基于邁克爾遜干涉法的金屬線脹系數測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種金屬線脹系數測量裝置，涉及到光學、電子和物理領域。本發(fā)明主要由邁克爾遜干涉儀平臺（1）加熱槽（2）金屬棒（3）位移石英棒（4）固定石英棒（5）固定端子（6）槽內載棒臺（7）加熱絲（8）溫控儀（9）溫度傳感器（10）干涉儀動鏡（11）干涉儀光屏（12）He-Ne激光器（13）加熱絲電源（14）電阻旋鈕（15）甲基硅油（16）共同組成加熱控制系統和光學系統。它利用光學干涉的方法大幅度提高了測量金屬長度變化時的精度。對其它關鍵部件的整體優(yōu)化，提高了裝置的安全和可靠性，并使得操作更為簡單，測量更為快速。本發(fā)明適用于金屬線脹系數測量和微小長度變化測量。
【專利說明】基于邁克爾遜干涉法的金屬線脹系數測量裝置

【技術領域】
[0001]該發(fā)明涉及到機械、電子、物理等領域。特別是光學原理在測量時提高精度的應用。

【背景技術】
[0002]傳統測量金屬線脹系數的方法有光杠桿法、激光杠桿法、螺旋測微法等。各種方法在加熱方式上都為電阻絲接觸式加熱，都或多或少存在著操作不便，受外界影響大等缺陷。本裝置基于的邁克爾遜干涉原理測量金屬線脹系數的方法通過制作合理的加熱裝置，采用油浴非接觸的電加熱方法，油浴能夠使得熱量均勻持續(xù)地傳遞到金屬棒上，避免了金屬棒溫度不均影響測量精度的情況，12V直流加熱絲電源(14)，小功率5W電阻絲(7)的使用使得本裝置安全性極高，可以作為大學物理實驗的教學儀器。測量時再利用電子溫度傳感器進行加熱控制以及熱量補償，使得加熱系統可靠性更加得到提高。


【發(fā)明內容】

[0003]在邁克爾遜干涉儀平臺(I)上放置加熱槽(2)固定端子(6)和干涉儀動鏡(11)；在加熱槽(2)的開孔插入一根固定石英棒(5)抵著固定端子(6),在另一個開孔插入位移石英棒(4)抵著干涉儀動鏡(11);加熱槽(2)內部放入槽內載棒臺(7)，槽內載棒臺(7)下部鋪設加熱絲(8)，將金屬棒(3)放到槽內載棒臺(7)上，兩根石英棒抵好；溫控儀(9)連接好加熱絲電源(14)加熱絲(7)電阻旋鈕(15)，并連接溫度傳感器(10)，將溫度傳感器(10)置于加熱槽(2)中；調節(jié)好He-Ne激光器(13)與邁克爾遜干涉儀平臺(I)的光路，使干涉儀光屏(12)上出現光環(huán)。灌注甲基硅油(16)于加熱槽(2)使浸沒過金屬棒(3)，打開溫控儀
(9)調節(jié)需要到的溫度，打開加熱絲電源(14)就可以通電加熱使金屬棒(3)升溫而伸長，在這個過程中，對槽內載棒臺的(7)要求是整個加熱過程中幾乎不產生熱脹，避免對金屬棒
[3]線脹量影響，同時隔絕熱源，S卩加熱絲(8)對金屬棒(3)的直接熱量傳遞，而使其完全由
(15)甲基硅油均勻地傳熱。在加工上，槽內載棒臺(7)還需要有較好的硬度以及塑性，該發(fā)明的完全地滿足了我們的需求，具有密度大，耐磨損，易加工，熱脹系數小等優(yōu)點。
[0004]在一般的金屬線脹系數測量儀器中，都是采用一些保溫措施，使得到達指定溫度的金屬棒溫度下降的盡可能緩慢來進行測量，而該發(fā)明采用電子溫控儀(9)自動控制加熱絲(7)電路，來補償熱量流失，使得裝置可以不需要任何保溫措施。到達指定溫度后還可以自動報警，限制溫度漂移在0.25攝氏度內，操作方便，便于自動測量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1為加熱部分結構示意圖；圖中標號2為加熱槽、3金屬棒、4位移石英棒、5固定石英棒、7槽內載棒臺、11干涉儀動鏡。

【具體實施方式】
[0006]該發(fā)明由邁克爾遜干涉儀平臺(I)加熱槽(2)金屬棒(3)位移石英棒(4)固定石英棒(5 )固定端子(6 )槽內載棒臺(7 )加熱絲(8 )溫控儀(9 )溫度傳感器(10 )干涉儀動鏡(11)干涉儀光屏(12) He-Ne激光器(13)加熱絲電源(14)電阻旋鈕(15)甲基硅油(16)。共同組成加熱及控制系統、光學系統。打開溫控儀(8)以及加熱絲電源(13)，金屬棒(2)被加熱后微小的長度變化通過位移石英棒(3)被傳遞到干涉儀動鏡(10)上，再由干涉原理在干涉儀光屏(11)上顯示出光環(huán)，以光環(huán)縮進冒出的形式體現出長度變化，每一個光環(huán)的縮進冒出代表半個波長(約0.3 μ m)，即可計算出位移變化總量。在測量過程中還可以通過電阻旋鈕(15)調節(jié)溫度變化快慢，進而控制光環(huán)變化速度，便于測量者計數。
【權利要求】
1.基于邁克爾遜干涉法的金屬線脹系數測量裝置；由邁克爾遜干涉儀平臺(I)加熱槽(2)金屬棒(3)位移石英棒(4)固定石英棒(5)固定端子(6)槽內載棒臺(7)加熱絲(8)溫控儀(9 )溫度傳感器(10 )干涉儀動鏡(11)干涉儀光屏(12 ) He-Ne激光器(13 )加熱絲電源(14)電阻旋鈕(15)甲基硅油(16)組成；在邁克爾遜干涉儀平臺(I)上放置加熱槽(2)固定端子(6)和干涉儀動鏡(11);在加熱槽(2)的開孔插入一根固定石英棒(5)抵著固定端子(6)，在另一個開孔插入位移石英棒(4)抵著干涉儀動鏡(11);加熱槽(2)內部放入槽內載棒臺(7),槽內載棒臺(7)下部鋪設加熱絲(8),將金屬棒(3)放到槽內載棒臺(7)上,兩根石英棒抵好；溫控儀(9)連接好加熱絲電源(14)加熱絲(7)電阻旋鈕(15)，并連接溫度傳感器(10)，將溫度傳感器(10)置于加熱槽(2)中；調節(jié)好He-Ne激光器(13)與邁克爾遜干涉儀平臺(I)的光路，使干涉儀光屏(12)上出現光環(huán)；灌注甲基硅油(16)于加熱槽(2)使浸沒過金屬棒(3)，打開溫控儀(9)調節(jié)需要到的溫度，打開加熱絲電源(14)就可以通電加熱使金屬棒(3)升溫而而伸長。
2.根據權利要求1所述的基于邁克爾遜干涉法的金屬線脹系數測量裝置，其特征是金屬槽(3)中甲基硅油(15)浴電加熱金屬棒(2)，加熱絲(7)功率為50W，由直流12V供電。
3.根據權利要求1所述的基于邁克爾遜干涉法的金屬線脹系數測量裝置，其特征是槽內載棒臺(7)由科技木制成,具有良好的耐熱、耐磨損性，同時也具有較好的塑性。
4.根據權利要求1所述的基于邁克爾遜干涉法的金屬線脹系數測量裝置，其特征是采用溫控儀(8)自動控制電路，并在到達指定溫度后間歇進行溫度補償。
5.根據權利要求1所述的基于邁克爾遜干涉法的金屬線脹系數測量裝置，其特征是利用油浴電加熱金屬棒(2)使其伸長，利用位移石英棒(4)將伸縮量傳遞到邁克爾遜干涉儀動鏡(11)上。
6.根據權利要求1所述的基于邁克爾遜干涉法的金屬線脹系數測量裝置，其特征是金屬棒的(2)伸長測量采用在干涉儀光屏(12)讀出光環(huán)縮進或者冒出計算的方法。
【文檔編號】G01N25/16GK104297285SQ201410456063
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權日:2014年9月10日
【發(fā)明者】董赫, 鄧孟瑩, 李佳祎 申請人:董赫