(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210916333.3 (22)申请日 2022.08.01 (71)申请人 常州丰智测试 科技有限公司 地址 213000 江苏省常州市新北区高新科 技园10号楼东楼四楼 (72)发明人 翦知渐　谢中　周艳明　周厚文　 (74)专利代理 机构 常州智慧腾达专利代理事务 所(普通合伙) 32328 专利代理师 曹军 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种悬臂梁法测杨氏模量的装置和方法 (57)摘要 本发明属于杨氏模量测量技术领域， 具体涉 及一种悬臂梁法测杨氏模量的装置和方法， 所述 装置包括： 底座、 固定在所述底座上的第一支架、 第二支架、 固定件、 从所述固定件一端引出的悬 臂梁、 设置在所述悬臂梁远离所述固定件一端的 第一反射镜和砝码、 设置在所述第一支架顶部的 激光器、 设置在所述第二支架顶部的第二反射 镜、 设置在所述底座处远离所述第一支架一端的 第一标尺和第二标尺、 测量所述第一标尺和所述 第二标尺上光斑位置的采集模块， 所述第一标尺 水平放置， 所述第二标尺竖直放置。 本发明通过 设置第一标尺和第二标尺根据光斑位置进行读 数， 减少了其他的必要测量值， 简化了测量方案 就可计算出杨氏模量， 提高了效率。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115266306 A 2022.11.01 CN 115266306 A 1.一种悬臂梁法测杨氏模量的装置， 其特征在于， 包括： 底座、 固定在所述底座上的第 一支架、 第二支架、 固定件、 从所述固定件一端引出的悬臂梁、 设置在所述悬臂梁远离所述 固定件一端的第一反射镜和砝码、 设置在所述第一支架顶部的激光器、 设置在所述第二支 架顶部的第二反射镜、 设置在所述底座处远离所述第一支架一端的第一标尺和第二标尺、 测量所述第一标尺和所述第二标尺上光斑位置的采集模块， 所述第一标尺水平放置， 所述 第二标尺竖直 放置。 2.根据权利要求1所述的悬臂梁法测 杨氏模量的装置， 其特征在于， 所述底座为长方形 板， 所述底座的上表面靠 近所述第一标尺的一侧开设有滑槽 。 3.根据权利要求2所述的悬臂梁法测 杨氏模量的装置， 其特征在于， 所述第 二标尺竖直 固定在所述底座上。 4.根据权利要求2所述的悬臂梁法测 杨氏模量的装置， 其特征在于， 所述第 二标尺的底 端安装在所述滑槽内。 5.一种悬臂梁法测杨氏模量的方法， 其特征在于， 应用于权利要求1 ‑4中任一所述悬臂 梁法测杨氏模量的装置， 所述方法包括： S1， 测量悬臂梁的一端未加任何负载时， 激光器发射出的光线依次投射到第一反射镜 和第二反射镜上， 然后在依 次在第二标尺和第一标尺上留下光斑， 测得第一标尺上 的第一 读数x0和第二标尺上的第二读数h0； S2， 根据测得第一标尺上的第一读数x0和第二标尺上的第二读数h0， 代入预设的第一夹 角公式； 计算出光线在第二反射镜上形成的反射光线竖直轴线之间构成的锐角， 作为第一 夹角 α； S3， 测量悬臂梁的一端加入砝码质量为P的负载时， 悬臂梁远离固定件的一端向下弯折 的角度为θ， 激光器发射出的光线依次投射到第一反射镜和 第二反射镜上， 然后在依次在第 二标尺和第一标尺上留下光斑， 测得第一标尺上的第三读数x1和第二标尺上的第四读数h1； S4， 根据计算得出的第一夹角 α， 第一标尺 上的第三读数x1和第二标尺 上的第四读数h1， 代入预设的第二夹角公式， 计算出光线在第二反射镜上形成的反射光线与竖直轴线之 间构 成的锐角， 作为第二夹角( α ‑2 θ )； S5， 根据第一夹角α和第二夹角( α ‑2θ )， 代入预设的推导公式， 计算出悬臂梁远离固定 件的一端向下弯折的角度为θ； S6， 根据预设的杨氏模量公式计算得 出该样品的杨氏模量E 。 6.根据权利要求5所述的悬臂梁法测杨氏模量的方法， 其特征在于， S2中， 所述预设的 第一夹角公式为： tanα ＝x0÷h0； 其中， α 为光线在第二反射镜上形成的反射光线竖直轴线之间构成的锐角， x0为第一标 尺上的第一读数， h0为第二标尺上的第二读数。 7.根据权利要求6所述的悬臂梁法测杨氏模量的方法， 其特征在于， S4中， 所述预设的 第二夹角公式为： tan( α‑2 θ )＝x1‑h1； 其中， α 为光线在第二反射镜上形成的反射光线竖直轴线之间构成的锐角， x1为第一标 尺上的第三读数， h1为第二标尺上的第四读数。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115266306 A 28.根据权利要求7所述的悬臂梁法测杨氏模量的方法， 其特征在于， S5中， 所述预设的 推导公式为： 其中， θ为悬臂梁远离固定件的一端向下弯折的角度， x0为第一标尺上的第一读数， h0为 第二标尺上的第二读数， x1为第一标尺上的第三读数， h1为第二标尺上的第四读数。 9.根据权利要求8所述的悬臂梁法测杨氏模量的方法， 其特征在于， S5中， 所述预设的 杨氏模量公式为： 其中， E为样品的杨氏模量， L为悬臂梁加载负载位置到固定件的距离， P为单个砝码的 重量， I为样品的截面惯性矩， K为测量 数据拟合直线的斜率， x0为第一标尺上的第一读数， h0 为第二标尺上的第二读数。 10.一种悬臂梁法测杨氏模量的系统， 其特 征在于， 包括： 砝码采集模块， 用于采集在悬臂梁的一端是否加入负载； 数据采集模块， 当悬臂梁的一端未加任何负载时， 采集第一标尺上的第一读数x0和第二 标尺上的第二读 数h0， 当悬臂梁的一端加入砝码质量为P的负载时， 采集第一标尺上的第三 读数x1和第二标尺上的第四读数h1； 存储模块， 用于存储预设的第 一夹角公式， 预设的第 二夹角公式， 预设的推导公式和预 设的杨氏模量公式； 第一计算模块， 用于将数据采集模块中的第一标尺上的第一读数x0和第二标尺上的第 二读数h0， 代入预设的第一夹角公式， 计算出第一夹角 α， 并发送给第三计算模块； 第二计算模块， 用于将数据采集模块中第一标尺上的第三读数x1和第二标尺上的第四 读数h1， 代入预设的第二夹角公式， 计算出第二夹角( α ‑2 θ )， 并发送给第三计算模块； 第三计算模块， 用于根据第一夹角α和第二夹角( α ‑2θ )， 代入预设的推导公式， 代入预 设的推导公 式， 计算出悬臂梁远离固定件的一端向下弯折的角度为θ， 并发送给第四计算模 块； 第四计算模块， 用于根据预设的杨氏模量公式计算得 出该样品的杨氏模量E； 输出模块， 用于 输出第四计算模块中计算得 出的该样品的杨氏模量E 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115266306 A 3