CN217766185U - 热膨胀系数测量设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热膨胀系数测量设备，所述热膨胀系数测量设备包括用于提供高温环境的烤箱(2)；测量组件(4)，设于所述烤箱(2)上，所述测量组件(4)检测位于所述烤箱(2)内的产品的高度；用于控制所述烤箱(2)设定温度的温控组件(3)，所述温控组件的检测端分别连接至所述烤箱(2)、所述测量组件(4)和环境空气中。相较于传统设备只能测量精密烤箱设定温度而言，能清楚测量出产品在测量的过程中，所处环境的实际温度和高度，令产品计算热膨胀系数时更精确。

Description

热膨胀系数测量设备

技术领域

本实用新型涉及光学镜头领域，具体涉及一种热膨胀系数测量设备。

背景技术

现有测量设备由高温烤箱加上高度计进行测量：将要测量的产品打点，在常温状态下用高度计在产品标记位置归零，并记录室内温度；高温烘烤后，产品从高温烤箱拿出、测量产品标记点，并记录产品此时的高度和从烤箱取出时的温度。使用该方法测量时，不可恒温读取产品温度，因为产品从烘箱取出后，温度会快速流失，从取出到测量的时间不固定，导致产品收缩变化不可控，因此测量结果不可精准控制且测量波动大。

实用新型内容

本实用新型提出一种热膨胀系数测量设备，能够精确测量产品在热膨胀前后的各项参数，提高对产品热膨胀系数的测量准确性。

本实用新型提供一种热膨胀系数测量设备，用于提供高温环境的烤箱；

测量组件，设于所述烤箱上，所述测量组件检测位于所述烤箱内的产品的高度；

用于控制所述烤箱设定温度的温控组件，所述温控组件的检测端分别连接至所述烤箱、所述测量组件和环境空气中。

在上述任一技术方案中，还包括：

支架和设于所述支架上的平台，所述烤箱设置于所述平台上；

隔热板，设于所述平台和所述烤箱之间。

在上述任一技术方案中，所述温控组件的检测端包括：

用于检测室温的第一温度计，设置于所述平台上或设置于所述烤箱所处的恒温室内；

用于检测所述测量组件的温度的第二温度计，设置于所述平台上；

用于控制所述烤箱的设定温度第三温度计，设置于所述烤箱上；

用于检测所述烤箱的内部温度的第四温度计，所述第四温度计的探头穿过所述烤箱的顶部延伸至所述烤箱内，所述第四温度计设置于所述烤箱上。

在上述任一技术方案中，所述测量组件包括：

放置台，设于所述烤箱内，用于承载所述产品；

第一高度计，设于所述烤箱上方；

测针，与所述第一高度计连接；

压块，连接于所述测针的下端。

在上述任一技术方案中，所述热膨胀系数测量设备还包括：

测针风冷装置，套设于所述测针上，所述测针可上下运动地设置于在所述测针风冷装置，所述测针与所述测针风冷装置接触处密封设置；

输气管，连接于所述测针风冷装置并被配置为输送空气至所述测针风冷装置内以冷却所述测针。

在上述任一技术方案中，所述热膨胀系数测量设备还包括：

多个防震垫，设于所述支架与所述平台之间，以及所述平台和所述烤箱之间；

第二高度计，设置于所述平台上或设置于所述烤箱所处的恒温室的其他平台上。

在上述任一技术方案中，所述热膨胀系数测量设备还包括：

冷风机；

冷风管，连接于所述冷风机和所述烤箱之间；

排风管，联通所述烤箱的内部至所述烤箱的外部。

在上述任一技术方案中，所述测针风冷装置包括：

主体，呈环形，套设在至少部分所述测针上；

两个端密封组件，分别连接于所述主体的两端，所述端密封组件夹于所述主体和所述测针之间并用于密封所述主体的两端，两个所述端密封组件之间夹有位于所述主体内的散热空间；

橡胶挡板，设置于所述主体内的所述散热空间中；

其中，所述主体的侧面配置有进气孔和排气孔，所述输气管至少部分设于所述进气孔中并用于供冷却气体进入所述主体内，所述橡胶挡板相对于所述进气孔活动设置。

在上述任一技术方案中，所述测针与所述第一高度计通过卡爪及螺套连接，且所述测针的一端朝向所述放置台伸入所述烤箱内，所述压块连接于所述测针的朝向所述放置台的端部。

在上述任一技术方案中，所述放置台、所述测针和所述压块采用石英材料制作。

在上述任一技术方案中，所述平台为大理石平台，所述防震垫为橡胶防震垫，所述隔热板为电木隔热板。

本实用新型的热膨胀系数测量设备，能够精确测量产品在热膨胀前后的各项参数，提高对产品热膨胀系数的测量准确性，相较于传统设备只能测量精密烤箱设定温度而言，能清楚测量出产品在测量的过程中，所处环境的实际温度和高度，令产品计算热膨胀系数时更精确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的热膨胀系数测量设备的示意图；

图2为本实用新型实施例的测针风冷装置的结构示意图。

附图标记说明：

支架1，烤箱2，温控组件3，第一温度计31，第二温度计32，第三温度计33，第四温度计34，测量组件4，放置台41，第一高度计42，测针43，压块44，卡爪及螺套45，测针风冷装置51，主体511，端密封组件512，第一密封块5121，橡胶密封圈5122，第二密封块5123，橡胶挡板513，输气管52，平台61，防震垫62，隔热板63，第二高度计64，冷风机71，冷风管72，排风管73。

具体实施方式

此说明书实施方式的描述应与相应的附图相结合，附图应作为完整的说明书的一部分。在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各结构的部分将以分别描述进行说明，值得注意的是，图中未示出或未通过文字进行说明的元件，为所属技术领域中的普通技术人员所知的形式。

此处实施例的描述，有关方向和方位的任何参考，均仅是为了便于描述，而不能理解为对本实用新型保护范围的任何限制。以下对于优选实施方式的说明会涉及到特征的组合，这些特征可能独立存在或者组合存在，本实用新型并不特别地限定于优选的实施方式。本实用新型的范围由权利要求书所界定。

图1是本实用新型实施例的热膨胀系数测量设备的结构示意图。如图1所示，所述热膨胀系数测量设备包括支架1、烤箱2、温控组件3和测量组件4。烤箱2设置于支架1上。测温组件3设置于支架1上，用于检测室温、所述烤箱2的表面温度和所述烤箱2的内部温度，所述温控组件3还用于控制所述烤箱2的设定温度。测量组件4设置于烤箱2上，用于检测位于烤箱2内的产品的高度。

第一温度计31的探头连接至环境空气，用于检测室温，第一温度计31可以是设置在平台61上或者设置在烤箱2所处的恒温室内其他地方。第二温度计32的探头连接至测量组件4，用于检测测量组件4的温度，第二温度计32的探头可以设置在平台61上，与探头连接的显示器可以设置在其他地方。第三温度计33位于烤箱2上，用于控制烤箱2的设定温度。第四温度计34的探头连接至烤箱2上，用于检测烤箱2的内部温度，第四温度计34的探头可以穿过烤箱2的顶部延伸至烤箱2内，与探头连接的显示器可以设置在其他地方。

在本实施例中，产品可以是光学塑料零件或光学镜头。

本实施例的热膨胀系数测量设备，可以精确把控测量过程中系统处于各阶段的温度和体积(高度)变化，可以精确地获得产品的热膨胀系数，尤其是，相较于传统设备只能测量精密烤箱设定温度而言，能清楚测量出产品在测量过程中的高度，和所处环境的实际温度，令产品计算热膨胀系数时更精确。

在本实施例中，热膨胀系数CTE可以为：

CTE＝(H2-H1-△)/((t2-t1)*(H1-X))；

其中，H1为产品热膨胀前的高度，H2为产品热膨胀后的高度，t1为产品热膨胀前的温度，t2为产品热膨胀后的温度，△为所述热膨胀系数测量设备的补偿值，X为产品高度的补偿值(在本实施例中，X为压块44的厚度2.5mm)。在不同的实施例中，测量设备补偿值△和产品高度补偿值X可以不一样，根据测量设备而定。

在本实施例中，如图1所示，温控组件3包括设于支架1上的第一温度计31和第二温度计32，以及设于烤箱2上的第三温度计33和第四温度计34。其中，第一温度计31用于检测和显示室温，特别地，本实施例的热膨胀系数测量设备可以设置在恒温室中，以确保测量过程中测量设备的温度处于可控范围内，则第一温度计31用于检测恒温室的温度。第二温度计32可以是红外线温度计，用于检测测量组件4的温度，测得的温度也即是测量设备的温度，用于与室温及产品温度对比来判断系统稳定性。第三温度计33可以是位于烤箱2内的、与烤箱2一体集成的电子部件，用于控制烤箱2的设定温度。第四温度计34用于检测所述烤箱2的内部温度，产品位于烤箱2内进行测量时，第四温度计34测量烤箱2内部温度，即测量产品的温度。

在本实施例中，如图1所示，测量组件4包括设于烤箱2内的放置台41、设于烤箱2上的第一高度计42、与第一高度计42连接的测针43、和与测针43连接的压块44。其中，测针43与第一高度计42可以(但不限于)通过卡爪及螺套45连接，测针43的一端可以朝向放置台41伸入烤箱2内，且压块44连接于测针43的朝向放置台41的端部。放置台41用于承载产品，放置台41和压块44可以(但不限于)是石英材质，平面加工度在0.002mm以内，确保测量过程中不会倾斜，保证测量的准确。测针43可以(但不限于)是石英材质，低热传导、热膨胀的石英材质测针43能有效减少热量传导至第一高度计41，确保测量结果的准确。第一高度计41可以是无重力高度计，是一种在测量时不会由于压设在产品上使产品发生形变的高度计，避免了自身重力对产品的影响，可以提高测量结果的准确性。

在本实施例中，如图1和图2所示，热膨胀系数测量设备还可以包括测针风冷装置51和输气管52。测针风冷装置51套设于测针43上，测针43可以在测针风冷装置51中平滑地上下移动，测针43与测针风冷装置51接触位置密封设置。输气管52连接于测针风冷装置51并被配置为输送空气至测针风冷装置51内以冷却测针43。具体地，空气环绕测针43流动，将热量从主体511上排出，避免第一高度计42受热。测针风冷装置51可以(但不限于)包括套设在至少部分测针43上的环形的主体511、两个端密封组件512和橡胶挡板513。其中，两个端密封组件512分别连接于主体511的两端，端密封组件512夹于主体511和测针43之间并用于密封主体511的两端，两个端密封组件512之间夹有位于主体511内的散热空间。主体511的侧面还具有进气孔和排气孔，输气管52至少部分设于进气孔中并用于供冷却气体(可以但不限于是空气)进入主体511内，橡胶挡板513相对于进气孔活动设置，当冷却气体进入主体511内的散热空间时，橡胶挡板513阻挡进气孔，使气体环绕测针43流动并从排气孔流出，然后，橡胶挡板513打开进气孔，即可供下一次冷却气体进入，在这个过程中，端密封组件512用于避免气体从主体511的两端泄露。进一步地，端密封组件512可以包括呈环形的并填充于主体511和测针43之间的第一密封块5121、连接于第一密封块5121内侧的橡胶密封圈5122和连接于第一密封块5121内的第二密封块5123。

在本实施例中，如图1所示，热膨胀系数测量设备还可以包括平台61、防震垫62、隔热板63和第二高度计64。其中，平台61设于支架1上，用于承载烤箱2，平台61可以(但不限于)是000级精度的大理石材质，避免测量过程中产品倾斜，提高测量结果准确性。防震垫62可以是(但不限于)橡胶材质，隔绝热传导。隔热板63可以是电木材质，防止热量传导至平台61使平台61受热膨胀影响测量结果。第二高度计64可以设置在平台61上或者设置在烤箱2所处的恒温室内，用于在产品放入烤箱2前测量产品的室温高度。

在本实施例中，如图1所示，热膨胀系数测量设备还可以包括冷风机71、冷风管72和排风管73。其中，冷风管72连接于冷风机71和烤箱2之间。排风管73联通烤箱2的内部至烤箱2的外部。当测量结束时，烤箱温度设定0℃，冷风机71设定5℃，打开排风口塞和冷风口塞，安装排风管73和冷风管72，对烤箱2内降温30分钟。

下面以本实施例为例对热膨胀系数测量的流程作描述：

测量前，需将所有设备和预处理好的产品在恒温室内(烤箱2外)静置10分钟以上，观察稳定性。此时，第一温度计31、第二温度计32、第三温度计33和第四温度计44的温差需在1℃以内，一是避免设备温度与恒温室温度不一致时设备受温度影响发生膨胀或收缩，导致设备高度变化从而影响测量；二是避免产品和烤箱2内部温度与恒温室温度不一致时，产品的实际升温数值与设定升温数值不一样，导致产品的热膨胀系数出现误差。

将静置好的产品和压块44组合放置在第二高度计64上测量高度并记录(压块44放置在产品正中心，测量压块44的中心点)，然后将产品和压块44组合放置在烤箱2内，用第一高度计42测量高度与第二高度计42的测量结果一致后，记录(产品和压块44)的常温高度H1、烘烤前产品表面的实际温度t1和恒温室温度t3。

烤箱2设定85℃烘烤30分钟后，且各温度计显示稳定后，读取并记录(产品和压块44)的高温高度H2、烘烤后产品表面的实际温度t3和恒温室温度t4。此可以为在线测量过程，代替人工测量，提升效率。在测量过程中，可以通过测针风冷装置51随时冷却测针43，且可以在测量过程中通过第一温度计31、第二温度计32、第三温度计33和第四温度计34实时检测系统温度，及时排查异常，提高测量准确性。

烘烤完成后，取出压块44和产品，测针43复位，读取回零补偿值△后，关闭烤箱2的门，手动计算产品的热膨胀系数。在本实施例中，X为压块44的厚度2.5mm。

通过冷风机71对烤箱2降温30分钟以上。更换压块44，压块44是直径为30mm的实体块，更换是为了避免压块44未完全冷却至室温从而影响下一次的测量。冷风机71设定22℃(此为恒温室温度)吹10分钟，关闭冷风机，安装排风口塞和冷风口塞，使烤箱2内加热内循环，此时下一个产品在恒温区静置10分钟以上后开启下一个测量循环。

本实用新型的热膨胀系数测量设备能够精确测量产品在热膨胀前后的各项参数，提高对产品热膨胀系数的测量准确性，相较于传统设备只能测量精密烤箱设定温度而言，能清楚测量出产品在测量的过程中，所处环境的实际温度和高度，令产品计算热膨胀系数时更精确。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种热膨胀系数测量设备，其特征在于，包括：

用于提供高温环境的烤箱(2)；

测量组件(4)，设于所述烤箱(2)上，所述测量组件(4)检测位于所述烤箱(2)内的产品的高度；

用于控制所述烤箱(2)设定温度的温控组件(3)，所述温控组件的检测端分别连接至所述烤箱(2)、所述测量组件(4)和环境空气中。

2.根据权利要求1所述的热膨胀系数测量设备，其特征在于，还包括：

支架(1)和设于所述支架(1)上的平台(61)，所述烤箱(2)设置于所述平台(61)上；

隔热板(63)，设于所述平台(61)和所述烤箱(2)之间。

3.根据权利要求2所述的热膨胀系数测量设备，其特征在于，所述温控组件(3)的检测端包括：

用于检测室温的第一温度计(31)，设置于所述平台(61)上或设置于所述烤箱(2)所处的恒温室内；

用于检测所述测量组件(4)的温度的第二温度计(32)，设置于所述平台(61)上；

用于控制所述烤箱(2)的设定温度第三温度计(33)，设置于所述烤箱(2)上；

用于检测所述烤箱(2)的内部温度的第四温度计(34)，所述第四温度计(34)的探头穿过所述烤箱(2)的顶部延伸至所述烤箱(2)内，所述第四温度计(34)设置于所述烤箱(2)上。

4.根据权利要求1所述的热膨胀系数测量设备，其特征在于，所述测量组件(4)包括：

放置台(41)，设于所述烤箱(2)内，用于承载所述产品；

第一高度计(42)，设于所述烤箱(2)上方；

测针(43)，与所述第一高度计(42)连接；

压块(44)，连接于所述测针(43)的下端。

5.根据权利要求4所述的热膨胀系数测量设备，其特征在于，所述热膨胀系数测量设备还包括：

测针风冷装置(51)，套设于所述测针(43)上，所述测针(43)可上下运动地设置于在所述测针风冷装置(51)，所述测针(43)与所述测针风冷装置(51)接触处密封设置；

输气管(52)，连接于所述测针风冷装置(51)并被配置为输送空气至所述测针风冷装置(51)内以冷却所述测针(43)。

6.根据权利要求2所述的热膨胀系数测量设备，其特征在于，所述热膨胀系数测量设备还包括：

多个防震垫(62)，设于所述支架(1)与所述平台(61)之间，以及所述平台(61)和所述烤箱(2)之间；

第二高度计(64)，设置于所述平台(61)上或设置于所述烤箱(2)所处的恒温室的其他平台上。

7.根据权利要求1所述的热膨胀系数测量设备，其特征在于，所述热膨胀系数测量设备还包括：

冷风机(71)；

冷风管(72)，连接于所述冷风机(71)和所述烤箱(2)之间；

排风管(73)，联通所述烤箱(2)的内部至所述烤箱(2)的外部。

8.根据权利要求5所述的热膨胀系数测量设备，其特征在于，所述测针风冷装置(51)包括：

主体(511)，呈环形，套设在至少部分所述测针(43)上；

两个端密封组件(512)，分别连接于所述主体(511)的两端，所述端密封组件(512)夹于所述主体(511)和所述测针(43)之间并用于密封所述主体(511)的两端，两个所述端密封组件(512)之间夹有位于所述主体(511)内的散热空间；

橡胶挡板(513)，设置于所述主体(511)内的所述散热空间中；

其中，所述主体(511)的侧面配置有进气孔和排气孔，所述输气管(52)至少部分设于所述进气孔中并用于供冷却气体进入所述主体(511)内，所述橡胶挡板(513)相对于所述进气孔活动设置。

9.根据权利要求4所述的热膨胀系数测量设备，其特征在于，所述测针(43)与所述第一高度计(42)通过卡爪及螺套(45)连接，且所述测针(43)的一端朝向所述放置台(41)伸入所述烤箱(2)内，所述压块(44)连接于所述测针(43)的朝向所述放置台(41)的端部。

10.根据权利要求4所述的热膨胀系数测量设备，其特征在于，所述放置台(41)、所述测针(43)和所述压块(44)采用石英材料制作。

11.根据权利要求6所述的热膨胀系数测量设备，其特征在于，所述平台(61)为大理石平台，所述防震垫(62)为橡胶防震垫，所述隔热板(63)为电木隔热板。

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