本實(shí)用新型屬于物理儀器領(lǐng)域，具體涉及一種用于固體熱膨脹系數(shù)測(cè)量的裝置。
背景技術(shù)：
固體是自然界物質(zhì)的基本形態(tài)之一，其熱膨脹系數(shù)是固體材料中一個(gè)非常重要的物理參數(shù)。準(zhǔn)確、快速獲得固體材料的熱膨脹系數(shù)，對(duì)于精密機(jī)械設(shè)計(jì)與制作、橋梁與大壩修建等諸多領(lǐng)域具有十分重要意義。通常，測(cè)量固體熱膨脹系數(shù)的方法有多種，如示差法、雙線法、重量溫度計(jì)法等，這些測(cè)量通常存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測(cè)量精度不高、操作不便、或易受環(huán)境溫度變化影響較大等問(wèn)題。因此，探索設(shè)計(jì)一種測(cè)量簡(jiǎn)便，測(cè)量精確高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的測(cè)量方法來(lái)測(cè)量物體的熱膨脹系數(shù)，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)已有方案所存在的突出問(wèn)題，本實(shí)用新型旨在提供一種新型的測(cè)量固體熱膨脹系數(shù)的測(cè)量裝置，該裝置具有測(cè)量簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、測(cè)量精度高、溫度測(cè)量范圍大等優(yōu)勢(shì)，可為溫差變化大的工作環(huán)境中的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制作提供質(zhì)量保障。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案如下：
一種測(cè)量固體熱膨脹系數(shù)的測(cè)量裝置，如圖1所示，具體包括激光光源1、平面鏡2、平面鏡3、分光片4，CCD相機(jī)5、計(jì)算機(jī)6、連接桿7、溫度控制器8、固定擋板9和待測(cè)物體10。所述激光光源1、平面鏡2、平面鏡3、分光片4，CCD相機(jī)5構(gòu)成一個(gè)邁克耳遜干涉儀，平面鏡2和平面鏡3互相垂直，且平面鏡3與連接桿7、待測(cè)物體10連接在一起。待測(cè)物體10置于溫度控制器8上面，當(dāng)溫度控制器8升溫時(shí)待測(cè)物體10發(fā)生膨脹，從而推動(dòng)連接桿7向左移動(dòng)，其平面鏡3也向左發(fā)生相同位移。對(duì)于邁克耳遜干涉儀來(lái)說(shuō)，其干涉條紋發(fā)生變化，通過(guò)干涉條紋的變化可容易計(jì)算待測(cè)物體的膨脹前后的變化長(zhǎng)度。其溫度變化量可直接由溫度控制器8直接讀出，從而容易獲得待測(cè)物體10的熱膨脹系數(shù)。
所述激光光源1為可見光，工作波長(zhǎng)為632.8nm。
所述連接桿7為熱傳導(dǎo)不良導(dǎo)體，且熱膨脹系數(shù)很小。
所述固定擋板9放置在溫度控制器8右側(cè)，且不能移動(dòng)。
所述溫度控制器8固定在光學(xué)平臺(tái)上，不能移動(dòng)。
所述分光片4與平面鏡2成45度角。
所述平面鏡3放置在光學(xué)導(dǎo)軌上，在連接桿7的推動(dòng)下可左右移動(dòng)。
進(jìn)一步，在開始測(cè)量前，調(diào)節(jié)平面鏡2和平面鏡3，使它們互相垂直，且到分光片4的距離接近相等。
本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型提供的是基于邁克爾遜干涉儀來(lái)測(cè)量固體膨脹系數(shù)的裝置，通過(guò)干涉條紋的移動(dòng)量來(lái)測(cè)量固體因受熱膨脹的變化量。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)試簡(jiǎn)便、測(cè)試范圍大和測(cè)量靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)、工程技術(shù)、精密制造與精密測(cè)量等領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景。
附圖說(shuō)明
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
標(biāo)識(shí)說(shuō)明：1-激光光源；2-平面鏡；3-平面鏡；4-分光片；5-CCD相機(jī)；6-計(jì)算機(jī)；7-連接桿；8-溫度控制器；9-固定擋板；10-待測(cè)物體。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但不能限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
如圖1所示，調(diào)節(jié)光路，使激光1發(fā)出的光束射向分光片4，光在分光片4發(fā)生反射和透射，分別射向平面鏡2和平面鏡3，反射后反向傳播，再次通過(guò)分光片后會(huì)合，向下傳播，在CCD相機(jī)5的成像陣列平面產(chǎn)生干涉圓環(huán)，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)6經(jīng)顯示屏可容易觀察到干涉圓環(huán)。接著，調(diào)節(jié)溫度控制器8，使溫度緩慢上升，由T1升高到T2。由于熱傳導(dǎo)，待測(cè)物體10也跟著升溫，從T1上升到T2。在此過(guò)程中，待測(cè)物體10發(fā)生熱膨脹，設(shè)其伸長(zhǎng)量為ΔL。因此，在圖1中，其平面鏡3也相應(yīng)向左移動(dòng)，其移動(dòng)距離等于ΔL。對(duì)于邁克爾遜干涉儀來(lái)說(shuō)，其光程差的改變量為ΔL，所以顯示屏處就會(huì)觀察到干涉圓環(huán)的“冒出”或“淹沒”，設(shè)“冒出”或“淹沒”干涉圓環(huán)數(shù)為N，則可得到ΔL＝N·λ/2。設(shè)待測(cè)物體10的初始長(zhǎng)度為L(zhǎng)，其溫度變化量ΔT＝T2-T1，根據(jù)膨脹系數(shù)的定義，則可容易獲得待測(cè)物體10的熱膨脹系數(shù)，具體為：
α＝ΔL/(L·ΔT)＝Nλ/[2L(T2-T1)]
這里需要指出的是，為避免環(huán)境溫度變化和振動(dòng)的不利影響，該裝置應(yīng)放置在隔振光學(xué)平臺(tái)上，處于恒溫環(huán)境中。
最后應(yīng)說(shuō)明的是，該具體實(shí)施僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不是對(duì)其限制。