CN206223703U - 牛顿环式固体线性膨胀系数的测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种牛顿环式固体线性膨胀系数的测定装置，属于物理实验装置技术领域，该装置包括加热炉、温度传感器、牛顿环装置、控制电路和OLED液晶屏，实现了实验的自动化控制，解决了现有实验因操作复杂等人为因素导致的实验误差较大的现象。

Description

牛顿环式固体线性膨胀系数的测定装置

技术领域：

本实用新型涉及物理实验装置技术领域，尤其涉及一种牛顿环式固体线性膨胀系数的测定装置。

背景技术：

线性膨胀系数是物质的一个重要的物理参数，在道路、桥梁、建筑、材料的焊接，加工等各种领域，都必须给予充分的考虑，所以测定固体线性膨胀系数有着重要的实际意义。现在高校物理课程中使用的光杠杆法测固体线膨胀系数操作非常复杂，由于实验者操作技能不同及其他原因导致实验误差较大，也有一些实验工作者，在测定固体线性膨胀系数的试验中引入了光纤传感器，但是此传感器受环境因素影响较大，也会影响实验结果，而用迈克尔逊干涉仪测固体线性膨胀系数的装置造价太高。

实用新型内容：

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种牛顿环式固体线性膨胀系数的测定装置；以避免实验操作复杂，实验者操作技能不同和受环境影响导致的测量数据不准确的现象，并实现对固体线性膨胀系数测定的目的。

一种牛顿环式固体线性膨胀系数的测定装置，该装置包括加热炉、温度传感器、牛顿环装置、控制电路和OLED液晶屏，其中，所述的温度传感器设置于加热炉炉膛内，且其输出端与控制电路的输入端相连接；牛顿环装置与加热炉内部的所测固体固定连接，且还与控制电路相连接；所述的OLED液晶屏的输入端与控制电路的输出端相连接；

所述的牛顿环装置包括：平板玻璃、平凸透镜、激光发射器、放大镜和接光屏，其中，平板玻璃与加热炉炉膛内所测固体的尾端固定连接，平凸透镜按照所需距离与平板玻璃平行放置，激光发射器的发射口与平凸透镜的中心对准放置，放大镜放置于平凸透镜与接光屏之间，接光屏与控制电路相连接，且接光屏、放大镜和平凸透镜中心在同一条中心线上。

所述的控制电路包括：单片机最小系统、按键输入电路和光电转换电路，按键输入电路的输出端与单片机最小系统的第一输入端相连接，光电转换电路设置于接光屏中心，其输出端与单片机最小系统的第二输入端相连接。

所述的激光发射器，其与平凸透镜之间的距离与角度根据实际需求自行调整。

所述的接光屏、放大镜和平凸透镜之间的距离根据实际需求自行调整。

本实用新型的有益效果：

加入了控制电路、传感器和牛顿环装置结合的设备，实现了自动化控制，减少了复杂的人为操作，提高了实验数据的精确度，并将温度传感器伸入炉膛，防止了环境干扰，且造价较低。

附图说明：

图1示为本实用新型一种实施方式的牛顿环式固体线性膨胀系数的测定装置的示意图，其中1为加热炉；2为温度传感器；3为牛顿环装置；4为控制电路；5为OLED液晶屏；

图2示为本实用新型一种实施方式的牛顿环式固体线性膨胀系数的测定装置的结构图，其中1为加热炉；2为温度传感器；3.1为平板玻璃；3.2为平凸透镜；3.3为激光发射器；3.4为放大镜；3.5为接光屏；4.1为按键输入电路；4.2为单片机最小系统；4.3为光电转换电路；5为OLED液晶屏；

图3示为本实用新型一种实施方式的牛顿环式固体线性膨胀系数的测定装置的控制原理图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例，对本实用新型进一步说明。

本实用新型实施例中，一种牛顿环式固体线性膨胀系数的测定装置，原理图如图1所示，该装置包括加热炉1、温度传感器2、牛顿环装置3、控制电路4和OLED液晶屏5。其中，选用DS18B20温度传感器2,设置于加热炉1炉膛内，用于测定炉膛内温度，且其输出端与控制电路4的输入端相连接；牛顿环装置3与加热炉1内部的所测固体6固定连接，且还与控制电路4相连接，用于测定所测固体6因受热膨胀的长度变化；所述的OLED液晶屏5的输入端与控制电路4的输出端相连接，用于显示实验中所测数据。

具体结构如图2所示，所述的牛顿环装置3包括：平板玻璃3.1、平凸透镜3.2、激光发射器3.3、放大镜3.4和接光屏3.5，其中，平板玻璃3.1与加热炉1炉膛内所测固体6的尾端固定连接，平凸透镜3.2与平板玻璃3.1平行放置，之间距离1～2㎜，激光发射器3.3的发射口与平凸透镜3.2的中心对准放置，其与平凸透镜3.2之间的距离与角度根据实际需求自行调整，放大镜3.4放置于平凸透镜3.2与接光屏3.5之间，接光屏3.5与控制电路4相连接，且接光屏3.5、放大镜3.4和平凸透镜3.2中心在同一条中心线上，之间的距离根据实际需求自行调整。

本实用新型实施例中，所述的控制电路4包括：单片机最小系统4.2、按键输入电路4.1和光电转换电路4.3，其中，单片机选用MK60DN512ZVLQ10，按键输入电路4.1的输出端与单片机最小系统4.2的第一输入端相连接，光电转换电路4.3设置于接光屏3.5中心，用于测接光屏3.5上接受牛顿环光圈暗环变化，其输出端与单片机最小系统4.2的第二输入端相连接。

本实用新型实施例中，控制原理图如图3所示，炉膛内温度的采取由按键输入电路4.1 的按键控制，按键按下，单片机最小系统4.2存入温度传感器2所测温度。激光发射器3.3发射光经牛顿环装置3在接光屏3.5上呈现牛顿环光圈，因所测固体6与平板玻璃3.1紧密连接，当所测固体6长度发生变化，平板玻璃3.1与平凸透镜3.2间隙距离发生微小变化，导致接光屏3.5接受的牛顿环图像发生变化，光电转换电路4.3放置于接光屏3.5中心，接光屏3.5接受牛顿环图像，光电转换电路4.3测明暗环周期数变化，当牛顿环吐出暗环时，会输入一个脉冲信号进入单片机最小系统4.2，单片机最小系统4.2计数一次，依此自行计算所测固体6长度变化量。所测固体6原始长度也可以手动输入单片机最小系统4.2，所有数据由单片机最小系统4.2统一运算处理，所有数据显示在OLED液晶屏5上。

表1示出了本实用新型所测数据参数，温度变化参数与牛顿环圆环周期数，并通过单片机处理，计算线性膨胀系数。

表1数据参数

Claims (4)

1.一种牛顿环式固体线性膨胀系数的测定装置，该装置包括加热炉(1)，其特征在于：还包括温度传感器(2)、牛顿环装置(3)、控制电路(4)和OLED液晶屏(5)，其中，所述的温度传感器(2)设置于加热炉(1)炉膛内，且其输出端与控制电路(4)的输入端相连接；牛顿环装置(3)与加热炉(1)内部的所测固体(6)固定连接，且还与控制电路(4)相连接；所述的OLED液晶屏(5)的输入端与控制电路(4)的输出端相连接；

所述的牛顿环装置(3)包括：平板玻璃(3.1)、平凸透镜(3.2)、激光发射器(3.3)、放大镜(3.4)和接光屏(3.5)，其中，平板玻璃(3.1)与加热炉(1)炉膛内所测固体(6)的尾端固定连接，平凸透镜(3.2)按照所需距离与平板玻璃(3.1)平行放置，激光发射器(3.3)的发射口与平凸透镜(3.2)的中心对准放置，放大镜(3.4)放置于平凸透镜(3.2)与接光屏(3.5)之间，接光屏(3.5)与控制电路(4)相连接，且接光屏(3.5)、放大镜(3.4)和平凸透镜(3.2)中心在同一条中心线上。

2.根据权利要求1所述的牛顿环式固体线性膨胀系数的测定装置，其特征在于：所述的控制电路(4)包括：单片机最小系统(4.2)、按键输入电路(4.1)和光电转换电路(4.3)，按键输入电路(4.1)的输出端与单片机最小系统(4.2)的第一输入端相连接，光电转换电路(4.3)设置于接光屏(3.5)中心，其输出端与单片机最小系统(4.2)的第二输入端相连接。

3.根据权利要求1所述的牛顿环式固体线性膨胀系数的测定装置，其特征在于：所述的激光发射器(3.3)，其与平凸透镜(3.2)之间的距离与角度根据实际需求自行调整。

4.根据权利要求1所述的牛顿环式固体线性膨胀系数的测定装置，其特征在于：所述的接光屏(3.5)、放大镜(3.4)和平凸透镜(3.2)之间的距离根据实际需求自行调整。