专利名称：用于生物条状材料力学性能测试的教学实验设备的制作方法
技术领域：
用于生物条状材料力学性能测试的教学实验设备技术领域[0001]本实用新型涉及力学特性测试技术领域，具体地说，本实用新型涉及一种用于生物条状材料力学性能测试的教学实验设备及生物条状材料力学性能测试方法。
背景技术：
[0002]生物组织材料，如头发丝、蚕丝、蛛丝、肌肉、血管等生物组织材料的力学特性对于研究生物体的正常及病理状态有重要意义。而通过单轴拉伸测试可以获得生物材料全面的力学特性，如应力-应变曲线、断裂强度、断裂能、松弛曲线和蠕变曲线等。[0003]在传统物理实验教学中，用拉伸法测定金属丝的杨氏模量实验是测量金属丝弹性模量的经典实验。此实验利用砝码5 (IKg/个)给试件加载，利用光杠杆原理测定试件的微小形变量，通过数值计算得到金属丝的杨氏模量。

图1(a)是实验装置示意图，如图所示，金属丝I的上端固定于拉伸架6上，下端系有一个环，环上挂着砝码托钩(图中未画出)，金属丝穿过有小孔的圆柱体。实验时应将圆柱体一端的螺旋卡头夹紧，使其能随金属丝的伸缩而上下移动。固定平台3，中间开有一孔，圆柱体可在孔中上下自由移动。带有光学平面镜的光杠杆2下面的薄钢片放在平台的沟槽内，其插杆尖脚放在圆柱体的上端，靠近但不接触金属丝。望远镜8和标尺7是测伸长量AL所用的主要测量装置。当砝码钩上增加(或减少)砝码后，金属丝将伸长(或缩短)AL，光杠杆2的插杆尖脚端也随圆柱体一同下降(或上升)，使杆体在竖直面内转过一角度α，同时平面镜的法线也在竖直面内转过相同角度α。 用望远镜8和标尺7测得标尺读数的变化，即可算出Λ L0[0004]图1 (b)是光杠杆原理示意图。光杠杆是一个带有平面镜M的支架，假设开始时平面镜M的法线Ontl在水平位置，则标尺7上的标度线Iitl发出的光通过平面镜M的反射，进入望远镜，在望远镜中形成Iitl的像而被观察到。当金属丝伸长后，光杠杆的插杆尖端随金属丝下落AL，带动M转一角度α而至Μ’，法线Ontl也转过同一角度α至0叫。根据光的反射定律，从nQ发出的光将反射至n2,且Z Ii0On1= Z Ii1On2= α，由光路的可逆性,从η2发出的光经平面镜反射后进入望远镜而被观察到。当α很小时，从图1 (b)可以看到
权利要求1.一种生物组织条状材料力学性能测试的教学实验设备，其特征在于，包括加载装置、工作台和安装在工作台上的力传感器和CXD测量装置；试件的两端分别连接所述力传感器和所述加载装置；CCD测量装置位置与试件位置匹配以测量试件的形变。
2.根据权利要求1所述的教学实验设备，其特征在于，所述试件的两端分别通过夹具与所述力传感器和所述加载装置连接。
3.根据权利要求2所述的教学实验设备，其特征在于，所述加载装置为步进电机，所述夹具与步进电机的转盘固定相连。
4.根据权利要求1所述的教学实验设备，其特征在于，所述加载装置包括砝码和砝码托盘，所述教学实验设备还包括设置于所述工作台边缘处的定滑轮，所述试件一端通过夹具以搭勾的方式与力传感器相连，另外一端绕过定滑轮通过夹具与所述砝码托盘相连。
5.根据权利要求1所述的教学实验设备，其特征在于，所述教学实验设备还包括ADC信号转换器、数据采集装置和数据显示装置；所述力传感器的信号输出端与ADC信号转换器相连，ADC信号转换器和CCD测量装置的输出端均连接数据采集装置，所述数据采集装置的输出端与数据显示装置连接。
6.根据权利要求1所述的教学实验设备，其特征在于，所述工作台上还设置一个位置可调的用于固定试件一端的固定装置。
专利摘要本实用新型提供一种生物组织条状材料力学性能测试的教学实验设备，其特征在于，包括加载装置、工作台和安装在工作台上的力传感器和CCD测量装置；试件的两端分别连接所述力传感器和所述加载装置；CCD测量装置位置与试件位置匹配以测量试件的形变。本实用新型可以完成生物组织条状材料的应力-应变曲线，松弛曲线、蠕变曲线和断裂强度的测定，并且可明显地演示生物组织条状材料力学性能测试的原理和方法，能更好地满足医用物理学实验对此种材料力学性能测试的教学需求。
文档编号G01N3/28GK202855138SQ20122038037
公开日2013年4月3日 申请日期2012年8月2日 优先权日2012年8月2日
发明者刘志成, 张智河, 刘志翔, 曲典, 张海霞, 严华刚, 李延玲, 吴瑞 申请人:首都医科大学