专利名称：材料拉伸杠杆式激光检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种教学实验设备，特别涉及一种用于材料拉伸应变检测的激光检测装置。
背景技术：
在材料力学实验中，为了测定试件在比例极限内的变形，需要用灵敏度和精确度较高的专门仪器。现有的仪器设备一般包括有机械、电子和光学结构，均具有由于其工作空间小、视读窗小的缺点，比如千分表、毫伏表、单筒望远镜等，只能被单独的人员读取，其他参与检测的人员被动接受，从而影响学习效果。同时，现有的拉伸设备体现为外形体积大，噪音较大的特点，而现有技术的检测设备必须安装于拉伸设备中就近读数，由于具有较大的噪声，不利于现场教学，而且现场还布置一些导线等附属设备，更不利于群体性现场教学；而对于望远镜等远距离观察设备，受光线影响并易受外界干扰，适合单人操作，不适用于群体教学。而且，上述检测设备结构以及使用比较复杂，实验过程中也只能对试件一处标矩测试，具有局限性。因此，需要一种用于检测试件拉伸应变的设备，在实验条件相同的前提下能够对同一试件进行多处标距长度同时测定，检测结果准确，并进行远距离读数，避免及其噪声对教学过程造成的影响，而且试验过程直观开放，能够使在场人员均都能看清实验过程及参数的变化，适用于课堂教学实验。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种材料拉伸杠杆式激光检测装置，在实验条件相同的前提下能够对同一试件进行多处标距长度同时测定，检测结果准确，并进行远距离读数，避免及其噪声对教学过程造成的影响，而且试验过程直观开放，能够使在场人员均都能看清实验过程及参数的变化，适用于课堂教学实验。本发明的材料拉伸杠杆式激光检测装置，包括支撑架和激光检测组件；激光检测组件为至少两组沿试件拉伸方向并列设置，包括激光器、标距叉和连杆， 所述激光器壳体铰接于支撑架形成杠杆结构，所述标距叉一端部以可使标距叉沿试件拉伸方向转动的方式铰接于支撑架，所述连杆一端铰接于标距叉自由端，另一端铰接于激光器壳体的动力臂；与激光器的激光传输线路对应设有用于读取激光线路转角的标尺；所述支撑架上设有定标距叉，所述定标距叉沿拉伸方向位于全部标距叉的最前端标距叉和定标距叉均设有用于夹持试件的夹持部，所述标距叉的夹持部夹持于试件需检测部位。进一步，所述支撑架包括竖直支架和固定设置于竖直支架上的水平梁，所述试件拉伸方向为竖直方向；所述水平梁与激光检测组件一一对应沿试件拉伸方向并列设置，所述标距叉位于对应的水平梁上部铰接于竖直支架，所述激光器壳体铰接于对应的水平梁形成杠杆结构；
进一步，所述标距叉和定标距叉的夹持部均为矩形开口槽，矩形开口槽内设有用于夹持试件的固定刃口和活动刃口，所述固定刃口和活动刃口分别对应设置于矩形开口槽的两侧壁且刃口相对，活动刃口铰接于对应的矩形开口槽侧壁形成摆臂结构，且活动刃口的背侧与矩形开口槽的侧壁之间设有对活动刃口施加向内预紧力的夹紧弹簧；进一步，所述激光器壳体位于水平梁水平侧面与其铰接，所述激光器光路经衍射形成水平的线形光斑；进一步，所述水平梁和与其对应的标距叉之间设有可闭合和打开的锁扣；进一步，所述标尺安装于一标尺架，且标尺的前后、左右和上下位置可调；进一步，所述标尺表面设有荧光层；进一步，所述标尺架为高度可调的套管结构，所述套管结构的标尺架设有将其锁紧的锁紧螺钉I，所述标尺架通过滑板设置于一标尺架座，所述滑板以可前后滑动的方式单自由度设置于标尺架座，并设有锁紧螺钉II，所述标尺以可横向滑动的方式单自由度设置于滑板，并设有锁紧螺钉III ；进一步，所述激光器发光端设置于动力臂端部或阻力臂端部。进一步，所述标距叉和定标距叉的夹持部的矩形开口槽底部均设置用于对试件横向定位的限位突起。本发明的有益效果本发明的材料拉伸杠杆式激光检测装置，采用在试件上设置多个激光器的结构，随着试件的拉伸而扭转一定角度，所发激光光路的偏转角度并由标尺读出，根据各个激光器各自的读数，得出材料拉伸应变多点数据，验证材料拉伸虎克定律； 由此，本发明能够同时对试件的多点进行试验，而且试验过程直观开放，能够使在场人员均都能看清实验过程及参数的变化，适用于课堂教学实验；本发明结构简单，拆卸、安装及操作容易，实验成本较现有技术的设备低。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。图1为本发明结构示意图；图2为图1沿A向视图；图3为本发明原理图。
具体实施例方式图1为本发明结构示意图，图2为图1沿A向视图，图3为本发明原理图，如图所示本实施例的材料拉伸杠杆式激光检测装置，包括支撑架1和激光检测组件；激光检测组件为至少两组沿试件拉伸方向并列设置，本实施例为两组；包括激光器7、标距叉2和连杆5，所述激光器7壳体铰接于支撑架1形成杠杆结构，所述标距叉2 — 端部以可使标距叉2沿试件4拉伸方向转动的方式铰接于支撑架1，也就是可通过球形铰链铰接，也可以通过垂直于试件拉伸方向三位铰接轴铰接；所述连杆5 —端铰接于标距叉2 自由端(非与支撑架铰接的一端)，连杆5另一端铰接于激光器壳体7的动力臂71 ；与激光器7的激光传输线路对应设有用于读取激光线路转角的标尺8 ；所述支撑架1上设有定标距叉6，所述定标距叉6沿拉伸方向位于全部标距叉的同一侧，也就是全部标距叉并列设置，定标距叉6位于最边侧；标距叉2和定标距叉6均设有用于夹持试件的夹持部(二者夹持部结构相同)，所述标距叉2的夹持部21夹持于试件4需检测部位；标距叉2和定标距叉6的夹持部结构相同，操作相同。本实施例中，所述支撑架1包括竖直支架11和固定设置于竖直支架11上的水平梁12，所述试件4拉伸方向为竖直方向；所述水平梁12与激光检测组件一一对应沿试件4 拉伸方向并列设置，所述标距叉2位于对应的水平梁12上部铰接于竖直支架11，所述激光器7壳体铰接于对应的水平梁形成杠杆结构；结构简单紧凑，各部件运动不发生干扰，使用时直接将夹持部夹在试件上，通过拉伸机进行拉伸，在较远处读出读数。本实施例中，所述标距叉2和定标距叉6的夹持部均为矩形开口槽(由于结构相同，图中仅表示标距叉的夹持部结构)，矩形开口槽内设有用于夹持试件的固定刃口 9和活动刃口 10，所述固定刃口 9和活动刃口 10分别对应设置于矩形开口槽的两侧壁且刃口相对，活动刃口 10铰接于对应的矩形开口槽侧壁形成摆臂结构，且活动刃口 10的背侧与矩形开口槽的侧壁之间设有对活动刃口 10施加向内预紧力的夹紧弹簧13，夹紧弹簧13可以是现有技术中任何结构的弹簧，本实施例采用如图所示的弹簧片结构；结构简单紧凑，使用时直接将矩形开口槽卡在试件上，活动刃口 10的刃口在弹簧的作用下施加向固定刃口 9的夹紧力夹紧试件4，完成检测过程，并且由于采用刃口结构，对于试件4截面具有较为精确的定位，并能适应于标距叉2转角时产生的横行微小位移。本实施例中，所述激光器7壳体位于水平梁12水平侧面与其铰接，所述激光器7 光路经衍射形成水平的线形光斑，避免发生光路传播干扰，保证检测过程顺利进行，并能准确读数。本实施例中，所述水平梁12和与其对应的标距叉2之间设有可闭合和打开的锁扣 3 ；使用时打开锁扣，否则关闭锁扣，以确保读数的准确性；缩口结构可以采用弹性挂钩结构，具有预紧作用，进一步保证各检测点的同步性。本实施例中，所述标尺8安装于一标尺架15，且标尺的前后、左右和上下位置可调；标尺8的前后和左右移动可以采用滑槽结构设置，并设置相应的锁紧螺钉；上下调整可通过将标尺架设置成拉伸套管结构，结构简单，调整容易；根据需要调整标尺的位置，利于扩大本发明的适用范围。本实施例中，所述标尺8表面设有荧光层；读数清楚直观，在衍射光斑下随光斑变亮，更易看清实验过程中读数位置的变化。本实施例中，所述标尺架15为高度可调的套管结构，所述套管结构的标尺架15设有将其锁紧的锁紧螺钉I 17，所述标尺架15通过滑板14设置于一标尺架座20，所述滑板 14以可前后滑动的方式单自由度设置于标尺架座21，如图所示，可通过燕尾槽结构201设置，并设有锁紧螺钉1118，所述标尺8以可横向滑动的方式单自由度设置于滑板14，也可采用燕尾槽结构141，并设有锁紧螺钉III ；横向是相对于激光光路所在平面垂直的的水平方向。本实施例中，所述激光器7发光端位于激光器7壳体的阻力臂72，所述激光器7壳体的动力臂71长度远小于激光器7壳体的阻力臂72长度；当然，激光器7发光端也可以位于激光器7壳体的动力臂71，同样达到发明目的。
本实施例中，所述标距叉2和定标距叉6的夹持部的矩形开口槽底部均设置用于对试件横向定位的限位突起23(标距叉2和定标距叉6均以图2中所标示为准)；用于安装过程中限制安装位置，保持各个激光检测组件具有同等的试验条件，并使标距叉2和定标距叉6在同一竖直方向。本发明在使用时，先在万能试验机上按要求装上试件，在确定上、中标距叉都锁闭的情况下将标距叉和定标距叉的刃口卡入试件，试件拉伸，带动标距叉转动，从而带动激光器绕支点转动，其光路发生转角并显示于标尺，标尺距离可远可近；试验完成拆卸则在万能试验机回油，手握支撑架拔出即可，安装与拆卸较为简便，提高实验效率。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种材料拉伸杠杆式激光检测装置，其特征在于包括支撑架和激光检测组件；激光检测组件为至少两组沿试件拉伸方向并列设置，包括激光器、标距叉和连杆，所述激光器壳体铰接于支撑架形成杠杆结构，所述标距叉一端部以可使标距叉沿试件拉伸方向转动的方式铰接于支撑架，所述连杆一端铰接于标距叉自由端，另一端铰接于激光器壳体的动力臂；激光器的激光传输线路对应设有用于读取激光线路转角的标尺；所述支撑架上设有定标距叉，所述定标距叉沿拉伸方向位于全部标距叉的最前端；标距叉和定标距叉均设有用于夹持试件的夹持部，所述标距叉的夹持部夹持于试件需检测部位。
2.根据权利要求1所述的材料拉伸杠杆式激光检测装置，其特征在于所述支撑架包括竖直支架和固定设置于竖直支架上的水平梁，所述试件拉伸方向为竖直方向；所述水平梁与激光检测组件一一对应沿试件拉伸方向并列设置，所述标距叉位于对应的水平梁上部铰接于竖直支架，所述激光器壳体铰接于对应的水平梁形成杠杆结构。
3.根据权利要求2所述的材料拉伸杠杆式激光检测装置，其特征在于所述标距叉和定标距叉的夹持部均为矩形开口槽，矩形开口槽内设有用于夹持试件的固定刃口和活动刃口，所述固定刃口和活动刃口分别对应设置于矩形开口槽的两侧壁且刃口相对，活动刃口铰接于对应的矩形开口槽侧壁形成摆臂结构，且活动刃口的背侧与矩形开口槽的侧壁之间设有对活动刃口施加向内预紧力的夹紧弹簧。
4.根据权利要求3所述的材料拉伸杠杆式激光检测装置，其特征在于所述激光器壳体位于水平梁水平侧面与其铰接，所述激光器光路经衍射形成水平的线形光斑。
5.根据权利要求4所述的材料拉伸杠杆式激光检测装置，其特征在于所述水平梁和与其对应的标距叉之间设有可闭合和打开的锁扣。
6.根据权利要求5所述的材料拉伸杠杆式激光检测装置，其特征在于所述标尺安装于一标尺架，且标尺的前后、左右和上下位置可调。
7.根据权利要求6所述的材料拉伸杠杆式激光检测装置，其特征在于所述标尺表面设有荧光层。
8.根据权利要求7所述的材料拉伸杠杆式激光检测装置，其特征在于所述标尺架为高度可调的套管结构，所述套管结构的标尺架设有将其锁紧的锁紧螺钉I，所述标尺架通过滑板设置于一标尺架座，所述滑板以可前后滑动的方式单自由度设置于标尺架座，并设有锁紧螺钉II，所述标尺以可横向滑动的方式单自由度设置于滑板，并设有锁紧螺钉III。
9.根据权利要求8所述的材料拉伸杠杆式激光检测装置，其特征在于所述激光器发光端设置于动力臂端部或阻力臂端部。
10.根据权利要求9所述的材料拉伸杠杆式激光检测装置，其特征在于所述标距叉和定标距叉的夹持部的矩形开口槽底部均设置用于对试件横向定位的限位突起。
全文摘要
本发明公开了一种材料拉伸杠杆式激光检测装置，包括支撑架和激光检测组件；激光检测组件为至少两组沿试件拉伸方向并列设置，与激光检测组件的激光器的激光传输线路对应设有用于读取激光线路转角的标尺，支撑架上设有定标距叉，本发明采用在试件上设置多个激光器的结构，随着试件的拉伸而扭转一定角度，所发激光光路的偏转角度并由标尺读出，根据各个激光器各自的读数，得出材料拉伸应变多点数据，验证材料拉伸虎克定律；由此，本发明能够同时对试件的多点进行试验，而且试验过程直观开放，能够使在场人员均都能看清实验过程及参数的变化，适用于课堂教学实验；本发明结构简单，拆卸、安装及操作容易，实验成本较现有技术的设备低。
文档编号G01N3/08GK102323148SQ201110156159
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年6月10日
发明者张明学, 柳琳, 顾佳 申请人:重庆工程职业技术学院