[发明专利]可测量弯曲刚度、弹性模量、剪切模量、体积模量的装置

说明书

技术领域

本发明属于应用光学设备技术领域，具体涉及一种可测量弯曲刚度、弹性模量、剪切模量、体积模量的装置。

背景技术

小样品光学平板玻璃的弯曲刚度、弹性模量、体积模量和剪切模量的传统测量方法过程较繁琐，误差较大，测量周期长，除此之外，每种不同的特性量都需要专门的测量仪器测量，造成了资源的大量浪费，本发明装置，可以同时测量不同的力学量，且装置简单、廉价，操作方便，测量误差小，适用于小样品光学平板玻璃的测量，多次测量重复性好。

本装置采用了牛顿环干涉仪原理，对原有的牛顿环装置进行改造，并推导出适合本装置测量的理论公式，解决了传统方法测量对应相关力学量测量存在的以上问题。

牛顿环仪一般由一块曲率半径很大的平凸透镜和一块光学平板玻璃构成，采用波长589.3nm的钠黄光光源进行测量，钠黄光经反射镜反射以后垂直入射到牛顿环仪上，产生等厚干涉环条纹，通过调节牛顿环仪上的螺丝的松紧程度，可调整光学平板玻璃体之间的应力，其干涉条纹会随之发生改变，根据理论推导得到的其干涉条纹变化与光学平板玻璃刚度等力学量的理论公式，就可测量相应的光学平板玻璃的弯曲刚度等力学量。

发明内容

本发明的目的是提供一种可测量弯曲刚度、弹性模量、剪切模量、体积模量的装置，解决了现有每种不同的特性量需要专门的测量仪器测量的问题。

本发明所采用的技术方案是，可测量弯曲刚度、弹性模量、剪切模量、体积模量的装置，包括底座，底座的凹槽中放置有应力传感器，应力传感器的探头高于底座的凹槽上表面，应力传感器的探头上放置有平凸透镜，平凸透镜上放置有光学平板玻璃，平凸透镜的凸面与光学平板玻璃接触，光学平板玻璃的上表面边缘上放置有上盖，上盖通过固定螺丝与底座连接，上盖与底座之间有空隙；应力传感器的信号线穿过底座上的通孔与测量仪器连接，测量仪器用于显示应力传感器采集到的应力。

本发明的特点还在于：

应力传感器、光学平板玻璃、平凸透镜同轴。

本发明的有益效果是：本发明可测量弯曲刚度、弹性模量、剪切模量、体积模量的装置，结构简单，底座中心的传感器可以精确测量出牛顿环中心的应力，翻转光学平凸透镜和光学平板玻璃的位置，可以精确测量待测光学平板玻璃的变形；通过本发明的装置可测量光学平板玻璃的弯曲刚度、弹性模量、体积模量和剪切模量。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是本发明装置中测量仪器的工作原理流程图。

图中，1.钠光源，2.读数显微镜，3.反射镜，4.螺丝，5.上盖，6.底座，7.应力传感器，8.通孔，9.测量仪器，10.光学平板玻璃，11.平凸透镜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明可测量弯曲刚度、弹性模量、剪切模量、体积模量的装置，结构如图1所示，包括底座6，底座6的凹槽中放置有应力传感器7，应力传感器7的探头高于底座6的凹槽上表面，应力传感器7的探头上放置有平凸透镜11，平凸透镜11上放置有光学平板玻璃10，平凸透镜11的凸面与光学平板玻璃10接触，光学平板玻璃10的上表面边缘上放置有上盖5，上盖5通过固定螺丝4与底座6连接，上盖5与底座6之间有空隙；应力传感器7的信号线穿过底座6上的通孔8与测量仪器9连接，测量仪器9用于显示应力传感器7采集到的应力。

应力传感器7、光学平板玻璃10、平凸透镜11同轴。

本发明装置将现有的平凸透镜11与光学平板玻璃10的位置互换。

曲率标准值已知的平凸透镜11与待测光学平板玻璃10组成改进的牛顿环。

应力传感器7与测量仪器9的工作原理如图2所示，传感器7受应力作用输出相应的电压信号，应力和电压值的大小成线性关系，传感器7型号为HT-7303M3，额定供电电源条件下，电压信号小于10毫伏，为了方便单片机控制模数转换，首先将传感器7输出信号经过变送器将微弱小信号进行适当放大，然后使用单片机(MSP430)控制模数转换将模拟信号转换为数字信号，最后通过液晶显示屏(1602液晶显示)将转换结果进行显示。

本发明装置测量各个力学量的原理是：将待测光学平板玻璃组装到改进牛顿环装置中，通过螺丝施加应力来改变光学平板玻璃挠度，通过应力传感器测量应力，通过测量牛顿环干涉图像测量光学平板玻璃挠度，再根据理论公式计算光学平板玻璃的弯曲刚度、弹性模量、体积模量和剪切模量。

具体按照以下步骤实施：