一种基于放大电路的金属杨氏模量测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金属杨氏模量的测量系统，尤其涉及一种基于放大电路的金属杨氏模量测量系统，属于金属杨氏模量的测量控制领域。
【背景技术】
[0002]金属材料杨氏模量的测量是综合大学和工科院校物理实验中必做的实验之一。金属丝杨氏弹性模量测量的关键在于对金属丝的微小长度量的精确测量，国内一些院校的实验室仍采用的是光杠杆法测量金属丝的微小长度变量，而这种测量方法对于光路的调整有着严格的要求，测量难度大且不易掌握，操作比较繁琐，且读数过程中容易出错，耗时较长。而应国内大学物理实验的发展现状及发展要求，应用高科技不断改善物理实验设备，实现实验设备的自动化检测及控制成为主要趋势，因而我们需要另辟新的测量方法来改进实验仪器。
[0003]例如申请号为“201210520291.8”的一种杨氏模量测试仪，包括圆柱形容器，及安装在圆柱形容器口部位的圆盘，在所述圆柱形容器上设有连通的导管，该导管一端设有一个注液腔，与注液腔连接一显示细玻璃管，及与显示细玻璃管所对应的有一刻度盘，还包括配置有砝码，该砝码与连接在支架上的待测金属丝连接，使砝码作用在圆盘上。因此，通过测量砝码的质量，细玻璃管的半径，细玻璃管中溶液上升的高度，就可以算出拉金属丝的力的大小，再测量金属丝的长度和横截面积，就可算出杨氏模量。解决了目前实验仪器操作来复杂，测量数据的误差问题。
[0004]又如申请号为“201410217146.1”的一种金属的杨氏模量测量方法，包括步骤:测定金属样品在多个温度下的热膨胀系数以及在常温下的杨氏模量，其中，所述温度为所述金属样品氧化温度范围外的温度；根据所述常温下的杨氏模量、热膨胀系数计算对应温度下的杨氏模量，获得多个温度-杨氏模量数据组；根据各所述温度-杨氏模量数据组建立温度-杨氏模量的拟合回归方程；根据所述拟合回归方程确定高温下的杨氏模量。通过该发明方案解决现有测试方法和手段的局限，一些难熔金属材料的高温材料特性的无法获得的难题。并可以提高高温下金属杨氏模量的测量准确率，特别是提高了难熔金属高温下的杨氏模量测量准确率。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是针对【背景技术】的不足提供了一种基于放大电路的金属杨氏模量测量系统。
[0006]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
一种基于放大电路的金属杨氏模量测量系统，包含光电转换模块、电流/电压转换模块、放大电路、滤波电路、模数转换模块、微控制器模块、显示模块和供电模块；所述光电转换模块依次通过电流/电压转换模块、放大电路、滤波电路、模数转换模块与微控制器模块连接，所述显示模块和供电模块连接在微控制器模块的相应端口上；所述光电转换模块包含依次连接的光源和硅光电池；
所述放大电路包含放大器芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻；电流/电压转换模块的输出端分别连接第一电阻和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接放大器芯片的正极，放大器芯片的负极与第三电阻串联后与第一电阻的另一端接地，放大器芯片的电压输出端连接滤波电路的输入端；
所述供电模块包括充电装置、电池、稳压器、比较器，所述充电装置连接电池，所述电池通过稳压器连接微控制器模块，所述电池上还设有一比较器；
其中，光电转换模块，用于将金属材料的微小位移变量转换成电流量；
电流/电压转换模块，用于将电流量转换成电压信号；
放大电路，用于对电压信号进行放大处理；
滤波短路，用于对放大处理后的电压信号进行滤波处理；
模数转换模块，用于将滤波处理后的模拟电压信号转换成数字信号；
微控制器模块，用于对接收的数字信号进行分析处理，进而完成杨氏模量的测量；
显示模块，用于实时显示微控制器模块测量出的杨氏模量；
比较器，用于实时将电池输出电压和设定值进行对比，进而控制充电装置的开闭。
[0007]作为本发明一种基于放大电路的金属杨氏模量测量系统的进一步优选方案，所述微控制器模块采用AVR系列单片机。
[0008]作为本发明一种基于放大电路的金属杨氏模量测量系统的进一步优选方案，所述显示模块为IXD显示屏。
[0009]作为本发明一种基于放大电路的金属杨氏模量测量系统的进一步优选方案，所述模数转换模块的芯片型号为AD574。
[0010]作为本发明一种基于放大电路的金属杨氏模量测量系统的进一步优选方案，所述电池采用蓄电池。
[0011]本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
1、本发明大大简化原来的实验装置，提高了实验的效率和准确率，成本也比原来低；
2、本发明通过使用光电传感器来对金属丝杨氏模量测量，大大提高了实验的效率和准确率；
3、本发明通过对硅光电池产生的电流量转化成电压信号再进行放大滤波处理，有效的避免了噪音带来的影响；
4、本发明能够实时分析电池电压状态，达到智能化的对电池进行充电，有效地延长了节点的使用寿命。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的结构原理图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
如图1所示，一种基于放大电路的金属杨氏模量测量系统，包含光电转换模块、电流/电压转换模块、放大电路、滤波电路、模数转换模块、微控制器模块、显示模块和供电模块；所述光电转换模块依次通过电流/电压转换模块、放大电路、滤波电路、模数转换模块与微控制器模块连接，所述显示模块和供电模块连接在微控制器模块的相应端口上；所述光电转换模块包含依次连接的光源和硅光电池；
所述放大电路包含放大器芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻；电流/电压转换模块的输出端分别连接第一电阻和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接放大器芯片的正极，放大器芯片的负极与第三电阻串联后与第一电阻的另一端接地，放大器芯片的电压输出端连接滤波电路的输入端；
所述供电模块包括充电装置、电池、稳压器、比较器，所述充电装置连接电池，所述电池通过稳压器连接微控制器模块，所述电池上还设有一比较器；
其中，光电转换模块，用于将金属材料的微小位移变量转换成电流量；