杨氏弹性模量是工程材料重要参数，它反映了材料弹性形变与内应力的关系，它只与材料性质有关，是选择工程材料的重要依据之一。

1、学会测量杨氏弹性模量的一种方法；

2、掌握激光衍射放大法测量微小长度的原理；

3、学会用逐差法处理数据。

数显液压加力杨氏模量测定仪，新型光杠杆，螺旋测微器，钢卷尺、游标卡尺，直尺各一个。

放大法是一种应用十分广泛的测量技术。我们将在本课程中接触到机械放大、光放大、电子放大等测量术。如螺旋测微器是通过机械放大而提高测量精度的，示波器是通过将电子信号放大后进行观测的。本实验采用的光杠杆法是属光放大技术。光杠杆放大原理被广泛地用于许多高灵敏度仪表中，如光电反射式检流计、冲击电流计等。放大法的核心是将微小变化量输入一个“放大器”，经放大后再作精确测量。设微小变化量用ΔL表示，放大后的测量值为N。原则上A越大，越有利于测量，但往往会引起信号失真。研究保真技术已成为测量技术的一个专门领域。

本实验的整套装置由“数显液压加力杨氏模量拉伸仪”和“新型光杠杆”组成。

数显液压加力杨氏模量拉伸仪如图4-1-1所示，金属丝上下两端用钻头夹具夹紧，上端固定于双立柱的横梁上，下端钻头卡的连接拉杆穿过固定平台中间的套孔与拉力传感器相连。加力装置施力给传感器，从而拉伸金属丝。所施力大小由电子数字显示系统显示在液晶显示屏上。加力大小由液压调节阀改变。

图4-1-2（a）为新型光杠杆的结构示意图。在等腰三角形铁板1的三个角上，各有一个尖头螺钉，底边连线上的两个螺钉B和C称为前足尖，顶点上的螺钉A称为后足尖，2为光杠杆倾角调节架，3为光杠杆反射镜。调节架可使反射镜作水平转动和俯仰角调节。测量标尺在反射镜的侧面并与反射镜在同一平面上,如图4-1-2（b）所示。测量时两个前足尖放在杨氏模量测定仪的固定平台上，后足尖则放在待测金属丝的测量端面上，该测量端面就是与金属丝下端夹头相固定连接的水平托板。当金属丝受力后，产生微小伸长，后足尖便随测量端面一起作微小移动，并使光杠杆绕前足尖转动一微小角度，从而带动光杠杆反射镜转动相应的微小角度，这样标尺的像在光杠杆反射镜和调节反射镜之间反射，便把这一微小角位移放大成较大的线位移。这就是光杠杆产生光放大的基本原理。

1、将光杠杆的前足尖放在固定平台上，后足尖放在测量端面托板的平面上，并使其反射镜面基本在竖直面内，否则应调节光杠杆的倾角调节螺钉。

2、连接液压连接管接口（一般实验室已经连接好）。使液压调节螺杆沿减力方向调至“零位”（注意：顺时针转动螺杆为加力方向，反时针转动为减力方向）。

3、调节光路

(1)将光杠杆放置好，两前足尖放在平台槽内，后足尖置于与钢丝固定的圆形托盘上。调节光杠杆平面镜的各倾角螺丝，使平面镜与平台面基本垂直。

(2)放置光杠杆后，调节反射镜的倾角螺丝，使反射镜镜面与光杠杆镜面基本平行。

(3)调节望远镜倾角螺丝，使望远镜基本水平，通过望远镜找到标尺的像；若找不到，应调节光杠杆和反射镜倾角螺丝和望远镜的位置。

（4）调节望远镜的目镜焦距看清叉丝平面的三条准线。调节物镜焦距看清反射回的标尺像。

4、测量

（1）按下拉伸仪的“开/关”键。待显示器出现“0.”后，用液压螺杆加力，显示屏上会出现所施拉力。

（2）为测量数据准确方便，先测量加载过程，将数显拉力从10Kg始，每间隔2Kg记录标尺读数；隔数分钟后，连续减载，每减少2kg观测一次标尺读数，分别读取八组数据，填入记录表格4-1-1中。（注意，由于存在弛豫时间，一定要等数显拉力值完全稳定后才能记录标尺读数）

（3）观测完毕应调节液压调节螺杆旋至最外，使测力指示“0.”附近后，再关掉拉伸仪的“电源”。

（4）测量D,L,b,d值，其中D,L,b只测一次，d用千分尺在金属丝的不同位置测5次，数据记入表格4-1-2中。

5、数据代人计算Y.导出相对标准不确定度传导公式，再求标准不确定度。

1、调节望远镜时，要注意视差的消除，即要求做到眼睛上下移动时，标尺读数相对十字叉丝无相对位移。

2、光杠杆是光学器件，不要用手摸镜面。光杠杆放在支架上必须用细线与支架连结，

以防掉落，打碎镜子。

3、由于钢丝不直或钻头夹具夹得不紧将出现假伸长，为此，必须用力将钻头卡夹紧钢丝。同时，在测量前应将金属丝拉直并施加适当的预拉力。

4、由于钢丝在加外力后，要经过一段时间才能达到稳定的伸长量，这种现象称为滞后效应，这段时间称为驰豫时间。为此每次加力后应等到显示器数据稳定后再进行测读数据。

5、金属丝（钢丝）锈蚀或长期受力产生所谓金属疲劳，将导致应力集中或非弹性形变，因此，当发生钢丝锈蚀或使用2年以上应作更换。