CN216926662U

CN216926662U - 一种基于光干涉的热膨胀系数测定装置

Info

Publication number: CN216926662U
Application number: CN202122626480.0U
Authority: CN
Inventors: 王彦彪; 王旭
Original assignee: Wuxi Institute of Technology
Current assignee: Wuxi Institute of Technology
Priority date: 2021-10-29
Filing date: 2021-10-29
Publication date: 2022-07-08
Anticipated expiration: 2031-10-29

Abstract

本实用新型公开了热膨胀系数测定领域的一种基于光干涉的热膨胀系数测定装置，包括光源、检测平台、半反射镜片、第一反射镜和第二反射镜；所述光源发出光并照射至半反射镜片上；部分光经半反射镜片反射至第一反射镜，另一部光透过半反射镜片照射至第二反射镜；所述第一反射镜和第二反射镜将光反射回半反射镜片，所述第一反射镜反射的光和第二反射镜反射的光发生干涉并照射至显示屏上；所述显示屏上设有光敏计数器；所述检测平台上设有绝热样品室，待测样品设置于绝热样品室内；所述第一反射镜随待测样品热膨胀发生滑动；本装置利用光干涉原理检测所述待测样品的热膨胀系数，测量精度高且成本低。

Description

一种基于光干涉的热膨胀系数测定装置

技术领域

本实用新型属于清扫装置技术领域，具体涉及用于混凝土抗压试验机的废料清理装置。

背景技术

材料的热胀冷缩系数是材料的一个非常重要的物理特性。测量材料的热胀冷缩系数可以用来计算材料在冷热交替的环境下工作的构件的膨胀值，或计算因受热胀冷缩产生的内应力。在构件设计、建筑物设计、结构设计等领域有着重要意义和广泛应用。

几乎任何工业设计都必须考虑材料的温度特性，而热胀冷缩系数就是温度特性的重要方面(其它，如电阻温度系数、强度、硬度、刚度随温度变化的特性以及一些半导体的温度特性等)。

当前在相关测定材料热胀冷缩系数的仪器中所用的测定材料膨胀量的关键部件主要是位移传感器。位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。位移是和物体的位置在运动过程中的移动有关的量。位移传感器的主要优点是能把难以直接测量的微小位置变化量变换为易测量的电学量变化量，从而实现间接测量。位移传感器也存在一些明显的缺点，比如精度较低(一般在0.1微米级)、抗干扰能力差、可靠性较低等缺点。现有的干涉法测量技术虽然精度较高，但设备操作相对复杂，价格昂贵。

由上述情况可见，设计一种简单易用，精度高、自动化程度高的热胀冷缩系数测量仪，是有广阔社会应用前景和经济价值的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于光干涉的热膨胀系数测定装置，本装置具有结构简单、成本低、精度高的特点。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种基于光干涉的热膨胀系数测定装置，包括光源、检测平台、半反射镜片、第一反射镜和第二反射镜；所述光源发出光并照射至半反射镜片上；部分光经半反射镜片反射至第一反射镜，另一部光透过半反射镜片照射至第二反射镜；所述第一反射镜和第二反射镜将光反射回半反射镜片，所述第一反射镜反射的光和第二反射镜反射的光发生干涉并照射至显示屏上；所述显示屏上设有光敏计数器；

所述检测平台上设有绝热样品室，待测样品设置于绝热样品室内；所述绝热样品室内设有调节待测样品温度的温度调节装置；活塞头滑动设置于所述绝热样品室内；所述活塞头随待测样品热膨胀发生滑动；所述活塞头与所述第一反射镜片连接并同步运动。

优选的，还包括底座、第一固定架、第二固定架；所述第一固定架、第二固定架设置于所述底座上；所述光源、检测平台设置于所述第一固定架上；所述第二反射镜固定于第二固定架上；所述显示屏设置于所述底座上。

优选的，所述第一固定架上滑动连接有第一连接架；所述第一反射镜设置于第一连接架上。

优选的，所述半反射镜片与所述第二反射镜之间的光路上设有补偿板；所述半反射镜片、补偿板通过第二连接架设置于第二固定架。

优选的，所述第一反射镜水平设置，所述第一反射镜通过第一连接架沿竖直方向滑动连接于所述第一固定架上，所述第二反射镜竖直设置。

优选的，所述绝热样品室的侧壁设置有高度测量尺；所述高度测量尺为透明材料，所述高度测量尺设有用于测量的刻度。

优选的，所述绝热样品室、活塞头构成密闭空腔；所述活塞头设有阀体，所述阀体控制密闭空腔与外界环境的通断；所述密闭空腔内设有压强传感器。

优选的，所述光源为激光发射器。

优选的，还包括中央处理器；所述压强传感器、光敏计数器、显示屏、温度调节装置与中央处理器电性连接。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：

本实用新型所述绝热样品室内设有调节待测样品温度的温度调节装置；活塞头滑动设置于所述绝热样品室内；所述活塞头与待测样品贴合，所述活塞头随待测样品热膨胀发生滑动；所述活塞头与所述半反射镜片连接并同步运动；利用光干涉原理检测所述待测样品的热膨胀系数，测量精度高且成本低；通过温度调节装置调节待测样品温度，可以测量向上升温时样品的热膨胀系数，也可以测量向下降温时样品的冷缩系数，扩大了检测范围。

本实用新型所述绝热样品室、活塞构成密闭空腔；所述活塞设有阀体，所述阀体控制密闭空腔与外界环境的通断；所述密闭空腔内设有压强传感器；当检测固体时，将阀体打开保证密闭空腔与外界环境相等；当检测气体或液体时，将阀体关闭进行检测，扩大了检测样品的种类。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种基于光干涉的热膨胀系数测定装置的结构图；

图2是本实用新型实施例提供的绝热样品室的结构图。

图中：1底座、2光源、3检测平台、4第一固定架、5第一连接架、6活塞头、61阀门、7绝热样品室、71高度测量尺、72温度调节装置、73压强传感器、 8第一反射镜、9第二连接架、10第二反射镜、11第二固定架、12补偿板、13 半反射板、14显示屏、15光敏计数器、16待测样品。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1-2所示，一种基于光干涉的热膨胀系数测定装置，包括底座1、第一固定架4、第二固定架11；第一固定架4、第二固定架11设置于所述底座1上；光源2、检测平台3设置于所述第一固定架4上；第二反射镜10固定于第二固定架11上；显示屏14设置于所述底座1上；所述第一固定架4上滑动连接有第一连接架5；第一反射镜8设置于第一连接架5上；所述第一反射镜8水平设置，所述第二反射镜10竖直设置；所述第一反射镜8通过第一连接架5沿竖直方向滑动连接于所述第一固定架4上。

所述光源2为激光发射器；所述光源2发出光并照射至半反射镜片13上；部分光经半反射镜片13反射至第一反射镜8，另一部光透过半反射镜片13照射至第二反射镜10；所述半反射镜片13与所述第二反射镜10之间的光路上设有补偿板12；所述半反射镜片13、补偿板12通过第二连接架9设置于第二固定架11；所述第一反射镜8和第二反射镜10将光反射回半反射镜片13，所述第一反射镜8反射的光和第二反射镜10反射的光发生干涉并照射至显示屏14上，所述显示屏14出现干涉条纹；所述显示屏14上设有光敏计数器15，光敏计数器15记录和显示(冒出或缩进)划过该光敏器件的条纹数目N，并将计数结果传给中央处理器；

所述检测平台2上设有绝热样品室7，待测样品16设置于绝热样品室7内；所述绝热样品室7内设有调节待测样品温度的温度调节装置72；活塞头6滑动设置于所述绝热样品室7内；所述活塞头6随待测样品热膨胀发生滑动；所述活塞头6与所述第一反射镜片8连接并同步运动。

所述绝热样品室7的侧壁设置有高度测量尺71；所述高度测量尺71为透明材料，所述高度测量尺71设有用于测量的刻度；所述绝热样品室7、活塞头6 构成密闭空腔；所述活塞头6设有阀体61，所述阀体61控制密闭空腔与外界环境的通断；所述密闭空腔内设有压强传感器73；所述压强传感器73、光敏计数器15、显示屏14、温度调节装置72与中央处理器电性连接。

随待测样品热膨胀第一反射镜的移动量Δd，计算公式为：

式中，λ为所用光源的波长；N为在可移动镜面的移动过程中干涉条纹向里缩进或向外冒出的条纹数目。

所述移动量Δd即为膨胀高度；膨胀高度与样品高度与温度变化值的乘机之比为热膨胀系数。

工作原理：所述光源2为激光发射器；所述光源2发出光并照射至半反射镜片13上；部分光经半反射镜片13反射至第一反射镜8，另一部光透过半反射镜片13照射至第二反射镜10；所述第一反射镜8和第二反射镜10将光反射回半反射镜片13，所述第一反射镜8反射的光和第二反射镜10反射的光发生干涉并照射至显示屏14上，所述显示屏14出现干涉条纹；所述显示屏14上设有光敏计数器15，光敏计数器15记录和显示(冒出或缩进)划过该光敏器件的条纹数目N，中央处理器根据条纹数目N计算得到热膨胀系数。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种基于光干涉的热膨胀系数测定装置，其特征在于，包括光源、检测平台、半反射镜片、第一反射镜和第二反射镜；所述光源发出光并照射至半反射镜片上；部分光经半反射镜片反射至第一反射镜，另一部光透过半反射镜片照射至第二反射镜；所述第一反射镜和第二反射镜将光反射回半反射镜片，所述第一反射镜反射的光和第二反射镜反射的光发生干涉并照射至显示屏上；所述显示屏上设有光敏计数器；

2.根据权利要求1所述的一种基于光干涉的热膨胀系数测定装置，其特征在于，还包括底座、第一固定架、第二固定架；所述第一固定架、第二固定架设置于所述底座上；所述光源、检测平台设置于所述第一固定架上；所述第二反射镜固定于第二固定架上；所述显示屏设置于所述底座上。

3.根据权利要求2所述的一种基于光干涉的热膨胀系数测定装置，其特征在于，所述第一固定架上滑动连接有第一连接架；所述第一反射镜设置于第一连接架上。

4.根据权利要求2所述的一种基于光干涉的热膨胀系数测定装置，其特征在于，所述半反射镜片与所述第二反射镜之间的光路上设有补偿板；所述半反射镜片、补偿板通过第二连接架设置于第二固定架。

5.根据权利要求3所述的一种基于光干涉的热膨胀系数测定装置，其特征在于，所述第一反射镜水平设置，所述第一反射镜通过第一连接架沿竖直方向滑动连接于所述第一固定架上，所述第二反射镜竖直设置。

6.根据权利要求1所述的一种基于光干涉的热膨胀系数测定装置，其特征在于，所述绝热样品室的侧壁设置有高度测量尺；所述高度测量尺为透明材料，所述高度测量尺设有用于测量的刻度。

7.根据权利要求1所述的一种基于光干涉的热膨胀系数测定装置，其特征在于，所述绝热样品室、活塞头构成密闭空腔；所述活塞头设有阀体，所述阀体控制密闭空腔与外界环境的通断；所述密闭空腔内设有压强传感器。

8.根据权利要求1所述的一种基于光干涉的热膨胀系数测定装置，其特征在于，所述光源为激光发射器。

9.根据权利要求7所述的一种基于光干涉的热膨胀系数测定装置，其特征在于，还包括中央处理器；所述压强传感器、光敏计数器、显示屏、温度调节装置与中央处理器电性连接。