压力调节阀：用来调节气路压强，并读取压强值。
[0036]压力变送器:输出4-20mA的电流信号，通过计算机计算出精确的压强值。
[0037] 压缩气体首先进入进气电磁阀，然后进入压力调节阀、压力变送器；
[0038]气管：用于连接外部压缩气体管路和气压加力装置以及各个部件的连接，气管的 长度优选在2米至2.5米之间，以使实验者能够一边调整压力表，一边读取数据，独立、方便 地完成实验测量。
[0039] 密封圈：上部的固定密封圈安装在外筒上顶部的凹槽里，下部的移动密封圈安装 在气压活动部件的凹槽里，可以随气压活动部件上下移动，对气压加力装置内部气压形成 密封，确保有足够的压力拉动气压活动部件上下运动。
[0040] 排气口：在外筒底端位置，当气压活动装置活动时，保持气压活动部件下部区域的 压强为大气压。
[0041 ]排气电磁阀：排气电磁阀安装在泄压口上，泄压口在润滑油加油孔上方，实验完成 后，用来卸掉气压加力装置的内部压力，使实验装置回归到初始状态。
[0042] 挡块:上端挡块处于进气口下方，下端挡块处于排气口上方，用于限制气压活动部 件的活动范围。
[0043] 润滑油加油孔:在上端挡块上方，用来加注润滑油，以减小气压活动部件与外筒之 间的阻力。
[0044] 固定螺栓:固定螺栓安装在外筒底端，用于把气压加力装置固定在底座上。
[0045] 螺旋测微器
[0046]用于测量待测金属丝的直径。
[0047]游标卡尺
[0048]用于测量光杠杆镜架的后足尖到两个前足尖连线的垂直距离。
[0049] 米尺
[0050] 用于测量光杠杆装置中平面镜到标尺的距离以及待测金属丝的原长。
[0051 ]本实施例杨氏模量测量仪的测量方法如下：
[0052] 进行杨氏模量测量时，通过润滑油加油孔往气压加力装置里面加注润滑油，确保 气压加力装置的气压活动部件自由滑动，然后盖上加油孔。将气压加力装置的气压活动部 件调节到最高点，然后将待测金属丝的上端夹紧在支架顶端横梁中的固定夹头中，待测金 属丝的下端连接到气压加力装置气压活动部件的顶端。
[0053]调整活动夹头平面和支架中部平台平面处于同一水平面，调整光杠杆系统和尺读 望远镜，从望远镜中能够读取标尺上的数据。
[0054]进气电磁阀连接到外部压缩气体管路，打开进气电磁阀，使压缩空气进入气压加 力装置内部。通过调整压力调节阀调节空气压强使待测金属丝拉紧。压力调节阀调整的压 强范围为0.1千帕至10千帕之间，初始时优选的压强为0.3千帕。通过压力变送器获取精确 的压强值P1，然后从望远镜读取标尺上的数据L1。
[0055]调整压力调节阀增加气压加力装置的内部压强，使气压加力装置的气压活动部件 下行，通过压力变送器获取精确的压强值P2，然后从望远镜读取标尺上的数据L2。
[0056] 已知气压加力装置的气压活动部件内部有效面积为S'为一确定不变的值，则待测 金属丝受到的拉力F = S'*(P2_P1)，用游标卡尺测出光杠杆镜架的后足尖到两个前足尖连 线的垂直距离b，用米尺测出光杠杆装置中平面镜到标尺的距离D，待测金属丝的形变量 AL = -(L\- L2) 2D
[0057] 在测量过程中可以连续地选取多组压强值，以获得对应的多组拉力值，有利于准 确测量出待测金属丝的杨氏模量。
[0058] 获得以上实验所需数据后，关闭进气电磁阀，使气压加力装置与外部压缩气体气 路断开。打开排气电磁阀释放气动加力装置的内部压力。
[0059] 用螺旋测微器测出待测金属丝直径d，计算出待测金属丝横截面积S。用米尺测出 17 / C 待测金属丝原长L。把数据代入杨氏模量的计算公式就可以求得待测金属丝的杨 氏模量。
【主权项】
1. 一种杨氏模量测量仪，用于测量待测金属丝的杨氏模量，包括支架，待测金属丝固定 在支架顶端;其特征在于:还包括固定于所述支架底端的气压加力装置，所述气压加力装置 包括进气电磁阀、排气电磁阀、压力调节阀、压力变送器、气管、固定密封圈、移动密封圈、气 压活动部件、外筒、润滑油加油孔、四个挡块、进气口、排气口、泄压口、固定螺栓;外部气路 连接进气电磁阀，进气电磁阀通过气管与压力调节阀连接，压力调节阀通过气管与压力变 送器连接，压力变送器通过气管连接到气压加力装置的进气口，排气电磁阀安装在气压加 力装置的泄压口上;气压活动部件处于气压加力装置内部，上部的固定密封圈安装在外筒 顶部的凹槽里，下部的移动密封圈安装在气压活动部件的凹槽里，排气孔处于外筒底端位 置，上端挡块处于进气口下方，下端挡块处于排气口上方，润滑油加油孔在上端挡块上方， 泄压口处于润滑油加油孔上方，固定螺栓安装在外筒底端。2. 如权利要求1所述的杨氏模量测量仪，其特征在于:气管的长度优选在2米至2.5米之 间。3. 如权利要求1所述的杨氏模量测量仪，其特征在于：压力调节阀调整的压强范围为 0.1千帕至10千帕之间。4. 如权利要求3所述的杨氏模量测量仪，其特征在于:初始时压力调节阀调整优选的压 强为0.3千帕。5. -种如权利要求1所述的杨氏模量测量仪的测量方法， 将气压加力装置的气压活动部件调节到最高点，将待测金属丝的上端固定在支架顶端 的固定夹头中，待测金属丝的下端连接到气压加力装置气压活动部件的顶端；调整活动夹 头平面和支架中部平台平面处于同一水平面，调整光杠杆系统和尺读望远镜，从望远镜中 能够读取标尺上的数据;进气电磁阀连接到外部气路，打开进气电磁阀，使压缩空气进入气 压加力装置内部，通过调整压力调节阀调节空气压强使待测金属丝拉紧，通过压力变送器 获取精确的压强值P1，从望远镜读取标尺上的数据L1;调整压力调节阀增加气压加力装置 的内部压强，使气压加力装置的气压活动部件下行，通过压力变送器获取精确的压强值P2， 从望远镜读取标尺上的数据L2;气压加力装置的气压活动部件内部有效面积为S'，待测金 属丝受到的拉力F = S'*(P2-P1);用游标卡尺测出光杠杆镜架的后足尖到两个前足尖连线 的垂直距离b，用米尺测出光杠杆装置中平面镜到标尺的距离D，待测金属丝的形变量;用螺旋测微器测出待测金属丝直径d，计算出待测金属丝横截面积S;用 米尺测出待测金属丝原长L;把数据代入杨氏模量的计算公式求得待测金属丝的 杨氏模量。6. 如权利要求5所述的一种杨氏模量测量仪的测量方法，其特征在于:压力调节阀调整 的压强范围为0.1千帕至10千帕之间。7. 如权利要求6所述的一种杨氏模量测量仪的测量方法，其特征在于:初始时压力调节 阀调整优选的压强为0.3千帕。
【专利摘要】一种杨氏模量测量仪，用于测量待测金属丝的杨氏模量，包括支架，待测金属丝固定在支架顶端；其特征在于：还包括固定于所述支架的气压加力装置，所述气压加力装置包括进气电磁阀、排气电磁阀、压力调节阀、压力变送器、气管、固定密封圈、移动密封圈、气压活动部件、外筒、润滑油加油孔、四个挡块、进气口、排气口、泄压口、固定螺栓。本发明只需在原有实验仪器的基础上，将由挂钩跟砝码构成的加力机构用气压加力装置替代。气压加力装置的使用可以有效解决金属丝的晃动问题，可以在测量中精确、连续地选取拉力的大小，有利于准确测量出金属丝的杨氏模量。并且消除了教学中砝码砸伤学生的安全隐患，学生能够独立、方便地完成实验。
【IPC分类】G09B23/06
【公开号】CN105679152
【申请号】CN201610031180
【发明人】战丽波, 金昌洙, 李光仲, 王云创, 闫鹏, 邢娟, 刘俊杰
【申请人】滨州医学院
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月18日