一種電線電纜線膨脹系數(shù)測量裝置及測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電線電纜線膨脹系數(shù)測量裝置及測量方法，屬于測量【技術(shù)領(lǐng)域】。測量裝置的石英玻璃支架的上板與待測電纜相連，待測電纜下端穿過高低溫箱后與承重物相接，承重物的上端的細(xì)徑部置于下板的通孔內(nèi)，當(dāng)待測電纜經(jīng)受高低溫發(fā)生形變后，將帶動承重物在豎直方向上移動，這個位移變化量可被安裝在支架下板上的位移傳感器探頭探測到。所述位移傳感器探頭將得到的電纜形變數(shù)據(jù)輸送到位移數(shù)據(jù)采集/顯示裝置上顯示。本發(fā)明巧妙地采用電學(xué)非接觸法測量電線電纜在負(fù)重條件下的線膨脹系數(shù)。由于位移傳感器探頭有一定面積，它與被測物體之間是真正意義上的面接觸，它的位移測量具有平均效應(yīng)，可以避免點(diǎn)接觸測量方式存在的位置測量誤差。
【專利說明】一種電線電纜線膨脹系數(shù)測量裝置及測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及線膨脹系數(shù)測量領(lǐng)域，尤其是涉及電線電纜線膨脹系數(shù)測量裝置，屬 于測量【技術(shù)領(lǐng)域】。 技術(shù)背景
[0002] 線膨脹系數(shù)（coefficient of linear expansion 或 linear expansivity)是指物 體由于溫度改變而有的脹縮現(xiàn)象，其變化能力具體是指在等壓（P-定）下，單位溫度變化 所導(dǎo)致的長度或體積變化。線膨脹系數(shù)是表征材料或物體在經(jīng)受溫度變化時，物體發(fā)生變 形的固有屬性。這種固有屬性在工程設(shè)計(jì)、精密制造和焊接加工等領(lǐng)域具有重要參考價值， 因此，對線膨脹系數(shù)的測量是非常重要的。
[0003] 目前，絕大多數(shù)線膨脹系數(shù)測量裝置所針對的測量對象是材料本身而不是結(jié)構(gòu) 件，從而忽略了實(shí)際機(jī)械應(yīng)力對材料或結(jié)構(gòu)件本身線膨脹特性的影響。而對于電線電纜，安 裝使用時，通常要施加一定的機(jī)械應(yīng)力，為測量機(jī)械應(yīng)力狀態(tài)下電線電纜的線膨脹特性電 線電纜線膨脹系數(shù)測量裝置需要配備掛重裝置。
[0004] 現(xiàn)有的線膨脹系數(shù)測量有絕對方法和相對方法兩種。絕對方法是指在試樣上作兩 個標(biāo)記，兩個標(biāo)記間距是待測試樣長度。通過位移傳感器測量兩個標(biāo)記位移，它們的位移 差，即為試樣線膨脹形變量，然而，電線電纜是有機(jī)高分子材料和金屬導(dǎo)體構(gòu)成的復(fù)合體， 僅在電線電纜外表面打標(biāo)記，是無法反映整根電線電纜的線膨脹形變的，另外，由于電線電 纜種類繁多，在不同直徑和材料的電線電纜上打標(biāo)記的可操作性差。相對方法是指試樣一 端固定，另一端為自由端，試樣經(jīng)受高低溫變化時，試樣的線膨脹形變只會在自由端方向發(fā) 展，用位移傳感器測量出自由端位移即是試樣的線膨脹變形。通過對比，相對方法比絕對方 法更具有可操作性。
[0005] -般線膨脹系數(shù)位移測量裝置有兩大類：光學(xué)非接觸式和機(jī)械接觸式，光學(xué)非接 觸式如光杠桿測量法、激光干涉測量法和激光測距法等，機(jī)械接觸式如千分尺和LVDT位移 傳感器頂桿法，其中，光學(xué)非接觸式方法測量對于測量線膨脹系數(shù)具有很高的精度，然而， 光學(xué)測量方法對測試環(huán)境要求較為苛刻。而機(jī)械接觸式的頂桿法雖然應(yīng)用廣泛，但它屬于 接觸式測量，在測量過程中會直接或間接引入頂針的接觸力。電線電纜是一維柔性體，接 觸力可能會導(dǎo)致測試過程中承重物位置不穩(wěn)定，造成位移測量不準(zhǔn)確。而且上述兩種位移 測量裝置都存在一個共同缺陷：光學(xué)測量裝置輸出激光光斑非常小，機(jī)械接觸式頂針也很 細(xì)，光斑或頂針與試樣上的待測點(diǎn)的關(guān)系實(shí)際上是點(diǎn)接觸，由于電線電纜在線膨脹是動態(tài) 過程，光斑或頂針對準(zhǔn)的待測點(diǎn)，在試樣動態(tài)變形過程中，很可能偏離試驗(yàn)前光斑或頂針對 應(yīng)的待測點(diǎn)，這也會造成位移測量不準(zhǔn)確。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電線電纜 線膨脹系數(shù)測量裝置及測量方法，可以實(shí)現(xiàn)對電線電纜在掛重條件下線膨脹系數(shù)的測量， 且測量準(zhǔn)確度高，誤差小。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種電線電纜線膨脹系數(shù)測量裝 置，所述測量裝置包括承重物2、位移傳感器探頭3、石英玻璃支架6、高低溫箱4、位移數(shù)據(jù) 采集/顯示裝置7,所述石英玻璃支架6包括上板61及水平設(shè)置的下板62,所述上板61設(shè) 有用于固定待測電纜的連接部，所述待測電纜上端固定在上板連接部64上，待測電纜下端 穿過高低溫箱4后與承重物2相接，所述承重物2下端為懸掛設(shè)置，其上端為平面，在平面 上設(shè)有細(xì)徑部，該細(xì)徑部置于下板62的一通孔內(nèi)，且細(xì)徑部在下板62的通孔內(nèi)可軸向移 動，所述位移傳感器探頭3安裝在石英玻璃支架下板62上，所述位移傳感器探頭3下表面 與承重物2上表面的位置相對應(yīng)，且位移傳感器探頭3與承重物2上表面之間存在一間隙， 該間隙距離在位移傳感器探頭3的測量量程范圍內(nèi)，所述位移傳感器探頭3將得到的末端 信號電纜位移數(shù)據(jù)輸送到位移數(shù)據(jù)采集/顯示裝置7上顯示。
[0008] 進(jìn)一步地，所述上板連接部64為一通孔，該通孔與下板62容置承重物2細(xì)徑部的 通孔位置垂直相對。
[0009] 進(jìn)一步地，所述下板62置于基座1上，且一端伸出基座1，所述下板62的通孔位于 伸出部分，所述基座1下面設(shè)有水平調(diào)節(jié)件。
[0010] 進(jìn)一步地，所述位移傳感器探頭3為渦電流傳感器或電容式位移傳感器探頭。
[0011] 進(jìn)一步地，所述下板62還設(shè)有一安裝孔，所述位移傳感器探頭3固定在該安裝孔 內(nèi)，位移傳感器探頭3下部伸出安裝孔，并與承重物2上表面的垂直相對。
[0012] 進(jìn)一步地，所述承重物2為破碼。
[0013] 進(jìn)一步地，所述石英玻璃支架6的上板61和下板62之間通過石英玻璃連桿相連。
[0014] 進(jìn)一步地，所述石英玻璃支架6為工字型結(jié)構(gòu)，所述連桿由三根圓棒組成，該三根 圓棒與上板61和下板62焊接成一體。
[0015] 一種電線電纜線膨脹系數(shù)測量方法：
[0016] 將石英玻璃支架6下板62水平放置并固定在基座1上，然后，調(diào)節(jié)基座1水平；將 承重物2的細(xì)徑部固定在待測電纜一端，另一端穿過放置在基座1上的高低溫箱4,懸掛于 石英玻璃支架6的上板61的通孔上，承重物2的細(xì)徑部穿過下板62的通孔，承重物2的細(xì) 徑部可以沿著通孔軸向滑動，即承重物2可以隨電纜上下移動；
[0017] 待測電纜放置在高低溫箱4中的一段長度為L，設(shè)置程序控溫，使高低溫箱4從 室溫升至高溫點(diǎn)?\，然后，降到低溫點(diǎn)T 2。在溫度變化過程中，待測電纜發(fā)生變形，位移傳 感器探頭3通過測量承重物2上表面位置的變化得到電纜的線脹冷縮形變量，位移數(shù)據(jù) 采集/顯示裝置7可實(shí)時顯示該形變量AL ;根據(jù)以下公式可計(jì)算電線電纜線膨脹系數(shù)

【權(quán)利要求】
1. 一種電線電纜線膨脹系數(shù)測量裝置，其特征在于：所述測量裝置包括承重物（2)、位 移傳感器探頭（3)、石英玻璃支架（6)、高低溫箱（4)、位移數(shù)據(jù)采集/顯示裝置（7)，所述 石英玻璃支架（6)包括上板￠1)及水平設(shè)置的下板￠2)，所述上板￠1)設(shè)有用于固定待 測電纜的連接部￠4)，所述待測電纜上端固定在上板連接部￠4)，待測電纜下端穿過高低 溫箱（4)后與承重物（2)相接，所述承重物（2)下端為懸掛設(shè)置，其上端為平面，在平面上 設(shè)有細(xì)徑部，該細(xì)徑部置于下板（62)的一通孔內(nèi)，且細(xì)徑部在下板（62)的通孔內(nèi)可軸向移 動，所述位移傳感器探頭（3)安裝在石英玻璃支架（6)下板￠2)上，所述位移傳感器探頭 (3) 下表面與承重物（2)上表面的位置相對應(yīng)，且位移傳感器探頭（3)與承重物（2)上表面 之間存在一間隙，該間隙距離在位移傳感器探頭（3)的測量量程范圍內(nèi)，所述位移傳感器 探頭（3)將得到的末端信號電纜位移數(shù)據(jù)輸送到位移數(shù)據(jù)采集/顯示裝置（7)上顯示。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電線電纜線膨脹系數(shù)測量裝置，其特征在于：所述上板連接 部（64)為一通孔，該通孔與下板（62)容置承重物細(xì)徑部的通孔位置垂直相對。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電線電纜線膨脹系數(shù)測量裝置，其特征在于：所述下板 (62)置于基座⑴上，且一端伸出基座（1)，所述下板（62)的通孔位于伸出部分，所述基座 (1)下面設(shè)有水平調(diào)節(jié)件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電線電纜線膨脹系數(shù)測量裝置，其特征在于：所述位移傳感 器探頭（3)為渦電流傳感器或電容式位移傳感器探頭。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電線電纜線膨脹系數(shù)測量裝置，其特征在于：所述下板（62) 還設(shè)有一安裝孔，所述位移傳感器探頭（3)固定在該安裝孔內(nèi)，位移傳感器探頭（3)下部伸 出安裝孔，并與承重物（2)上表面的垂直相對。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電線電纜線膨脹系數(shù)測量裝置，其特征在于：所述承重物（2) 為石去碼。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電線電纜線膨脹系數(shù)測量裝置，其特征在于：所述石英玻璃 支架（6)的上板（61)和下板（62)之間通過石英玻璃連桿相連。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電線電纜線膨脹系數(shù)測量裝置，其特征在于：所述石英玻璃 支架（6)為工字型結(jié)構(gòu)，所述連桿由三根圓棒組成，該三根圓棒與上板￠1)和下板￠2)焊 接成一體。
9. 一種電線電纜線膨脹系數(shù)測量方法，其特征在于：所述方法包含以下步驟： 步驟1 :提供如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的電線電纜線膨脹系數(shù)測量裝置； 步驟2 :將石英玻璃支架（6)下板￠2)水平放置并固定在基座（1)上，然后，調(diào)節(jié)基座 (1)水平；將承重物（2)的細(xì)徑部固定在待測電纜一端，另一端穿過放置在基座（1)上的高 低溫箱（4)，懸掛于石英玻璃支架（6)的上板（61)的通孔上，承重物（2)的細(xì)徑部穿過下板 (62)的通孔，承重物 (2)的細(xì)徑部可以沿著通孔軸向滑動，即承重物（2)可以隨電纜上下移動； 步驟3:待測電纜放置在高低溫箱（4)中的一段長度為L，設(shè)置程序控溫，使高低溫箱 (4) 從室溫升至高溫點(diǎn)?\，然后，降到低溫點(diǎn)T2。在溫度變化過程中，待測電纜發(fā)生變形，位 移傳感器探頭（3)通過測量承重物（2)上表面位置的變化得到電纜的線脹冷縮形變量，位 移數(shù)據(jù)采集/顯示裝置（7)可實(shí)時顯示該形變量Λ L;根據(jù)以下公式可計(jì)算電線電纜線膨 脹系數(shù)k
【文檔編號】G01N25/16GK104155333SQ201410310182
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】宋旭鵬, 閔峻 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第二十三研究所