CN204374118U - 一种光杠杆法测量金属线膨胀系数的装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种光杠杆法测量金属线膨胀系数的装置，包括尖顶，所述尖顶连接温控加热装置，其特征是：所述温控加热装置设置有待测材料，所述待测材料的一端连接杠杆，所述杠杆设置在杠杆转轴上，所述杠杆的下端与平面镜接触，所述平面镜的一端铰接在平面镜转轴上，所述平面镜的反光面一侧设置有标尺，所述标尺的一侧设置有激光器和望远镜。本实用新型测量精度高，本设计采用两次放大，并且根据实际需要可以调节放大倍数，大大提高了微小测量量的精度。结构简单，调节灵活，操作方便，价格低廉。

Description

一种光杠杆法测量金属线膨胀系数的装置
技术领域
本实用新型涉及物理实验测量领域，具体地讲，涉及一种光杠杆法测量金属线膨胀系数的装置。
背景技术
材料的线膨胀是指在材料受热时在一维方向上的伸长。线膨胀系数是选用材料的一项重要指标，在工程设计、精密仪器制造、材料焊接和加工必须考虑的重要参数之一。经验表明，一定温度范围内，材料的线膨胀系数α＝△L/[L[t2-t1)]，L为材料的原长。若要准确的测量线膨胀系数，则必须测准微小位移△L。在实验中对于微小位移△L测量，常见的有光学方法(如干涉法、光杠杆法)和电测法(如霍尔式位移传感器、差动螺管式位移传感器)。目前国内外研究的相近方案有干涉法测线膨胀系数，拉伸法测金属线膨胀系数，霍尔式位移传感器测线膨胀系数等。测量金属线膨胀系数的方法有多种，其中干涉法是比较常见的方法。用干涉法测量线膨胀系数的实验中，利用迈克尔逊干涉光路测量材料的线胀系数是大学物理实验中常用的方法。在此种方法中，原理虽然简单，但是光路比较复杂，调节比较麻烦。此外，结构比较复杂，成本较高，条纹的观察与计数较复杂。
发明内容：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种光杠杆法测量金属线膨胀系数的装置，结构紧凑、操作简单、成本低廉，测量结构精确度高。
本实用新型采用如下技术方案实现发明目的：
一种光杠杆法测量金属线膨胀系数的装置，包括尖顶，所述尖顶连接待测材料一端，其特征是：所述待测材料设置于温控加热装置内，所述待测材料的另一端连接杠杆，所述杠杆设置在杠杆转轴上，所述杠杆的下端与平面镜接触，所述平面镜的一端铰接在平面镜转轴上，所述平面镜的反光面一侧设置有标尺，所述标尺的一侧设置有激光器和望远镜。
作为对本技术方案的进一步限定，所述杠杆转轴将所述杠杆按照1:10的比例划分。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型通过温控加热装置给待测材料加热，温度升高时，材料膨胀，通过杠杆的作用，将伸长量放大10倍后传递到平面镜上，平面镜沿平面镜转轴转动一定角度，从激光9发出的光经平面镜后发生发射，从望远镜中将观察到反射光在尺子上的位置，读出入射光初始位置刻度值，即可求得尺子上的反射光位置差距，根据光杠杆原理，求得待测材料的伸长量。本实用新型测量精度高，本设计采用两次放大，并且根据实际需要可以调节放大倍数，大大提高了微小测量量的精度。结构简单，调节灵活，操作方便，价格低廉。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中，1-尖顶；2-温控加热装置；3-待测材料；4-杠杆转轴；5-杠杆；6-平面镜转轴；7-平面镜；8-望远镜；9-激光器；10-标尺。
具体实施方式:
下面结合实施例，进一步说明本实用新型。
参见图1，本实用新型包括尖顶1，所述尖顶1连接待测材料3一端，所述待测材料3设置于温控加热装置2内，所述待测材料3的另一端连接杠杆5，所述杠杆5设置在杠杆转轴4上，所述杠杆5的下端与平面镜7接触，所述平面镜7的一端铰接在平面镜转轴6上，所述平面镜7的反光面一侧设置有标尺10，所述标尺10的一侧设置有激光器9和望远镜8。
所述杠杆转轴4将所述杠杆5按照1:10的比例划分。
通过温控加热装置2给待测材料3加热，温度升高时，材料膨胀，通过杠杆5的作用，将伸长量放大10后传递作用平面镜7上，在平面镜转轴6的控制作用下平面镜7转动角度θ。从激光器9发出的光经平面镜7后发生发射，从望远镜8中将观察到反射光在标尺10上的位置x1，读出入射光初始位置刻度值x0，即可求得△x＝x1-x0，根据光杠杆原理，待测材料的伸长量△L＝l△x/(20D)。由温控加热装置可直接读出温度变化量△t＝t2-t1。
本实用新型通过对待测材料的线膨胀量进行两次放大，选用了比例可以调节的杠杆5(如1:10)，杠杆5与平面镜7的作用点可以调节，以便给出合理的角度θ。在金属线膨胀量一定时，作用点离平面镜7转轴越近，平面镜转动的角度越大，金属线膨胀量放大倍数越大。
标尺10和望远镜8通过卡槽设计成为可以灵活移动的装置，根据实际需要调节标尺10和望远镜8到平面镜7的距离。此装置都是采用现有技术来实现，在此不再赘述。

Claims (2)

1.一种光杠杆法测量金属线膨胀系数的装置，包括尖顶，所述尖顶连接待测材料一端，其特征是：所述待测材料设置于温控加热装置内，所述待测材料的另一端连接杠杆，所述杠杆设置在杠杆转轴上，所述杠杆的下端与平面镜接触，所述平面镜的一端铰接在平面镜转轴上，所述平面镜的反光面一侧设置有标尺，所述标尺的一侧设置有激光器和望远镜。
2.根据权利要求1所述的光杠杆法测量金属线膨胀系数的装置，其特征是：所述杠杆转轴将所述杠杆按照1:10的比例划分。
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