專利名稱：多功能葛氏擺的制作方法
技術領域：
本實用新型屬物理測試儀器范疇，具體的說，是一種測量材料馳豫參數用的倒掛式葛氏擺。
自從葛庭燧教授一九四七年創(chuàng)制第一臺扭擺內耗儀以來，內耗研究得到了迅速的發(fā)展，各種改進新型也相繼出現，其中主要有倒擺型、變頻型等。本實用新型屬于新型倒擺，它的測量頻率范圍、試樣的形狀及扭轉形變的方法及光杠桿測量等，均遵從葛氏擺的基本原理。
然而隨著某些特殊材料(如磁性、超導、陶瓷材料)研究的進展，當其用內耗來做分析手段時，對儀器就提出了更高的要求。為此本裝置首先著眼于制造一個真空、磁場、溫度場的特殊物理環(huán)境，再在這個環(huán)境中設置倒扭擺裝置，并針對研究中的特殊需要建立一些輔助機構。當更換適當的零部件時，可測量電阻或示差熱電勢，這就比通常扭擺僅能測出材料的弛豫參數增加了功能。
基于上述的發(fā)明思想，現設計出了多功能葛氏擺，且已在實驗室中實施，現結合樣機進行進一步說明附

圖1表示出該儀器的外觀——塔式分層結構，它由真空系統、減振底座和升降機構三部分組成，結合附圖1詳述如下01是保護罩，由輕金屬或金屬網制成；02是玻璃鐘罩，選用球形封頭和園柱外形是為其能夠承受較大的大氣壓力；03是密封膠圈，它起鐘罩和底板(04)間的密封作用；05也是真空橡皮圈，它位于主連接腔06和底板之間；07為四個電鍍支柱，起支撐底板(04)的作用；08為主觀察窗，由光學玻璃和法蘭組成，玻璃的兩面均用橡皮圈密封，這樣既能保護玻璃受壓不碎又能起密封作用；09為特制的密封絕緣引線口，由陶瓷與可閥合金構成；010為下工作管和法蘭盤，是用氬弧焊結成一體的；011為水冷套，冷卻工作管的上部，保護工作管以上部件。工作管由奧氏體耐熱不銹鋼制成；012為支桿，用螺母把支桿和中底板013緊固在一起；014是水平調節(jié)的螺母，它是焊在中底板013上的；015為調節(jié)螺桿，是用來調節(jié)中底板水平的；016為裝飾臺面；017為有球形凹面的承受座，下端埋在厚橡皮墊019內，這樣，中底板以上部件就和底座成了一個隔離體。020是減振砂，裝在底座管032內。021是軸承固定套，它是焊在底座的框架上。022是軸承；023是主傳動桿，上有梯形螺紋；024是線圈繞組，由五組餅形成圈組成；025是傳動螺母；026是托盤，能承受150公斤以下重物；027是加固板；028是升降電機，通過蝸桿、蝸輪(029)使主傳動桿轉動；030是支架，031是蓋板；033是下軸承套，內設軸承(034)，緊固帽(035)將軸承套固定在底座槽鋼(036)上，用同樣的方式，導向桿(039)通過軸套(038)和緊固帽(037)，固定在另一槽鋼上。
141～145組成導向套，保證磁場線圈平穩(wěn)準確的套在工作管上。其中141為園環(huán)形外套，在外套內均布三個軸承支桿(142)，支桿上固定三個軸承(143)，軸承的外園與導向桿相切。144是三個調整螺栓，用來調整軸承與導向桿間的間隙，145是油道。140為擴散泵，它上端與真空管道146相連，另一端與機械泵相連。所用機械泵的容量與擴散泵(JK100型)相匹配。真空管道的直徑必須大于工作管的直徑，以提高導通系數，并且在空間允許的條件下盡量縮短管路長度。147為支架座，它與管路支桿(149)及弧形承受套(150)起管路的支撐作用，148為波紋管、真空管路(151、146)有這一軟連接，才能保證其它的剛性密封。
附圖2是儀器的內部結構示意圖。
其核心部分為敷設在滑輪(053、054)槽溝上的吊絲，吊絲與滑輪相切后向下通過四瓣夾頭(074)與一個園柱形的，側面大部份被挖空的阻尼籠(072)相接，073為帶有錐度的螺帽用于夾緊和松開吊絲，070是阻尼籠的下丁字桿，它在阻尼籠內的部份是個厚園片，從園片的中心伸出一柱桿是由一根園棒料車削制成的；以保證其旋轉時的對稱性。下丁字桿的下端與中心十字架(069)相連接。071是阻尼杯，呈杯形，內裝阻尼油，油浸沒阻尼籠中的上丁字桿的中心軸一部份，起阻尼作用，阻尼杯座落在由罩內支桿(062)伸出的，可作伸縮調解的一小平臺上。阻尼杯下的園形小平臺同罩內支桿(062)的連接是通過一細條桿穿過阻尼籠的挖空部份完成的。這樣阻尼杯就座在與罩內支桿相連接固定的一個平臺上，樣品扭振時它是不動的。069是中心十字架，它的水平方向與兩個上有琺碼的橫擺桿(086)相連，中心十字架下端與橫擺桿相垂直地連接著傳動桿，傳動桿插入中心十字架內，然后用螺釘緊固，傳動桿的下端已進入加熱爐(079)的恒溫段，通過夾頭與試樣(080)相接。試樣的下端通過同樣的夾頭固定在加熱爐的內管上。吊絲通過滑輪后，與平衡錘(060)相接。其連接的方式同樣是用四瓣夾緊卡頭完成的。平衡錘的重量與從另一端的滑輪向下所有零部件總重相等。088是擺的扭振激發(fā)器，它由兩對亥姆霍茲(Helmholtz)線圈組成。078是防止加熱爐輻射損失的反射筒。077是外水冷套，用軟膠管與水的循環(huán)系統相連。058是有中心孔的螺帽，把橫臺板(059)與罩內支桿(062)緊固在一起。065是底座套，它固定在底板(04)上，套內緊固著罩內支桿(062)。夾緊裝置是由外套(063)，三個緊抱爪(066)，小園柱(067)及逼近板(068)組成。逼近板上設有漸近的曲線槽，小園柱沿著曲線槽滑動、旋轉外套(063)使小園柱沿著曲線移動，于是三個與小園柱焊在一起的抱緊爪向內收縮或向外松開。達到在更換樣品時，保護上部中心系統不動，免受操作影響。
為了更確切的描述本新型的主要特征以及所帶來的優(yōu)點下面進一步詳細地逐項描述如下1、起吊絲支點作用的定滑輪(053、054)固定在一個下端有燕尾的滑輪架上(055)，附圖3是這個帶燕尾的滑輪架的三面視圖。下面附圖4是中層滑動底座的三視圖。它與滑輪架滑動配合。中層滑動底座上設有燕尾槽及與該槽垂直正交的另一燕尾。附圖5是下層燕尾槽的三面視圖；中層滑動底座的燕尾與下層燕尾槽滑動配合。這樣，由滑輪架、中層滑動底座及下層燕尾槽疊落在一起構成了水平正交的雙向燕尾滑動機構，兩層燕尾滑動方式完全相同(但滑動方向互相垂直)，均使用滾花手柄(057)帶動旋轉螺桿(056)旋轉，推動燕尾前進，同時壓縮了一彈簧孔內的彈簧，返回時是靠彈簧的回彈力迫使燕尾滑動。有了這一機構，在裝樣后，吊絲的支點在其所在平面上兩度可微調，便于對中。
2、引出樣品扭振信號的觀察窗(08)及內部的小反射鏡(075)分別設置在鐘罩下方的正方體的連接腔內、外，而不象通常倒擺設在鐘罩內、外。由于連接腔的體積比鐘罩小，從而縮短了小鏡到窗口玻璃的距離，提高了扭轉角度的量程范圍。
3、增設了撥碼機構，該機構可使琺碼在橫擺桿上對稱的移動，甚至在需要時，可撥落大部分琺碼，也即改變了整個系統的轉動慣量。從而達到改變頻率的目的。該機構簡單，僅由微可逆電機(081)、左右旋轉螺桿(082)，螺桿軸套、方管外殼、螺母滑塊、撥叉、支架等零部件組成。附圖6是方管外殼結構示意圖；附圖7是螺桿軸套結構示意圖；附圖8是電機固定架；附圖9是左右旋螺桿的結構示意圖；附圖10是螺母滑塊結構示意圖；附圖11是撥叉的結構示意圖。如附圖所示兩個螺母滑塊分別有左右旋的內螺紋，對稱安裝在一根有以中心為界的左右旋螺紋的螺桿上(見附圖9)。以此稱其為左右旋螺桿(082)。這根左右旋螺桿的兩端與其軸套(附圖7)動配合，螺桿軸套固定在方管外殼的兩端，方管外殼的橫斷面為形(附圖6)，方管外殼的側面開槽，由槽口處引出固定在螺母滑塊上的撥叉(083)，螺母滑塊(附圖10)與方管外殼的內口滑動配合，微可逆電機主軸與左右旋螺桿相聯接，并通過電機固定架(附圖8)固定在方管外殼上。撥叉(083)的下端開叉，琺碼置于撥叉中間，方管外殼固定在一支架上，支架固定在轉盤上。有了這一機構給不破壞真空測量樣品“激活能”值帶來便利條件。
4、增設了激發(fā)器位置調整裝置，激發(fā)器(088)由亥姆霍茲線圈組成，四個這樣的線圈繞組，兩兩相對，其間隙是一定的，為橫擺桿的扭振幅值的最大限度，當橫擺桿(086)不是位于兩線圈中央時，扭擺的振幅的最大可能將縮小。偏離中心越多，振幅范圍越小，而且事實上在樣品被加熱時，由于溫度的改變，會使橫擺桿離開了原來的平衡位置，產生所謂“零點飄移”現象(樣品降溫時情況相反)。為了克服橫擺桿相對于亥姆霍茲線圈中心位置的偏離，本實用新型將激發(fā)器(088)不象通常那樣固定在底板上，而是固定在一轉盤(064)上，轉盤為一厚圓盤，它鑲嵌在一軸承(089)的外套上，軸承的內套固定在一圓管(090)上，圓管的軸線與擺體的中心重合，圓管的下端與底板(04)的中心孔靜配合。轉盤的外緣有橡膠套，以增加它和微可逆電機軸間的摩擦，由摩擦傳動微可逆電機帶動轉盤轉動。這樣就可在真空室外，隨時調整橫擺桿與激發(fā)器的位置。
5、增設了五組磁場線圈繞組(024)，它可在緊靠樣品室的外圍空間上下滑動，線圈繞組放在一個升降機構的托盤(026)上，升降機構由托盤(026)、主傳動桿(023)、導向桿(039)、滑輪(029)、傳動螺母(025)、導向套(141～145)等組成。托盤的兩端分別固定在導向套和傳動螺母上，導向套穿在導向桿上并與其滑轉配合，傳動螺母和主傳動桿相配合，導向桿上下兩端通過軸承固定在支架的兩槽鋼上。傳動螺母通過蝸輪、蝸桿和升降電機相連接。
有了升降磁場線圈繞組，可對磁磁樣品施加飽和磁場，從而固定了樣品內的磁疇，這就消除了由磁疇引起的“背景損耗”，減少了內耗測量的背景。同時在另一方面，可以用磁場強度、頻率等為自變量，仍以內耗等弛豫參量為變量進行磁弛豫的研究。
權利要求1.一種測量材料弛豫參數用的倒掛式葛氏擺，主要是由起支點作用的定滑輪、吊絲、阻尼器橫擺桿、琺碼、傳動桿、加熱爐、樣品夾頭、反應樣品振動的小反射鏡及觀察窗等零部件構成。其特征是(1)起吊絲支點作用的定滑輪固定在水平正交的雙向燕尾滑動機構上；(2)反應樣品扭振信號的小反射鏡以及引出的觀察窗設在鐘罩下方的連接腔上；(3)撥碼機構由微可逆電機、左右旋螺桿、螺桿軸套、方管外殼、螺母滑塊、撥叉、支架等零部件組成，兩個螺母滑塊分別有左右旋的內螺紋，對稱安裝在一根有以中心為界的左、右旋螺紋的螺桿上，這根左右旋螺桿的兩端與其軸套動配合，螺桿軸套固定在橫斷面為形的方管外殼的兩端，方管外殼的側面開槽，由槽口處引出固定在螺母滑塊上的撥叉，螺母滑塊與方管外殼的內口滑動配合，微電機主軸與螺桿相聯，微電機通過支架固定在方管外殼上，撥叉下端開叉，琺碼置于撥叉下端的開叉中間，方管外殼固定在一支架上，支架固定在轉盤上，(4)激發(fā)器固定在一轉盤上，轉盤鑲嵌固定在一軸承外套上，該軸承內套固定在與底板中心孔靜配合的圓管上，轉盤通過傳動裝置與微電機相連；(5)一磁場線圈繞組放置于樣品室外圍下方的托盤上，托盤的兩端分別固定在導向套和傳動螺母上，導向套穿在導向桿上并與其滑動配合，傳動螺母與主傳動桿相配合，導向桿上、下兩端分別固定在支架的兩槽鋼上，主傳動桿上、下兩端通過軸承固定在支架的兩槽鋼上，傳動螺母通過渦輪渦桿和升降電機相聯接。
2.根據權利要求1所說的倒掛式葛式擺，其特征在于葛氏擺中所使用的磁場線圈繞組共有4～5組。
專利摘要本實用新型所提供的“多功能葛氏擺”，它屬物理測試儀器范疇，具體的說，是一種測量材料弛豫參數用的倒掛式葛氏擺。主要特征是增設了支點對中裝置、自動撥碼機構、激發(fā)器位置調整裝置等。具有測量材料的內耗、電阻、差熱電勢多種功能，本儀器制造了一個具有真空、磁場及可控溫度的特殊物理環(huán)境，還能夠用于真空及磁場熱處理或深冷處理。
文檔編號G01N19/00GK2041815SQ88216789
公開日1989年7月26日 申請日期1988年8月18日 優(yōu)先權日1988年8月18日
發(fā)明者耿殿奇, 魏海榮, 汪進 申請人:東北工學院