基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法，溫度傳感器和光杠桿系統二進行組合對材料進行線脹系數檢測；受力傳感器和光杠桿系統一的組合對同一材料進行楊氏模量進行檢測；同時，利用電阻傳感器測量待測金屬桿的電阻變化ΔR，用溫度傳感器測量其溫度變化ΔT，所述溫度控制系統與待測金屬桿連接，待測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，電磁鐵對待測金屬絲施加拉力，待測金屬絲與受力傳感器和光杠桿系統一連接；待測金屬桿和光杠桿系統二連接。本發明成本低廉，易于維護，適宜高校使用。
【專利說明】基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料測量領域，尤其涉及一種基于光杠桿的可以同時測量材料的線漲系數、楊氏模量和電阻溫度系數的方法。
【背景技術】
[0002]線漲系數、楊氏模量和電阻溫度系數是分別涉及熱學、力學、電學三個不同領域的物理量。在大學物理實驗課程中，目前對這三個量的測量是分開進行的，需要分別做三個相互獨立的實驗才能測得。此種方法，效率低、成本高、綜合性不高。
[0003]鑒于上述缺陷，本發明創作者經過長時間的研究和實踐終于獲得了本創作。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法，用以克服上述技術缺陷。
[0005]為實現上述目的，本發明提供一種基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法，
[0006]其基于同一系統對材料的線脹系數、楊氏模量和電阻溫度系數三個參量進行檢測；
[0007]溫度傳感器和光杠桿系統二進行組合對材料進行線脹系數檢測；溫度控制系統給待測金屬桿加熱，其溫度變化由與待測金屬桿相連接的溫度傳感器測量并由顯示器三顯示，同時待測金屬桿的長度 變化△(!由光杠桿系統二測出，并根據光杠桿法測量固體材料線脹系數公式計算線漲系數α!;
[0008]受力傳感器和光杠桿系統一的組合對同一材料進行楊氏模量檢測；在給待測金屬桿加熱的同時，用電阻傳感器測量待測金屬桿的電阻變化并由顯示器二顯示，電阻變化由電信號傳輸電路傳遞給濾波電路，濾掉干擾信號，所需信號再傳遞給電磁鐵控制電路控制電磁鐵，由電磁鐵給待測金屬絲施加拉力，此拉力大小F由受力傳感器測量并由顯示器一顯示，同時用光杠桿系統一測量待測金屬絲長度的變化Ax ;根據光杠桿法測量金屬絲的楊氏模量的公式計算待測金屬絲的楊氏模量Y ;
[0009]同時，利用電阻傳感器測量待測金屬桿的電阻變化Λ R，用溫度傳感器測量其溫度變化AT，根據電阻溫度系數的定義式計算電阻溫度系數TCR。
[0010]進一步，所述溫度控制系統與待測金屬桿連接，待測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，電磁鐵對待測金屬絲施加拉力，待測金屬絲與受力傳感器和光杠桿系統一連接；
[0012]待測金屬桿和光杠桿系統二連接；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]進一步，所述控制電路包括:所述的電信號傳輸電路、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傳輸電路，電磁鐵控制電路連接電磁鐵。
[0014]進一步，所述光杠桿法測量固體材料線脹系數公式為下式:
【權利要求】
1.一種基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法，其特征在于，其基于同一系統對材料的線脹系數、楊氏模量和電阻溫度系數三個參量進行檢測； 溫度傳感器和光杠桿系統二進行組合對材料進行線脹系數檢測；溫度控制系統給待測金屬桿加熱，其溫度變化At由與待測金屬桿相連接的溫度傳感器測量并由顯示器三顯示，同時待測金屬桿的長度變化△(!由光杠桿系統二測出，并根據光杠桿法測量固體材料線脹系數公式計算線漲系數α1 ； 受力傳感器和光杠桿系統一的組合對同一材料進行楊氏模量檢測；在給待測金屬桿加熱的同時，用電阻傳感器測量待測金屬桿的電阻變化并由顯示器二顯示，電阻變化由電信號傳輸電路傳遞給濾波電路，濾掉干擾信號，所需信號再傳遞給電磁鐵控制電路控制電磁鐵，由電磁鐵給待測金屬絲施加拉力，此拉力大小F由受力傳感器測量并由顯示器一顯示，同時用光杠桿系統一測量待測金屬絲長度的變化Ax ;根據光杠桿法測量金屬絲的楊氏模量的公式計算待測金屬絲的楊氏模量Y ; 同時，利用電阻傳感器測量待測金屬桿的電阻變化△ R，用溫度傳感器測量其溫度變化Λ Τ，根據電阻溫度系數的定義式計算電阻溫度系數TCR。
2.根據權利要求1所述的基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法，其特征在于，所述溫度控制系統與待測金屬桿連接，待測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，電磁鐵對待測金屬絲施加拉力，待測金屬絲與受力傳感器和光杠桿系統一連接； 待測金屬桿和光杠桿系統二連接；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.根據權利要求2所述的基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法，其特征在于，所述控制電路包括:所述的電信號傳輸電路、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傳輸電路，電磁鐵控制電路連接電磁鐵。
4.根據權利要求1所述的基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法，其特征在于，所述光杠桿法測量固體材料線脹系數公式為下式:
5.根據權利要求1或4所述的基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法，其特征在于，所述光杠桿法測量金屬絲的楊氏模量的公式為下式:
6.根據權利要求5所述的基于光杠桿的同時測量材料的三個參量的方法，其特征在于，所述電阻溫度系數的定義式如下式:
【文檔編號】G09B23/06GK103886786SQ201410083954
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月5日 優先權日:2014年3月5日
【發明者】李國峰, 董大明, 毛愛華 申請人:內蒙古科技大學