测量弹性极小形变高精度仪器的制造方法

文档序号:10536225阅读:522来源:国知局
测量弹性极小形变高精度仪器的制造方法
【专利摘要】本发明属教学专用的弹性极小形变高精度测量仪器.在测量弹性极小形变高精度测量仪器,应用光的反射定律中2倍角增减量的变化规律遵循指数函数f(x)=2x次方的变化规律的技术方案,函数中x表示反射镜的个数,反射光线的次数,放大二倍角的次数,每一平面镜可以水平方向为轴和垂直方向为轴的两个方向调节,反射镜可取x=3.4.5…32…N个,仪器测量要用计算公式:ΔX=r/f(x)RΔY当r=R时、r/R=1公式简化为ΔX=1/f(x)ΔY,在显示光点的透镜上测出ΔY是多少毫米即可知到ΔX数值,仪器精度可随x的曾加而曾加,应用这一新的技术方案解决了弹性形变中、10?3至10?10次方毫米及以下、或更为极小变化量均可测量,把微米、纳米、皮米级及以下的变化量精准的测量出来。
【专利说明】
测量弹性极小形变高精度仪器
[0001]技术领域:本发明属教学专用器材,特别是弹性微小形变放大、测量的专用器材。
[0002]【背景技术】:目前在教学领域、要看到桌面发生弹性微小形变所能用到的器材就是(图1 )m,其演示效果是定性演示而不是量化演示、更不是高精度测量。(图1)显示微小形变装置的放大效果是怎样产生的,书中是这样解释的“由于两面镜子之间的距离较大,光点会在刻度尺上有明显的移动,把桌面的形变显示出来这不是确切的解释和理论的说明SB。用公式AX=(r/f(X)R)AY注4分析(图1)的相关量是,两面镜子距离越大放大效果越小、两面镜子距离越小放大效果越大注5,这与书中的解释相反;书中也没给出装置的性能参数,(图1)放大倍数(r/f (x)R)彡200-400倍、微小形变的ΔΧ彡10—2毫米而小于这个参数的形变将不能被显示。即使(图1)编辑者也没有意识到与理解到,放大微小形变的确切原因是什么,这是非显而易见的现有技术及现有技术应用情况、这是被最普遍忽视的内在逻辑性教学的偏见至今已32年了注6。

【发明内容】

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[0003](I).要解决的技术问题:(图1)放大原理是怎样发生的,(图2)高精度测量在技术上的实现。用公式A X=(r/f (x)R) △ Y分析(图1)放大原理:是每一平面镜反射光束中有二倍角增减量的变化规律?引起的放大效果,二倍角增减量是每一平面镜一次反射光束、一次2倍角放大的一次发生,两面镜子的两次反射其放大倍数就是4倍。(图2)是在二倍角放大的基础上应用指数函数f(x)=2x次方变化规律,以其指数2X的倍数增大,这是二倍角增减量按指数函数f(x)=2x次方变化的规律,将这一规律应用到本仪器的放大技术。
[0004](2).技术方案:在测量弹性极小形变高精度仪器,应用光的反射定律中2倍角增减量的变化规律的反射镜,其特征是反射镜的2倍角增减量的变化规律遵循指数函数f(x) =2X次方的变化规律的技术方案,函数中X表示反射镜的个数、反射光线的次数、放大二倍角的次数,每一平面镜可以水平方向为轴和垂直方向为轴的两个方向调节,使之具有反射光束指向功能,根据精度的需要反射镜数量可取x = 3.4.5...32...N个。(图2)结构:(图Α)平面镜用A表示固定在小框(图B)内、小框(图B)和中框(图C)以竖直轴连接,在大框(图F)内有4个中框(图C)或(图D),在(图F)大框和(图D)中框以横轴连接,在(图C)或(图D)中框上边竖直轴连接中处固定顶针(图3)调节(图B)小框的平面镜以竖直轴转动的角度,在大框和中框的横轴连接中的大框边中处固定顶针(图3)调节(图C)中框的平面镜以横轴转动的角度。大框上、下的距边I厘米处各有两个孔直径6毫米为(图F)大框之间的组合穿接金属杆之用增(图F)或减(图F)。(图9)是一个透镜其上有毫米刻度、其边有四框、四框有底座(图12)支撑、在四框左右的边处各有一个高亮二极管发射蓝光来标注光点位移的旋扭。(图2)由2个反射面构成、每一个面由I个或N个(图F)串接组成、从一组至N组是根据放大倍数和精度的需要串接(图F)的组数。
[0005]仪器测量要用公式计算:AX= (r/f (x)R) Δ Y、当r = R时、r/R= I公式简化为A X= (l/f(x)) A Y这时要把带有刻度尺的透镜移到与最后一次反射镜的距离和小r 一样的距离等长位置、使得R = r,此时只要读出透镜上光点位移间距△ Y、即两条蓝光的间距是多少毫米、即可知到被测ΔΧ数值。仪器测量精度在10—3至10—1(3毫米或更为极小变化量均可测量,把微米、纳米、皮米级及以下的变化量精准的测量出来。
[0006](3).有益效果:相比(图1)和(图2)的放大性能参数,(图1)是根据f(x) = 2x即f (2)=22 = 4倍,(图2)是根据 f(x) = 2x 即 f(32) = 232 = 4294967296倍。
【附图说明】
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[0007]图1:现有教学使用的显示微小型变的装置.
[0008]图2:测量弹性极小形变高精度仪器测量示意图.
[0009]图3:是调节平面镜以水平方向为轴和垂直方向为轴的两个方向角度的顶针;(I)带弹簧的自动顶针、(2)手动螺纹顶针.
[0010]图4:反射面由16面反射镜即由四组(图F)大框串接组成.
[0011]图5:是(图4)右上角的放大图.
[0012]图6:(图A)平面镜(用A表示)(图B)小框,(图C)中框,(图D)是(图A)、(图B)、(图C)的组合图,(图E)或(图F)大框由4个(图D)或(图C)构成,图6中1、2、3为(图B)、(图C)、(图D)、的俯视图、图6中4、为(图E)侧视图,图6中(图F)是图A、图B、图C、图D、图E、的组合构成大框.
[0013]图7是图6的部分放大图.
[0014]图8:是反射面图4的短底座.
[0015]图9是带有刻度的透镜即显示光点的装置,其边有四框、在四框左右的边处、各有一个高亮二极管发射蓝光来标注光点位移的间距(旋扭).
[0016]图10是(图9)的俯视图的放大图.
[0017]图11是(图9)的侧视图的放大图.
[0018]图12长底座,是(图9)的底座.
[0019]【具体实施方式】:(图2)由2个反射面构成、每一个面由多个(图F)串接组成、从一组(图F)至多组是根据放大倍数和精度的需要,串接(图F)的组数。
[0020 ] 例如1:取X = 1块镜片,指数函数f (I O) = 21Q就有1 24数值,S卩f (I O) = 1 24,则其微小变化量的放大倍数就是1024倍。
[0021]例如2:取X = 20块镜片,指数函数f( 20) = 22()就有1048576数值,S卩f( 20) =1048576,则其微小变化量的放大倍数就是1048576倍。例如3:取X = 30块镜片,指数函数f
(30)=23°就有1073741824数值,S卩f (30) = 1073741824,则其微小变化量的放大倍数就是1073741824倍。
[0022]例如4:取X = 40块镜片,指数函数f (40)=24°就有1099511628000数值,S卩f (40) =1099511628000,则其微小变化量的放大倍数就是1099511628000倍,这是仪器的放大性能和精度。
[0023]附录
[0024]注1:全日制普通高级中学教科书(必修)高中物理第一册是(人民教育出版社出版2003年6月第I版,2004年6月黑龙江第二次印刷)第6页(图1-10).
[0025]注2:和注I同在6页(图1-10)实验解释、全文引证:“图1-10是一种显示微小形变的装置,它可以把微小形变放大到可以直接看出来.在一张大桌子上放两个平面镜M和N,让一束光依次被这两面镜子反射,最后射到一个刻度尺上,形成一个光点.用力压桌面,镜子要向箭头所示的方向倾斜.由于两面镜子之间的距离较大,光点会在刻度尺上有明显的移动,把桌面的形变显示出来
[0026]注3:(图1)把微小形变放大的原因是f(X)R确定的、R与二倍角二次增量f(x)=2x=22 = 4的乘积,并不是r引起的即书中所述:两面镜子之间距离较大的原因.
[0027]注4:是本人推导出的公式、用公式能准确分析(图1)和(图2)的变化特征.
[0028]测量计算公式:AX=(r/f(x)R)Δ Y[0029I公式中ΔΧ:表示桌面的微小变化量
[0030]△ Y:对(图1)是刻度尺上光点的位移;对(图2)是带有毫米刻度尺的透镜上光点的位移、即两条蓝光的间距。
[0031]r:对(图1)是两个平面镜距离的一半长度;对(图2)是两个16块平面镜构成的反射面之间的距离一半长度。
[0032]R:对(图1)是第二个平面镜到刻度尺的距离的长度;对(图2)是最后一次反射光束的平面镜到带有毫米刻度尺显示光点的透镜的距离的长度。
[0033]f(x):是指数函数f(X) = 2x次方的指数函数值、即仪器的放大倍数,2是每一平面镜一次反射光束中的2倍角的增减量。
[0034]注5:测量计算公式:Δ X= (r/f (x)R) Δ Y将公式变形可看到:Δ X/ Δ Y = r/f(x)R有r与△ Y反比关系即两面镜子距离越大放大效果越小,又有△ X与f (x)R反比关系即放大倍数越大越能显示微小形变,f(x)=4是不变的、当桌面形变小于百分之一毫米、就要增大R否则就不能看到桌面形变。
[0035]注6:高级中学课本(试用)物理(甲种本)第一册人民教育出版社出版,1983年11月第I版,黑龙江人民出版社重印,1985年4月第2次印刷,(图1)在14页。
[0036]注7:光的反射定律中二倍角增减量的变化规律:是光的入射角增大或减小一个角度单位则入射角和反射角之和就增大或减少两个角度单位的变化规律。
【主权项】
1.按指数函数f(x)= 2X次方变化为特征的2倍角增减量的反射镜(技,测量弹性极小形变高精度仪器、应用2倍角增减量的反射镜,其特征是反射镜的2倍角增减量遵循指数函数f (X) = 2X次方的变化规律,函数中X表示反射镜的个数、反射光线的次数、放大二倍角的次数。2.根据权利要求1所述的测量仪器按指数函数f(x)=2x次方变化为特征的2倍角增减量的反射镜,其特征是平面镜A固定在小框(图B)内、小框和中框(图C)以竖直轴连接。3.根据权利要求1或2所述的测量仪器按指数函数f(x)= 2x次方变化为特征的2倍角增减量的反射镜,其特征是在大框(图F)内有4个中框(图D)、大框和中框以横轴连接。4.根据权利要求1、或3所述的测量仪器按指数函数f(x)= 2x次方变化为特征的2倍角增减量的反射镜,其特征是在中框上边竖直轴连接中处固定顶针(图3)调节平面镜以竖直轴转动的角度。5.根据权利要求1、或4所述的测量仪器按指数函数f(x)= 2x次方变化为特征的2倍角增减量的反射镜,其特征是在大框和中框的横轴连接处的大框边中固定顶针(图3)调节平面镜以横轴转动的角度。6.根据权利要求1、或5所述的测量仪器按指数函数f(x)= 2x次方变化为特征的2倍角增减量的反射镜,其特征是(图E)大框上、下的距边I厘米处各有两个孔直径6毫米为(图F)之间的组合穿接金属杆之用增或减(图F)。7.根据权利要求1、所述的测量仪器按指数函数f(x)= 2x次方变化为特征的2倍角增减量的反射镜,其特征是(图9)是一个透镜其上有毫米刻度、其边有四框、四框有底座(图12)支撑、在四框左右的边处、各有一个高亮二极管发射蓝光来标注光点位移的间距旋扭。8.根据权利要求1所述的测量仪器按指数函数f(x)=2x次方变化为特征的2倍角增减量的反射镜,其特征是(图2)由2个反射面构成、每一个面由I个或N个(图F)串接组成、从一组至N组是根据放大倍数和精度的需要串接(图F)的组数。
【文档编号】G09B23/10GK105894913SQ201610141403
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月29日
【发明人】张成文
【申请人】张成文
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