CN108152322A - 一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪 - Google Patents

一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪，包括：线胀系数测试仪；所述线胀系数测试仪包括底座、加热管、温度计量装置和微处理器；所述底座上设置有垂直支架，所述加热管与所述垂直支架连接并与所述底座平行；所述加热管中有电加热丝，所述电加热丝呈网状均匀分布于加热管中并与所述微处理器连接，微处理器向电热丝输出加热信号；所述温度计量装置设置于加热管内部，所述温度计量装置与微处理器连接；所述线胀系数测试仪还包括霍尔电压传感器与磁场装置；所述加热管还包括移动塞，所述移动塞与所述霍尔电压传感器连接；所述磁场装置包括第一磁块与第二磁块，所述第一磁块设置于所述加热管一端，所述第二磁块设置于所述加热管另一端。

Description

一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪
技术领域
本发明涉及一种实验测量装置，特别涉及一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪。
背景技术
金属线胀系数的测定是普通物理实验中较重要与常见的实验题目之一，现有测量金属线胀系数的方法采用光杠杆法，该方法的基本原理是利用电热丝加热待测金属棒，采用温度计测量初态和终态温度，用望远镜和光杠杆测量金属棒由始末状态温差所引起的长度变化，从而得到金属棒的线胀系数。该测量方法存在需要使用的器械占地面积较大，浪费空间，望远镜的调节费时，不够测定不够精确，加热过程不好掌握，并且需要合作才能完成实验测定，过程费时且结果容易有误差。
发明内容
发明目的：针对背景技术中提到的问题本发明提供一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪。
技术方案：一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪，包括：线胀系数测试仪；所述线胀系数测试仪包括底座、加热管、温度计量装置和微处理器；所述底座上设置有垂直支架，所述加热管与所述垂直支架连接并与所述底座平行；所述加热管中有电加热丝，所述电加热丝呈网状均匀分布于加热管中并与所述微处理器连接，微处理器向电热丝输出加热信号时，所述电加热丝开始加热；所述温度计量装置设置于所述加热管内部，所述温度计量装置与所述微处理器连接，并将检测的实时温度转换为实时温度值向所述微处理器输出；所述线胀系数测试仪还包括霍尔电压传感器与磁场装置；所述加热管还包括移动塞，所述移动塞在加热管内移动，所述移动塞通过一固定杆与所述霍尔电压传感器连接；所述磁场装置包括第一磁块与第二磁块，所述第一磁块设置于所述加热管一端，所述第二磁块设置于所述加热管另一端；所述霍尔电压传感器与所述微处理器连接。
作为本发明的一种优选方式，所述温度计量装置设置于所述加热管内部的一端，并凸起于加热管内部表层。
作为本发明的一种优选方式，所述是电加热丝还包括控温装置，所述控温装置与所述微处理器连接。
作为本发明的一种优选方式，用户通过所述微处理器设定预设温度，当微处理器获取实时温度值到达预设温度时，微处理器向所述控温装置输出恒温信号，控温装置控制电加热丝保持当前温度。
作为本发明的一种优选方式，所述预设温度设置有若干个；微处理器向所述控温装置输出解除恒温信号，控温装置停止对电热丝的控温。
作为本发明的一种优选方式，还包括显示屏、按键组件；所述显示屏、按键组件分别与所述微处理器连接。
作为本发明的一种优选方式，所述加热管内壁光滑。
作为本发明的一种优选方式，所述移动塞在所述加热管内移动，所述移动塞外径值与所述加热管内径值为预设比例。
作为本发明的一种优选方式，所述垂直支架有若干个；所述垂直支架为伸缩支架；通过调节垂直支架改变加热管与底座的角度。
作为本发明的一种优选方式，所述加热管包括封闭端与口端，所述第一磁块设置于封闭端，所述第二磁块与口端活动连接。
本发明实现以下有益效果：
1.加热管与底座平行，降低金属棒自重对结果的影响；
2.将磁场装置与加热管结合，减少实验装置的占用场地；
3.提供控温装置，便于获取指定温度的实验数据。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。
图1为本发明提供的一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪的示意图；
图2为本发明提供的一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪的电加热丝示意图；
图3为本发明提供的一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪的加热管剖视图；
图4为本发明提供的一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪的系统框图；
图5为本发明提供的第二种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪的加热管剖视图；
图6为本发明提供的第二种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪的系统框图；
图7为本发明提供的第三种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪的加热管剖视图；
图8为本发明提供的第三种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪的示意图。
其中：1.底座、2.加热管、210.电加热丝、220.移动塞、230.固定杆、3.温度计量装置、4.微处理器、5.垂直支架、6.霍尔电压传感器、7.第一磁块、8.第二磁块、9.控温装置、10.显示屏、11.按键组件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
参考图1-4，图1为本发明提供的一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪的示意图；图2为本发明提供的一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪的电加热丝210示意图；图3为本发明提供的一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪的加热管2剖视图；图4为本发明提供的一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪的系统框图。
具体的，一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪，包括：线胀系数测试仪。
所述线胀系数测试仪包括底座1、加热管2、温度计量装置3和微处理器4。所述底座1上设置有垂直支架5，所述加热管2与所述垂直支架5连接并与所述底座1平行。其中，所述底座1作为支撑，所述底座1应与水平面平行，所述垂直支架5与所述底座1垂直连接，所述加热管2与所述垂直支架5连接，即所述垂直支架5用于固定底座1与加热管2。所述加热管2与底座1平行，即与水平面平行。
所述加热管2中有电加热丝210，所述电加热丝210呈网状均匀分布于加热管2中并与所述微处理器4连接，微处理器4向电热丝输出加热信号时，所述电加热丝210开始加热。其中，所述电加热丝210呈网状分布于所述加热管2中，为加热管2提供均匀加热。所述电加热丝210与微处理器4连接，若微处理器4向所述电加热丝210输出加热信号，所述电加热丝210开始加热，为加热管2内提供热量。
所述温度计量装置3设置于所述加热管2内部，所述温度计量装置3与所述微处理器4连接，并将检测的实时温度转换为实时温度值向所述微处理器4输出。其中，所述温度计量装置3可为温度传感器，所述温度传感器与所述微处理器4连接，其将检测到的实时温度转换为实时温度值向微处理器4输出，微处理器4获取实时温度值后继续下一步操作。
所述线胀系数测试仪还包括霍尔电压传感器6与磁场装置。
所述加热管2还包括移动塞220，所述移动塞220在加热管2内移动，所述移动塞220通过一固定杆230与所述霍尔电压传感器6连接。所述霍尔电压传感器6与所述微处理器4连接。
其中，所述移动塞220有光滑表面，可在加热管2内移动，在实验过程中，所述移动塞220与实验用金属棒接触，当金属棒受热伸长时，所述移动塞220将随时移动，所述移动塞220通过一固定杆230与霍尔电压传感器6连接，所述霍尔电压传感器6与所述微处理器4连接，将电压变化向所述微处理器4输出，所述微处理器4根据输出的电压变化进行相应的物理量的测量。
所述磁场装置包括第一磁块7与第二磁块8，所述第一磁块7设置于所述加热管2一端，所述第二磁块8设置于所述加热管2另一端。
其中，第一磁块7与第二磁块8同极性相对设置，以形成均匀梯度的磁场。
另外，所述霍尔电压传感器6的初始位置将位于第一磁块7与第二磁块8形成的磁场中间位置。
在实际应用中，通过霍尔电压传感器6的电流I不变，当随温度改变，金属棒伸长ΔL，则霍尔电压传感器6在磁场中的位移为ΔL，由于霍尔电压传感器6的电压变化量只由在磁场中的位移量决定，即：
其中：为磁感应强度B沿位移方向的梯度，为常数。
当微处理器4获取霍尔电压传感器6的电压变化量ΔU时，即可计算ΔL，再通过公式：
其中:L为金属棒原长；Δt为温度增加值，即为实时温度值与室温的差值；比例系数α即为线胀系数。
实施例二
参考图5-6，图5为本发明提供的第二种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪的加热管2剖视图；图6为本发明提供的第二种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪的系统框图。
本实施例与上述实施例一基本相同，不同之处在于，优选的，所述温度计量装置3设置于所述加热管2内部的一端，并凸起于加热管2内部表层。所述温度计量装置3凸起于加热管2内部表面，便于接触金属棒，更精确获取金属棒的温度。其可为探针状态。
优选的，所述是电加热丝210还包括控温装置9，所述控温装置9与所述微处理器4连接。其中，所述控温装置9可控制电加热丝210的温度，当接收到微处理器4的相应指令时将电加热丝210的温度稳定在指定的温度。
优选的，用户通过所述微处理器4设定预设温度，当微处理器4获取实时温度值到达预设温度时，微处理器4向所述控温装置9输出恒温信号，控温装置9控制电加热丝210保持当前温度。其中，所述微处理器4接收用户设定的预设温度，所述预设温度为用户指定的温度，可设置为电加热丝210可加热的温度范围内的任意温度值。微处理器4将预设温度与实时温度值进行对比，若实时温度值与预设温度相等时，微处理器4向所述控温装置9输出恒温信号，所述控温装置9根据恒温信号控制电热丝保持当前温度。
优选的，所述预设温度设置有若干个。设置若干个预设温度，可在指定的温度保持温度，便于记录与观察实验数据，计时是一人也可方便地操作实验。
微处理器4向所述控温装置9输出解除恒温信号，控温装置9停止对电热丝的控温。若控温装置9接收到所述解除恒温信号，控温装置9即停止对电加热丝210的控温，点加热丝继续加温。所述解除恒温信号可由用户向微处理器4指定。
优选的，还包括显示屏10、按键组件11。所述显示屏10、按键组件11分别与所述微处理器4连接。显示屏10可显示实时温度值、电压变化量等数据。所述按键组件11可包括数字键盘、字母键盘、按钮等，用于输入预设温度、发布操作指令。
实施例三
参考图7-8，图7为本发明提供的第三种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪的加热管2剖视图；图8为本发明提供的第三种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪的示意图。
本实施例与上述实施例一基本相同，不同之处在于，优选的，所述加热管2内壁光滑。可覆盖有光滑涂层，减少阻力。
优选的，所述移动塞220在所述加热管2内移动，所述移动塞220外径值与所述加热管2内径值为预设比例。所述预设比例可设置为80-98%，在本实施例中可设置为95%，即移动塞220外径值与加热管2内径值的比值为95%。
优选的，所述垂直支架5有若干个。所述垂直支架5为伸缩支架。通过调节垂直支架5改变加热管2与底座1的角度。若干个垂直支架5调节不同的高度，可使加热管2调整角度，使其可在不同角度进行试验。
优选的，所述加热管2包括封闭端与口端，所述第一磁块7设置于封闭端，所述第二磁块8与口端活动连接。第一磁块7固定于封闭端，所述口端用于放置入金属棒，所述第二磁块8与口端活动连接，其可设置活动支架与第二磁块8连接，所述活动支架与口端活动连接。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪，其特征在于，包括：线胀系数测试仪；所述线胀系数测试仪包括底座（1）、加热管（2）、温度计量装置（3）和微处理器（4）；所述底座（1）上设置有垂直支架（5），所述加热管（2）与所述垂直支架（5）连接并与所述底座（1）平行；所述加热管（2）中有电加热丝（210），所述电加热丝（210）呈网状均匀分布于加热管（2）中并与所述微处理器（4）连接，微处理器（4）向电热丝输出加热信号时，所述电加热丝（210）开始加热；所述温度计量装置（3）设置于所述加热管（2）内部，所述温度计量装置（3）与所述微处理器（4）连接，并将检测的实时温度转换为实时温度值向所述微处理器（4）输出；所述线胀系数测试仪还包括霍尔电压传感器（6）与磁场装置；所述加热管（2）还包括移动塞（220），所述移动塞（220）在加热管（2）内移动，所述移动塞（220）通过一固定杆（230）与所述霍尔电压传感器（6）连接；所述磁场装置包括第一磁块（7）与第二磁块（8），所述第一磁块（7）设置于所述加热管（2）一端，所述第二磁块（8）设置于所述加热管（2）另一端；所述霍尔电压传感器（6）与所述微处理器（4）连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪，其特征在于，所述温度计量装置（3）设置于所述加热管（2）内部的一端，并凸起于加热管（2）内部表层。
3.根据权利要求1所述的一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪，其特征在于，所述是电加热丝（210）还包括控温装置（9），所述控温装置（9）与所述微处理器（4）连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪，其特征在于，用户通过所述微处理器（4）设定预设温度，当微处理器（4）获取实时温度值到达预设温度时，微处理器（4）向所述控温装置（9）输出恒温信号，控温装置（9）控制电加热丝（210）保持当前温度。
5.根据权利要求4所述的一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪，其特征在于，所述预设温度设置有若干个；微处理器（4）向所述控温装置（9）输出解除恒温信号，控温装置（9）停止对电热丝的控温。
6.根据权利要求1所述的一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪，其特征在于，还包括显示屏（10）、按键组件（11）；所述显示屏（10）、按键组件（11）分别与所述微处理器（4）连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪，其特征在于，所述加热管（2）内壁光滑。
8.根据权利要求1所述的一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪，其特征在于，所述移动塞（220）在所述加热管（2）内移动，所述移动塞（220）外径值与所述加热管（2）内径值为预设比例。
9.根据权利要求1所述的一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪，其特征在于，所述垂直支架（5）有若干个；所述垂直支架（5）为伸缩支架；通过调节垂直支架（5）改变加热管（2）与底座（1）的角度。
10.根据权利要求1所述的一种基于霍尔集成器的金属线胀系数测试仪，其特征在于，所述加热管（2）包括封闭端与口端，所述第一磁块（7）设置于封闭端，所述第二磁块（8）与口端活动连接。
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