基于旋转上升式光路的小型光杠杆(2)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】图6 三支点光杠杆反射镜支架设计图 设计的总装配图如图7所示,实际装置如图8所示. 3D打印的光杠杆装置、激光器以及激光器三维调节支架放置在台阶型钢
图6 三支点光杠杆反射镜支架设计图
设计的总装配图如图7所示,实际装置如图8所示. 3D打印的光杠杆装置、激光器以及激光器三维调节支架放置在台阶型钢板上,采用2块木工G字夹将钢板固定在杨氏模量测量平台上.
图7 光杠杆总装配图
图8 实际总装图
4 杨氏模量对比测量实验
根据文献[19]的拉伸方法测量步骤,利用传统光杠杆和改进光杠杆对相同的钢丝的杨氏模量进行了对比测量. 钢丝的直径如表1所示,由表1得钢丝长度以及2种光杠杆的相关参量如表2所示. 传统光杠杆和改进光杠杆加减砝码测试结果如表3所示,其中m为砝码的重量,nci1为传统光杠杆加砝码时的读数,nci2为传统光杠杆减砝码时的读数,nni1为改进光杠杆加砝码时的读数,nni2为改进光杠杆减砝码时的读数. 根据表3,利用逐差法计算得到的传统光杠杆改进光杠杆
表1 钢丝直径d读数Nd/mmNd/mm10.....545
表2 钢丝长度以及光杠杆参量光杠杆L/ml/mmD/mmn传统光杠杆1.400 081.21 354.21改进光杠杆0.840
表3 传统光杠杆和改进光杠杆加减砝码测试结果m/kgnci1/cmnci2/cmnni1/cmnni2/
拉伸法杨氏模量测量E为[19]
将式(3)代入式(8)可得传统光杠杆杨氏模量测量结果为
将式(7)代入式(8)可得改进光杠杆杨氏模量测量结果为
两者之间的相对偏差为1.2%.
为了进一步说明2种光杠杆测量时的异同,根据表3绘制了加减砝码测量曲线,如图9所示. 图9表明,2种光杠杆在加减砝码过程中都有良好的重复性. 但相比较而言,改进光杠杆的重复性稍差,其原因可能是改进光杠杆需要更为精密的组装要求,安装时精度稍差造成的.
图9 2种不同光杠杆加减砝码的测试数据
5 结束语
分析了传统光杠杆的放大原理,指出了其空间利用率较低的原因,设计了在三棱柱平面镜间多次反射、旋转上升式的立体光路,基于 Solidworks设计了立体光杠杆装置,并利用3D打印技术进行了加工,以激光器为光源,制作了可以直接安装在杨氏模量测量仪支架上的小型光杠杆装置. 与传统的光杠杆装置对同一钢丝的杨氏模量对比测量结果表明,小型光杠杆装置加减砝码的读数具有较好的重复性,具有相同的测量精度.
[1] 周晓明. 三种杨氏模量测量方法比较[J]. 实验科学与技术,2011,9(6):101-103.
[2] 徐翠艳,符伟. 杨氏模量实验的光杠杆法原理辨析[J]. 渤海大学学报(自然科学版),2016,37(4):42-45,51.
[3] 林佩珠. 普通物理实验微课程开发——以“钢丝杨氏模量的测量”为例[J]. 物理实验,2016,36(10):30-33.
[4] 唐子彦,冷文秀. 非平行板电容器测量杨氏模量的改进[J]. 物理实验,2018,38(7):7-50.
[5] 关寿华,徐辑彦. 用光杠杆测量杨氏模量的误差分析及改进[J]. 大连民族大学学报,2004,6(1):11-12.
[6] 高海林. 拉伸法测金属杨氏模量实验的改进[J]. 实验科学与技术,2006,4(4):65-68.
[7] 姬忠涛,王连友,陶淑芬. 利用激光测量金属丝杨氏模量的实验研究[J]. 曲靖师范学院学报,2008,27(6):49-52.
[8] 许红霞. 拉伸法测金属钢丝杨氏弹性模量优缺点探究[J]. 科技资讯,2017,15(2):160-162.
[9] 房鑫,刘成森,张囡囡,等. 数字激光散斑照相技术测金属杨氏模量[J]. 物理实验,2018,38(3):21-23.
[10] 唐文强. 光杠杆平面镜对成像清晰度分析及新型光杠杆[J]. 大众科技,2010(10):22-22.
[11] 殷鹏飞,薛健,王杨. 多级光杠杆放大原理及探讨[J]. 大学物理实验,2012,25(1):20-22.
[12] 时有明,杨远洪,陈卓,等. 多级光杠杆测量微小形变量研究[J]. 曲靖师范学院学报,2012,31(3):20-22.
[13] 刘颖,张嘉誉,王颖,等. 激光光杠杆弯曲法测杨氏模量[J]. 大学物理实验,2015(6):28-30.
[14] 郭涛,盛琛,杨悦. 光杠杆测量杨氏模量的研究[J]. 大学物理,2016,35(3):40-42.
[15] 王建伟,易俊全,罗浩,等. 基于杨氏模量仪的微小伸长量测量方法改进与实践[J]. 大学物理实验,2018,31(3):55-58.
[16] 骆敏,骆泽如,陈蕾,等. 多重反射激光光杠杆测量金属线胀系数[J]. 物理实验,2018,38(7):14-16,22.
[17] 谢杨莹,秦玉霞,杨旭昕,等. 拉伸法测头发丝杨氏模量实验装置的改装[J]. 物理实验,2018,38(9):51-54.
[18] 王小怀. 利用光杠杆测量流体压强及流速的微小变化[J]. 物理实验,2018,38(10):21-23.
文章来源:《反射疗法与康复医学》 网址: http://www.fslfykfyx.cn/qikandaodu/2020/1229/411.html