[发明专利]一种力学参数的测量装置和测量方法

权利要求书

1.一种力学参数的测量装置，其特征在于，包括：夹具、线圈、磁铁、光源、滤光片、第一偏振片、第二偏振片、三脚支架、光功率计或光谱仪及其探头、直流电源和电阻；其中所述夹具用于将待测材料两端固定，所述线圈悬挂于水平放置的待测材料中点处或悬挂于竖直放置的待测材料下端，且置于磁铁两极中间匀强磁场处；所述光源发出的光线依次垂直通过滤光片、第一偏振片、第二偏振片、光功率计或光谱仪探头；第二偏振片固定于三脚支架上，三脚支架的一个尖足置于线圈上，另外两个尖足高度固定放置于一水平板上，使三个尖足处于同一初始水平高度，线圈导线的两端与电阻及直流电源连接，形成闭合回路；

所述三脚支架由三个尖足支撑，三个尖足连线形成一个等腰三角形，其中一个尖足到另外两个尖足之间的垂直距离可调，所述第二偏振片固定放置于三脚支架上方；

所述磁铁为永磁铁或电磁铁；

所述光源为激光器、LED灯、白炽灯、荧光灯、汞灯或卤素灯，产生的波长为紫外、可见光或红外波段。

2.一种采用权利要求1所述的力学参数的测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将待测材料两端用夹具固定，测量待测材料的初始轴向长度、初始径向长度，将线圈悬挂于待测材料；

2）放置磁铁，使与待测材料相连的线圈下半部分置于磁铁两极中间匀强磁场处；

3）将光源、滤光片、第一偏振片、光功率计或光谱仪探头高度调为一致，使光路水平；滤光片、第一偏振片、光功率计或光谱仪探头垂直正对光源方向，使光源发出的光线依次垂直通过第一偏振片、光功率计或光谱仪探头；

4）将第二偏振片垂直正对光源方向放置于光路上第一偏振片之后、光功率计之前，将一个尖足置于与待测材料相连的线圈上，另外两个尖足高度固定，使三个尖足处于同一初始水平高度；

5）将线圈导线两端与电阻箱及直流电源连接，形成闭合回路，转动第二偏振片的偏振角度使光功率计示数最大，记为初始光强；

6）将第二偏振片的偏振角度旋转30 ~ 60度，记录光功率计或光谱仪所测得的光强；

7）调节电流，使通电线圈拉动待测材料产生应变，从而使置于与待测材料相连的线圈上的尖足以另外两个尖足之间连线为转轴产生偏转，测量不同电流下待测材料的径向长度，记录不同电流下光功率计或光谱仪所测得的光强；

8）测量线圈宽度以及三脚支架三个尖足连线形成的等腰三角形的高；

9）由初始光强、待测材料的初始轴向长度和初始径向长度、不同电流下的光功率计或光谱仪所测得的光强、不同电流下待测材料的径向长度、线圈宽度以及三脚支架三个尖足连线形成的等腰三角形的高求出待测材料的力学参数。

3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述将待测材料两端用夹具固定，具体为：

将待测材料两端用夹具固定，使待测材料处于水平拉直状态或使待测材料处于竖直悬挂拉紧状态。

4.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述将线圈悬挂于待测材料，具体为：

将线圈悬挂于水平放置的待测材料中点处或悬挂于竖直放置的待测材料下端。

5.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述测量方法适用于测量的力学参数包括但不限于，杨氏模量、弹性系数和泊松比。

6.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述待测材料包括但不限于，金属材料、光纤材料、半导体、纳米材料、聚合物、陶瓷和橡胶材料。