溫度變化Λ Τ，根據(jù)電阻溫度系數(shù)的定義式計(jì)算電阻溫度系數(shù)TCR。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光杠桿的同時(shí)測(cè)量材料的三個(gè)參量的方法，其特征在于，所述溫度控制系統(tǒng)與待測(cè)金屬桿連接，待測(cè)金屬桿與電阻傳感器和溫度傳感器連接； 所述電阻傳感器和控制電路連接，控制電路與電磁鐵連接，電磁鐵對(duì)待測(cè)金屬絲施加拉力，待測(cè)金屬絲與受力傳感器和光杠桿系統(tǒng)一連接； 待測(cè)金屬桿和光杠桿系統(tǒng)二連接；受力傳感器、電阻傳感器、溫度傳感器分別與顯示器一、顯示器二和顯示 器三連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光杠桿的同時(shí)測(cè)量材料的三個(gè)參量的方法，其特征在于，所述控制電路包括:所述的電信號(hào)傳輸電路、所述的濾波電路、放大電路、所述的電磁鐵控制電路，四者順次連接，所述電阻傳感器接電信號(hào)傳輸電路，電磁鐵控制電路連接電磁鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光杠桿的同時(shí)測(cè)量材料的三個(gè)參量的方法，其特征在于，所述光杠桿法測(cè)量固體材料線(xiàn)脹系數(shù)公式為下式:
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的基于光杠桿的同時(shí)測(cè)量材料的三個(gè)參量的方法，其特征在于，所述光杠桿法測(cè)量金屬絲的楊氏模量的公式為下式:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于光杠桿的同時(shí)測(cè)量材料的三個(gè)參量的方法，其特征在于，所述電阻溫度系數(shù)的定義式如下式:
【文檔編號(hào)】G09B23/06GK103886786SQ201410083954
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】李國(guó)峰, 董大明, 毛愛(ài)華 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古科技大學(xué)