拉伸法(DHY-3A)

1、拉伸法（DHY-3A ）【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、 測(cè)量鋼絲的楊氏模量。2、 掌握CCD成像系統(tǒng)的使用方法。3、 學(xué)習(xí)用逐差法或作圖法處理數(shù)據(jù)?！緦?shí)驗(yàn)儀器】DHY-3A拉伸法楊氏模量測(cè)定儀，CCD成像系統(tǒng)，祛碼，螺旋測(cè)微儀，卷尺等DHY-3A拉伸法楊氏模量測(cè)定儀1、鋼絲上端鎖緊螺母；2、上端固定座（可以旋轉(zhuǎn)）；3、上端固定座鎖緊螺釘；4、待測(cè)鋼 絲；5、雙立桿；6、刻線；7、小圓柱；8、鉗形平臺(tái)；9圓錐頭螺絲；10、讀數(shù)顯微鏡；11、 CCD攝像機(jī)與鏡頭；12、CCD電源DC12V ; 13、8寸監(jiān)視器；14、導(dǎo)軌；15、祛碼；16、 鋼絲下端鎖緊螺母；17、可調(diào)機(jī)腳【實(shí)驗(yàn)原理】設(shè)有一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面積

2、為S的粗細(xì)均勻的鋼絲，沿其長(zhǎng)度方向加一外力F后，鋼絲伸長(zhǎng)了根據(jù)胡克定律，在彈性限度內(nèi)，鋼絲相對(duì)伸長(zhǎng)量AL/L （應(yīng)變）與其單位面積上所受的作用力 F/S （應(yīng) 力）成正比，則有上二E，(1)S L式中的比例系數(shù)E叫做楊氏彈性模量。它的大小與物體所受外力F、原長(zhǎng)L、橫截面積S等無(wú)關(guān)，完全取決于材料的性質(zhì)。設(shè)金屬絲的直徑為d,則S=）叼2,上式可改寫(xiě)為4'E _ 4FLE - _ 2& L 式中L是一個(gè)很小的長(zhǎng)度變化，可以用CCD成像系統(tǒng)進(jìn)行直接 測(cè)量，把原來(lái)從顯微鏡中看到的圖像通過(guò) CCD呈現(xiàn)在監(jiān)視器的屏幕 上，便于觀測(cè)。CCD是電荷耦合器件的簡(jiǎn)稱，是目前比較實(shí)用的一種圖像傳感

3、器，它有一維和二維兩種。一維用于位移、尺寸的檢測(cè)；二維用于平 面圖形、文字的傳遞。DHY-3A型楊氏模量測(cè)定儀采用二維CCD器件作為固態(tài)攝像機(jī), 它將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)變?yōu)橐曨l電信號(hào)，由視頻電纜接到監(jiān)視器，在電視屏 幕上顯示出來(lái)，對(duì)伸長(zhǎng)量AL進(jìn)行直接測(cè)量?！?實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】1、 儀器調(diào)節(jié)（ 1） 調(diào)節(jié)底座上的可調(diào)機(jī)腳，使立桿鉛直，使鋼絲下端的小圓柱與鉗形平臺(tái)無(wú)摩擦地上下自由移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)鋼絲上端固定座，使圓柱兩側(cè)刻槽對(duì)準(zhǔn)鉗形平臺(tái)兩側(cè)的限制圓柱轉(zhuǎn)動(dòng)的圓錐頭螺絲，兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱地將圓錐頭螺絲旋入刻槽中部，力求減小摩擦。（ 2） 調(diào)節(jié)顯微鏡目鏡使眼睛看到清晰的分劃板像，再將物鏡對(duì)準(zhǔn)小圓柱平面中部刻線處，調(diào)節(jié)顯微

4、鏡前后距離，直到看清小圓柱平面中部刻線的像，同時(shí)稍微旋轉(zhuǎn)顯微鏡，確保分劃板中讀數(shù)標(biāo)尺線與刻線像完全平行，并消除視差。（判斷無(wú)視差的方法是當(dāng)左右或上下稍微改變視線方向時(shí)，兩個(gè)像之間沒(méi)有相對(duì)移動(dòng)，這是讀數(shù)顯微鏡已經(jīng)調(diào)節(jié)好的標(biāo)志。只有無(wú)視差的調(diào)焦，才能保證測(cè)量精度。）（ 3） 將 CCD 攝像機(jī)裝上鏡頭，把視頻電纜線（Q9 示波器線）的一端接攝像機(jī)的視頻輸出端子（VIDEO OUT） ，另一端接監(jiān)視器的BNC 視頻輸入端，將CCD 專用 12V 直流電源接到攝像機(jī)后面板“12VDCIN”孔，開(kāi)啟電源，通過(guò)調(diào)節(jié)監(jiān)視器的 MODE,選擇信號(hào) 輸入通道為BNC,此時(shí)監(jiān)視器上將有圖像顯示，仔細(xì)調(diào)整 CCD到

5、讀 數(shù)顯微鏡的距離以及鏡頭焦距，直到監(jiān)視器屏幕上看到清晰的圖像。2、 觀測(cè)鋼絲加減砝碼的伸長(zhǎng)量變化當(dāng)砝碼托盤未放置砝碼時(shí)，監(jiān)視器屏幕上顯示的小圓柱上細(xì)橫刻線指示的刻度為Y。，記錄其數(shù)值，然后在祛碼托盤上逐次增加100g祛碼，一共增加9個(gè)祛碼，對(duì)應(yīng)的讀數(shù)依次為 丫1 , 丫2 , 丫3, 丫4, 丫5 , 丫6 , 丫7, 丫8 , 丫9,將數(shù)據(jù)記錄表格中；再將所加的祛碼依次 減去，記下對(duì)應(yīng)的讀數(shù) 丫9丫8丫7,丫6,丫5,丫4,丫3, 丫2,丫1 ,丫0,將數(shù)據(jù)也記錄表格中。3、用卷尺測(cè)量鋼絲的長(zhǎng)度L,用螺旋測(cè)微儀測(cè)量鋼絲的直徑 do 【數(shù)據(jù)記錄與處理1 .鋼絲的長(zhǎng)度L為單次測(cè)量，測(cè)量不確定度

6、記為2 .金屬絲直徑d的測(cè)量：測(cè)量結(jié)果填入表1。表1測(cè)量金屬絲直徑螺旋測(cè)微計(jì)零差 d0=mm次數(shù)12345平均值adi (mm)（1）計(jì)算直徑的測(cè)量平均值dd =di -do(2)計(jì)算d的測(cè)量不確定度 d5一 2.二 i d i - d ii 1.=.：5 M(5 1 )， B 儀3 .受力后鋼絲伸長(zhǎng)量的測(cè)量數(shù)據(jù)填入表2表2祛碼 質(zhì)量 （g）鋼絲長(zhǎng)度讀數(shù)（mm）平均值（mm） 匕=（Y +yJ/2逐差（mm）丫=丫化-丫Y(mm)增加祛碼減少祛碼讀數(shù)Yi讀數(shù)YJ0Y0Y0工Y50100丫1Y1Y；200丫2Y2Y2Y61300Y3Y3Y7400Y4Y4Y4Y72500Y5Y5Y7600Y6Y6YY83700Y7Y7Y800Y8Y8Y7二4900Y9Y91注意表中Y9和Y9數(shù)據(jù)相等，AY - M(A%+AY61+小丫83 +) 5(1)逐差法處理數(shù)據(jù)，計(jì)算出 國(guó)。(2)計(jì)算AY的測(cè)量不確定度 而5£ (¥ - ")A 15 (5-1)4 .計(jì)算楊氏彈性模量的測(cè)量值、相對(duì)不確定度、測(cè)量不確定度并寫(xiě)出測(cè)量結(jié)果：(1)楊氏彈性模量的測(cè)量值 4FL4 FLE -2-2=二 d L 二 d Y上式中YY為加五個(gè)祛碼引起的變化量，所以 F = 5父100父10二父9.8(N)(2)計(jì)算E的相對(duì)不確定度：EE j( ?)2 (I)2 (25 (二)2:M