高敏电子称量式杨氏模量测量仪

摘要

本发明涉及物理实验技术领域，特别是涉及一种高敏电子称量式杨氏模量测量仪。它由支架、待测钢丝、砝码、砝码座、溢出嘴、贮液缸、称量台、烧杯、电子天平和实验台构成。所述电子天平是最小读数为0.1mg的电子精密天平，烧杯置于电子天平上，烧杯的上开口处于溢出嘴的下端开口的正下方，待测钢丝的下端与砝码座连接固定，砝码座的下半部处于所述贮液缸的红色液体中，且砝码座的直径小于贮液缸的内直径，砝码置于砝码座的上表面上。本发明在测量过程中测出的所有数据均可通过肉眼直接读出，无需借助望远镜等设备，与现有技术相比，读数更加简便。

权利要求

1.一种高敏电子称量式杨氏模量测量仪，由支架、待测钢丝、砝码、砝码座、溢出嘴、贮液缸、称量台、烧杯、电子天平和实验台构成，其特征是：支架的顶端设有钢丝夹头，支架的下端与水平放置的实验台结合为一体，贮液缸为上端开敞的圆筒形容器，贮液缸置于实验台的台面上，贮液缸的中心处于支架顶端的钢丝夹头的正下方，溢出嘴为弧形的管状体，溢出嘴的上口与贮液缸的侧壁结合为一体且与贮液缸的内部相通，溢出嘴的下端开口竖直向下，在贮液缸内盛有红色液体，在实验台的一侧是与实验台为一整体的称量台，称量台的台面高度低于实验台的台面高度，所述电子天平是最小读数为0.1mg的电子精密天平，电子天平置于称量台的台面上，烧杯置于电子天平上，烧杯的上开口处于溢出嘴的下端开口的正下方，待测钢丝的上端被支架顶端的钢丝夹头固定，待测钢丝的下端与砝码座的上表面的中心连接固定，砝码座为圆柱体形，砝码座的下半部处于所述贮液缸的红色液体中，且砝码座的底面低于所述溢出嘴的高度，砝码座与贮液缸共轴，且砝码座的直径小于贮液缸的内直径，砝码置于砝码座的上表面上。

说明书

高敏电子称量式杨氏模量测量仪

技术领域

[0001] 本发明涉及物理实验技术领域，特别是涉及一种高敏电子称量式杨氏模量测量仪。

背景技术

[0002] 杨氏模量是反映材料力学特性的一个重要物理参数。目前，公知的杨氏模量测量仪都是采用的顺挂式，也称悬挂式。悬挂式杨氏模量测量仪采用光杠杆原理，将金属丝的微小伸长量通过镜面光杠杆放大，并通过置于远处的望远镜和标尺进行观测。但在实际操作过程中，不易在望远镜中找到由光杠杆平面镜反射同来的标尺像，实验者常需要耗费大量时间来调节仪器。另外，望远镜距离杨氏模量仪有一定距离，操作过程中需要一人在仪器处增减砝码，另一人在望远镜处观测并记录数据，或者一人在仪器和望远镜之间来回跑动，因而无法独立而方便地完成实验测量。

发明内容

[0003] 本发明为解决现有技术的不足，提供一种操作方便、读数清晰、测量精确的高敏电子称量式杨氏模量测量仪。

[0004] 解决本发明技术问题的方案是：高敏电子称量式杨氏模量测量仪，由支架、待测钢丝、砝码、砝码座、溢出嘴、贮液缸、称量台、烧杯、电子天平和实验台构成。

[0005] 其中，支架的顶端设有钢丝夹头，支架的下端与水平放置的实验台结合为一体，贮液缸为上端开敞的圆筒形容器，贮液缸置于实验台的台面上，贮液缸的中心处于支架顶端的钢丝夹头的正下方。溢出嘴为弧形的管状体，溢出嘴的上口与贮液缸的侧壁结合为一体且与贮液缸的内部相通，溢出嘴的下端开口竖直向下。在贮液缸内盛有红色液体。在实验台的一侧是与实验台为一整体的称量台，称量台的台面高度低于实验台的台面高度。所述电子天平是最小读数为0.1mg的电子精密天平。电子天平置于称量台的台面上，烧杯置于电子天平上。烧杯的上开口处于溢出嘴的下端开口的正下方。待测钢丝的上端被支架顶端的钢丝夹头固定，待测钢丝的下端与砝码座的上表面的中心连接固定。砝码座为圆柱体形，砝码座的下半部处于所述贮液缸的红色液体中，且砝码座的底面低于所述溢出嘴的高度。砝码座与贮液缸共轴，且砝码座的直径小于贮液缸的内直径。砝码置于砝码座的上表面上。

[0006] 测试过程中，先测出待测钢丝的直径d，然后向贮液缸内注入红色液体，直至溢出嘴中有液体流出时停止注入。此时贮液缸内液体的液面与溢出嘴的上口的下边缘平齐，读出电子天平的读数并计为M1，再测出待测钢丝此时的长度并计作L。

[0007] 向砝码座上加载重量为G的砝码，由于待测钢丝在竖向被拉伸，砝码座下沉了一段距离，与砝码座下沉体积等量的液体就从溢出嘴溢出嘴流入烧杯中，读出电子天平此时的读数并计为M2，根据公式ΔL＝(M2-M1)/(ρS)，就可求得在加载砝码后待测钢丝的伸长距离ΔL，上式中，S代表砝码座的横截面面积，ρ为红色液体的密度。

[0008] 由于液体对物体的浮力等于物体所排开的液体的重力，因此在加上重力为G的砝码后，液体对砝码座的浮力的增量等于烧杯内新增加的红色液体的重量，液体对砝码座砝码座的浮力的增量ΔF＝(M2-M1)g，其中，g为重力加速度。

[0009] 加载重力为G的砝码后，待测钢丝实际受到的拉力的增量F＝G-ΔF，最后，将上述2
参数代入杨氏模量计算公式Y＝4FL/(πdΔL)就可算出杨氏模量值Y。

[0010] 采用上述方案，与现有技术相比，本发明具有以下显著进步：

[0011] 1.使用本发明在测量过程中测出的所有数据均可通过肉眼直接读出，无需借助望远镜等设备，与现有技术相比，读数更加简便。

[0012] 2.组成本发明的各部件与现有仪器相比，更为集中，便于实验室管理。

[0013] 3.使用本发明，只需通过加减砝码并记录不同的液体质量读数即可算出钢丝形变量，与现有技术相比，无需耗费大量的时间来调节仪器，操作十分简便。

附图说明

[0014] 图1为本发明的结构示意图。

[0015] 图中：1.支架 2.待测钢丝 3.砝码 4.砝码座 5.溢出嘴 6.贮液缸 7.称量台 8.烧杯 9.电子天平 10.实验台

具体实施方式

[0016] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

[0017] 高敏电子称量式杨氏模量测量仪，由支架1、待测钢丝2、砝码3、砝码座4、溢出嘴5、贮液缸6、称量台7、烧杯8、电子天平9和实验台10构成。

[0018] 其中，支架1的顶端设有钢丝夹头，支架1的下端与水平放置的实验台10结合为一体，贮液缸6为上端开敞的圆筒形容器，贮液缸6置于实验台10的台面上，贮液缸6的中心处于支架1顶端的钢丝夹头的正下方。溢出嘴5为弧形的管状体，溢出嘴5的上口与贮液缸6的侧壁结合为一体且与贮液缸6的内部相通，溢出嘴5的下端开口竖直向下。在贮液缸6内盛有红色液体。在实验台10的一侧是与实验台10为一整体的称量台7，称量台7的台面高度低于实验台10的台面高度。所述电子天平9是最小读数为0.1mg的电子精密天平。电子天平9置于称量台7的台面上，烧杯8置于电子天平9上。烧杯8的上开口处于溢出嘴5的下端开口的正下方。待测钢丝2的上端被支架1顶端的钢丝夹头固定，待测钢丝2的下端与砝码座4的上表面的中心连接固定。砝码座4为圆柱体形，砝码座4的下半部处于所述贮液缸6的红色液体中，且砝码座4的底面低于所述溢出嘴5的高度。砝码座4与贮液缸6共轴，且砝码座4的直径小于贮液缸6的内直径。砝码3置于砝码座4的上表面上。

[0019] 测试过程中，先测出待测钢丝2的直径d，然后向贮液缸6内注入红色液体，直至溢出嘴5中有液体流出时停止注入。此时贮液缸6内液体的液面与溢出嘴5的上口的下边缘平齐，读出电子天平9的读数并计为M1，再测出待测钢丝2此时的长度并计作L。

[0020] 向砝码座4上加载重量为G的砝码3，由于待测钢丝2在竖向被拉伸，砝码座4下沉了一段距离，与砝码座4下沉体积等量的液体就从溢出嘴溢出嘴5流入烧杯8中，读出电子天平9此时的读数并计为M2，根据公式ΔL＝(M2-M1)/(ρS)，就可求得在加载砝码3后待测钢丝2的伸长距离ΔL，上式中，S代表砝码座4的横截面面积，ρ为红色液体的密度。

[0021] 由于液体对物体的浮力等于物体所排开的液体的重力，因此在加上重力为G的砝码3后，液体对砝码座4的浮力的增量等于烧杯8内新增加的红色液体的重量，液体对砝码座砝码座4的浮力的增量ΔF＝(M2-M1)g，其中，g为重力加速度。

[0022] 加载重力为G的砝码3后，待测钢丝2实际受到的拉力的增量F＝G-ΔF，最后，将2
上述参数代入杨氏模量计算公式Y＝4FL/(πdΔL)就可算出杨氏模量值Y。