專利名稱:霍爾膨脹儀的制作方法
本發(fā)明為一種依靠電磁轉(zhuǎn)換原理制成的測(cè)量材料膨脹特性的儀器。
眾所周知，利用電磁轉(zhuǎn)換的方法制成的膨脹儀早已問世，例如差動(dòng)變壓器式膨脹儀就是一例。然而這類儀器的精度通常不高，一般在10－4／C左右，這已經(jīng)不能滿足對(duì)于材料精密測(cè)量的要求；若使其精度進(jìn)一步提高，則要有許多補(bǔ)救措施作保證，結(jié)果變得復(fù)雜化，操作起來也不方便。目前普遍使用的高精度膨脹儀一般都是依近代先進(jìn)技術(shù)如“激光”、“電子衍射”等制成，一般可達(dá)10－6－10－7／℃的精度，可帶之而來的是儀器制造成本成幾倍至幾十倍的增長；測(cè)量時(shí)間長；對(duì)于試樣的形狀要求的比較嚴(yán)格，這是目前已有技術(shù)中普遍存在的又一缺點(diǎn)，例如用激光式膨脹儀或電子衍射式膨脹儀進(jìn)行測(cè)量，則要將試樣加工成直徑為10毫米、長為100毫米的管狀體；對(duì)于某些材料來說，是不易作到。有些儀器測(cè)量一個(gè)試樣的膨脹度需要幾天的時(shí)間，費(fèi)時(shí)過長。
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)并制造出一種造價(jià)低，精度高、操作簡便的新型膨脹儀。經(jīng)反復(fù)構(gòu)思多次實(shí)驗(yàn)已得到能夠滿足上述發(fā)明目的儀器——霍爾膨脹儀。
霍爾膨脹儀仍依靠電磁轉(zhuǎn)換原理制成，其特征在于儀器的檢測(cè)系統(tǒng)是由裝有霍爾元件的固定裝置，可在一維方向自由滑動(dòng)的膨脹傳動(dòng)裝置以及熱屏蔽裝置等三部分構(gòu)成。附圖是該儀器檢測(cè)部分的結(jié)構(gòu)示意圖及A－A剖面圖。其各組成部件分別為螺栓1、螺母2、軸承3、橫梁4、上滑塊5、立梁6、熱屏蔽7、外殼8、霍爾元件9、磁鐵10、下滑塊11、外殼固定螺釘12、底板13、支撐柱14、導(dǎo)桿15。
前面所說的裝有霍爾元件的固定裝置指的是由霍爾元件9、上滑塊5、螺栓1、螺母2、立梁6、軸承3和橫梁4組成的結(jié)構(gòu)，各部件間是這樣配合的霍爾元件固定在上滑塊上，上滑塊與螺栓相固接，螺栓通過螺母將其固定在支架上。支架指的是橫梁和立梁。其中，支架的立梁與橫梁相固結(jié)，立梁上設(shè)有導(dǎo)軌，橫梁上邊有軸承，軸承裝在橫梁的中間，軸承的外套與橫梁相固結(jié)，螺栓從軸承中間通過，通過螺母將其固定在軸承的內(nèi)套上。由“固定部分”的上述結(jié)構(gòu)可知，這里的“固定”僅對(duì)于支架、軸承等而言是固定的，而對(duì)于上滑塊及螺栓而言的固定是相對(duì)的。因?yàn)槁菟捌溥B接部分是可調(diào)的。為了適應(yīng)試樣長度不同等要求，可以轉(zhuǎn)動(dòng)螺母，使之通過上滑塊將霍爾元件升高或者降低，以保證在測(cè)量時(shí)霍爾元件與磁鐵之間仍然保持最佳距離，維持最高的靈敏度。軸承是為了降低摩擦，實(shí)現(xiàn)螺母對(duì)螺栓的調(diào)節(jié)功能設(shè)置的。螺母和軸承內(nèi)套相固定。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)螺母時(shí)，軸承內(nèi)套和螺母一起轉(zhuǎn)動(dòng)，而軸承外套和橫梁之間一直相對(duì)靜止。
前面所說的可在一維方向自由滑動(dòng)的膨脹傳動(dòng)裝置指的是由磁鐵10、下滑塊11和導(dǎo)桿15組成的結(jié)構(gòu)。其中磁鐵固定在下滑塊上，下滑塊與導(dǎo)桿相固結(jié)，導(dǎo)桿從底板中間穿過，通過石英桿與試樣相接觸。
為了保證檢測(cè)部分所獲得的信號(hào)具有足夠的精度，要求霍爾元件和磁鐵間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)只能允許一個(gè)自由度，即兩者間的距離只能嚴(yán)格地在一維方向上發(fā)生變化。上下兩滑塊在導(dǎo)軌上的滑動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)上述要求。為了保證儀器的精度要求，導(dǎo)軌與滑塊間特別是導(dǎo)軌與下滑塊間的配合要特別好，一方面要緊密以保證其一維性，另一方面又要盡量減少摩擦以降低試樣膨脹時(shí)所受到的摩擦力的影響。
檢測(cè)系統(tǒng)的熱屏蔽裝置應(yīng)能將整個(gè)固定裝置和滑動(dòng)裝置都罩起來。和底板構(gòu)成一封閉系統(tǒng)。其材料可以采用杜瓦瓶(保溫瓶膽)，也可以是其它的絕熱材料。因?yàn)闄z測(cè)系統(tǒng)的材料也將受到溫度的影響而發(fā)生熱膨脹現(xiàn)象，可能產(chǎn)生測(cè)量誤差。安裝熱屏蔽的目的就在于盡量使檢測(cè)系統(tǒng)處于絕熱封閉狀態(tài)，免受環(huán)境因素的影響。
用上述方法實(shí)現(xiàn)的膨脹儀，其原理是當(dāng)試樣因溫度變化而發(fā)生線性膨脹或收縮時(shí)，通過導(dǎo)桿15傳感，帶動(dòng)下滑塊11，使下滑塊11上的磁鐵10與上滑塊5上的霍爾元件9的相對(duì)位置發(fā)生變化，從而使得霍爾元件的霍爾電壓亦發(fā)生變化，測(cè)量出這個(gè)變化值，并加以處理與顯示，即可達(dá)到測(cè)量材料膨脹特性的目的。
本項(xiàng)發(fā)明已實(shí)施，所做出的霍爾膨脹儀的結(jié)構(gòu)和附圖基本相向。儀器中試樣的放置無特征之處，操作方法亦無需特殊之規(guī)定。試制出的霍爾膨脹儀的精度為10－7－10－9／℃，價(jià)格在4－5千元人民幣／臺(tái)，測(cè)試一次的時(shí)間約為3－5小時(shí)，對(duì)于試樣形狀的限制不大，若棒狀試樣，其直徑3－5毫米，長50毫米即可；帶狀、絲狀或萬、扁、圓型都行。
權(quán)利要求
1.一種依靠電磁轉(zhuǎn)換原理制成的膨脹儀，其特征在于膨脹儀的檢測(cè)系統(tǒng)是由霍爾元件、磁鐵、上滑塊、下滑塊、螺栓與螺母、軸承、支架、導(dǎo)桿、熱屏蔽裝置、底板等構(gòu)成，其中霍爾元件固定在上滑塊上，上滑塊與螺栓相固結(jié)，軸承的外套固結(jié)在支架的橫梁中央，和上滑塊相固結(jié)螺栓在軸承中穿過，并通過螺母將其固定在軸承的內(nèi)套上，支架兩立梁上留有供上、下兩滑塊在其上面自由滑動(dòng)的導(dǎo)軌，磁鐵固定在下滑塊上，與下滑塊相固結(jié)的導(dǎo)桿從底板中穿過，熱屏蔽裝置與底板構(gòu)成一封閉系統(tǒng)。
專利摘要
一種依靠電磁轉(zhuǎn)換原理測(cè)量材料伸長度的膨脹儀。該儀器的檢測(cè)系統(tǒng)是由裝有霍爾元件的固定裝置、裝有磁鐵并可在一維方向自由滑動(dòng)的膨脹傳動(dòng)裝置以及熱屏蔽裝置等部分構(gòu)成，儀器精度可達(dá)10
文檔編號(hào)G01B7/16GK87200404SQ87200404
公開日1988年2月24日 申請(qǐng)日期1987年1月14日
發(fā)明者劉德濱, 劉慶國 申請(qǐng)人:東北工學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan