可变单缝衍射微小尺度测量装置的制造方法

专利名称:可变单缝衍射微小尺度测量装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及精密测量技术领域，具体涉及一种可变单缝衍射微小尺度测量装置。包括单缝固定片和单缝活动片，所述单缝固定片与单缝活动片之间形成衍射狭缝，还包括一端与单缝活动片固定连接，另一端顶部用于放置待测物的杠杆。利用单缝衍射的原理，巧妙的利用机械杠杆将待测物的尺度转化为缝宽的变化上，不需要对待测物进行拉伸，适用于高温和脆性材料，具有较好的普适性。避免了待测物拉伸过程中的豫驰效应，测量精度高。
【专利说明】
可变单缝衍射微小尺度测量装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及精密测量技术领域，具体设及一种可变单缝衍射微小尺度测量装 置。
【背景技术】
[0002] 现代精密测量技术是一口集光学、电子、传感器、图像、制造及计算机技术为一体 的综合性交叉学科，设及广泛的学科领域，它的发展需要众多相关学科的支持。在现代工业 制造技术和科学研究中，测量仪器具有精密化、集成化、智能化的发展趋势。长度是一个基 本物理量，在生产和科学实验中被广泛应用，实验过程中需要对微小位移或厚度的变化进 行较为准确的测量。
[0003] 现有杨氏模量的测量，通过读出衍射条纹距离变化，就可算出待测物的微小变化。 如图1所示为杨氏模量静态拉伸测量的装置图，其主要由单缝固定片1、单缝活动片2、光源、 悬挂于待测物14底部的破码15和光屏16组成，单缝固定片1、单缝活动片2之间形成衍射狭 缝。在测量过程中，单缝固定片1保持固定，通过增加破码15的重量，待测物14的长度产生微 小变化，使与破码15底部固定的单缝活动片2移动，从而改变狭缝宽度，测量光屏16上的衍 射条纹间距，既能测量出待测物14的长度变化。
[0004] 杨氏模量静态拉伸测量法结构操作简单，被各高校广泛采用，但由于其不适用于 高溫和脆性材料的测量，该实验的适用范围有限。另外，由于拉伸时伴随有豫驰现象，不能 真实的反映材料的内部结构变化，测量精度较低。 【实用新型内容】
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种测量精度高、测量普适性好的可变 单缝衍射微小尺度测量装置。
[0006] 本发明的技术方案为:一种可变单缝衍射微小尺度测量装置，包括单缝固定片和 单缝活动片，所述单缝固定片与单缝活动片之间形成衍射狭缝，还包括一端与单缝活动片 固定连接，另一端顶部用于放置待测物的杠杆。
[0007] 进一步的，还包括固定底座，所述固定底座与单缝固定片底部水平固定。
[000引进一步的，所述固定底座上竖直固定有支撑柱，所述支撑柱顶部固定有支撑头，所 述杠杆底部设有与支撑头匹配的凹槽，所述杠杆可绕支撑柱旋转。
[0009] 进一步的，所述固定底座上固定有导轨支架，所述导轨支架上水平固定有导轨，所 述导轨上设有与导轨滑动配合的滑块，所述滑块中部竖直穿设有固定柱，所述固定柱底部 与杠杆顶面之间形成待测物的夹紧空间。
[0010] 进一步的，所述滑块侧壁螺纹连接有用于夹紧固定柱的夹紧螺栓。
[0011] 进一步的，所述杠杆顶部设有第一配重块放置槽和第二配重块放置槽，所述第一 配重块放置槽和第二配重块放置槽位于杠杆旋转中屯、两侧。
[0012] 本实用新型的有益效果:本装置利用单缝衍射的原理，巧妙的利用机械杠杆将待 测物的尺度转化为缝宽的变化上，不需要对待测物进行拉伸，适用于高溫和脆性材料，具有 较好的普适性。避免了待测物拉伸过程中的豫驰效应，测量精度高。
【附图说明】

[0013] 图1为杨氏模量静态拉伸测量装置图；
[0014] 图2为本实用新型测量装置图；
[0015] 图3为本实用新型测量原理图；
[0016] 图中：1一单缝固定片，2-单缝活动片，3-杠杆，4-凹槽，5-固定底座，6-支撑 柱，7-支撑头，8-导轨支架，9-导轨，10-滑块，11-固定柱，12-第一配重块放置槽， 13-第二配重块放置槽，14-待测物，15-破码，16 -光屏。
【具体实施方式】
[0017] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 获得的所有其它实施例都属于本实用新型保护的范围。
[0018] 如图2所示为本实用新型其中一种实施例的结构示意图，其包括位于下部的单缝 固定片1、位于上部的单缝活动片2、杠杆3和水平设置的固定底座5,单缝固定片1固定于固 定底座5上，单缝固定片1与单缝活动片2之间形成缝宽可变的衍射单缝，单缝活动片2顶部 与杠杆3的一端底部固定连接。固定底座上竖直固定有两根结构和高度均相同的支撑柱6， 两根支撑柱6的顶部均设有尖形的支撑头7。杠杆3底部设有与支撑头7相匹配的凹槽4,杠杆 3可绕支撑头7旋转。固定底座5上还竖直固定有一个导轨支架8，导轨支架8上水平固定有两 条导轨9。导轨9上穿设有与导轨9滑动配合的滑块10。滑块10中部竖直穿设有固定柱11，固 定柱11底部与杠杆3顶面之间形成待测物13的夹紧空间。滑块10侧壁螺纹连接有一个夹紧 螺栓（图中未示出）梓紧夹紧螺栓，可是夹紧螺栓的端部与固定柱11侧壁抵接，从而将在滑 块10内部上下滑动的固定柱11夹紧。
[0019] 进行测量时，首先滑动滑块10至测量的合适位置，然后上下调节固定柱11，使单缝 固定片1与单缝活动片2之间形成缝宽为衍射效应较为明显的初始缝宽。调节好后梓紧夹紧 螺栓，将固定柱11夹紧在滑块10内。打开激光器，测量光屏上的衍射条纹间距XI。将待测物 放置在固定柱11与杠杆3顶面之间，待杠杆3稳定后再次打开激光器，测量光屏上的衍射条 纹间距X2。
[0020] 本发明中的单缝固定片1和单缝活动片2的上下位置可W根据需要进行调换，杠杆 结构的支点可W采用上面实施例所示的支撑柱，也可W采用别的结构，可实现杠杆功能即 可。
[0021] 为了消除杠杆自身自重带来的测量误差，在杠杆顶部旋转中屯、两侧设置第一配重 块放置槽12和第二配重块放置槽13,通过在两个放置槽内防止配重块，并调节两个配重块 的比例，可W消除杠杆自身自重带来的测量误差，从而保证测量精度。
[0022] 如图3所示为本实用新型的测量原理图，图中1为单缝距光屏16的距离，a为单缝缝 宽，X为光屏上形成的衍射条纹间距，bl为固定柱11到杠杆旋转中屯、的距离，b2为单缝活动片 2端部距旋转中屯、的距离。
[0023] 待测物厚度h的测量公式为
，其中，Xi为第一次测量的衍射条 纹间距，X2为第二次测量的衍射条纹间距。k为杠杆力臂比，即b2/bl。
[0024] 为了进一步提高本装置的测量精度，可W在光屏后连接光电探测器，采集光屏上 的条纹信号，转化成电信号后输入至计算机进行处理。
[0025] W上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，应当指出，任何熟悉本领域的技术人 员在本实用新型所掲露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型 的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种可变单缝衍射微小尺度测量装置，包括单缝固定片（1)和单缝活动片（2)，所述 单缝固定片（1)与单缝活动片（2)之间形成衍射狭缝，其特征在于:还包括一端与单缝活动 片（2)固定连接，另一端顶部用于放置待测物（13)的杠杆(3)，还包括固定底座(5)，所述固 定底座(5)与单缝固定片（1)底部水平固定，所述固定底座(5)上固定有导轨支架(8)，所述 导轨支架(8)上水平固定有导轨(9)，所述导轨(9)上设有与导轨(9)滑动配合的滑块（10)， 所述滑块（10)中部竖直穿设有固定柱（11)，所述固定柱（11)底部与杠杆(3)顶面之间形成 待测物(13)的夹紧空间。2. 如权利要求1所述的可变单缝衍射微小尺度测量装置，其特征在于：所述固定底座 (5)上竖直固定有支撑柱(6)，所述支撑柱(6)顶部固定有支撑头(7)，所述杠杆(3)底部设有 与支撑头(7)匹配的凹槽(4)，所述杠杆(3)可绕支撑柱(6)旋转。3. 如权利要求1所述的可变单缝衍射微小尺度测量装置，其特征在于:所述滑块（10)侧 壁螺纹连接有用于夹紧固定柱(11)的夹紧螺栓。4. 如权利要求3所述的可变单缝衍射微小尺度测量装置，其特征在于:所述杠杆(3)顶 部设有第一配重块放置槽（12)和第二配重块放置槽(13)，所述第一配重块放置槽(12)和第 二配重块放置槽(13)位于杠杆(3)旋转中心两侧。
【文档编号】G01B11/06GK205718855SQ201620152896
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年2月29日
【发明人】吕洪方, 谭小平, 刘欢, 李威
【申请人】江汉大学