JPS60231146A - 熱膨張率測定装置 - Google Patents

熱膨張率測定装置

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JPS60231146A
JPS60231146A JP8625584A JP8625584A JPS60231146A JP S60231146 A JPS60231146 A JP S60231146A JP 8625584 A JP8625584 A JP 8625584A JP 8625584 A JP8625584 A JP 8625584A JP S60231146 A JPS60231146 A JP S60231146A
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JP
Japan
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light
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light source
temp
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Pending
Application number
JP8625584A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsushi Shibata
淳 柴田
Susumu Togo
東郷 晋
Manabu Noguchi
学 野口
Takeshi Sugiyama
毅 杉山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RIGAKU DENKI KK
Rigaku Denki Co Ltd
Original Assignee
RIGAKU DENKI KK
Rigaku Denki Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60231146A publication Critical patent/JPS60231146A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/16Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal coefficient of expansion
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/342Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells the sensed object being the obturating part

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 固体試料の熱膨張率測定に際して・イL来は高温炉等に
収容した試料の両端にプローブを接触させて、温度と長
さとの関係を測定して−た◎従って試料が軟化すると、
プ賀−プの接触圧あるいけ試料自体の重量等で、試料が
変形して誤差を生ずる欠点があった口また試料の光学像
をスクリーン上に投影しCその像の長さの変化を観測す
ることもできるが、温度上昇によって試料自体が発光す
るような場合は、仁の発光光線と外光との混乱によって
測定課差を生ずるおそれがある口従って本発明はこのよ
うな欠点がなく、シかも低温度から温度上昇によって試
料が発光するような高温度までの広範囲に亘って各温度
にむける熱膨張率を正確に測定することのできる装置を
提供するものである。
本発明は例えば水銀灯のように試料が加熱さnて発する
光に比較して充分短波長のスペクトル光線を放射する光
源を用いると共に必要に応じて絞りで適当な形状の光源
を形成し、炉の中に設置した試料の両端部に炉壁な通し
てその光源の像を投影する第1の光学系を設ける。また
このような試料の両端部を第2の光学系により、炉壁を
通して光電検出器上に投影し、その検出器の出力を観測
して炉温と試料の端部の変位との関係を観測するようk
したもの7・÷ある。
すなわち試料永・rて加熱されて発する光と光電検出器
によって検−出される光との波長が明確に相違するため
に〜高温にお−ても擾乱を生ずることなく正確な測定を
行うことができる◎更に試料にプローブ等を接触させる
必要がないから、温度上昇で試料が軟化するような場合
でも〜接触圧による変形で誤差を生ずるようなおそれも
なiものである0ま念、試料の端部な単に外光で照明し
てそd偉を光電検出器上に投影する場合と異なり、光源
の像を試料の端部に結像させるから、極めて高精度の測
定を行うことができる。
第1囚は本発明実施例の平面図で円筒状の加熱炉1の中
英郁に任意の試料2を水平に配置してこれを加熱する。
また試料側部の炉壁には石英板の窓3.斗、5を形成し
である0その窓3の外側に光線分割用の1対のプリズム
6.7と投影レンズ8、γノく一チュア9および充分短
波長のスペクトル光線を発生する例えに水銀灯10等か
らなる@Xの光学系を設け【、その光軸を試料の熱膨張
の測定方向と直角に配置しである◎なお、レンズ8はア
パーチュア9の像が試料?の端部に投影されるような位
置にitされて−るが、プリズム6・γはこれを一体と
してリニアモータあるいはベルト等で矢印pのようにレ
ンズ8の光軸方向へ自由に移動させることができるよう
に取付けられて−る。従ってその位置を調整することに
より、細線で示したようにアパーチュア9すなわち1つ
のスペクトル光源の光線を分割すると共に光軸を屈折さ
せて試料2の両端部へ上記光源の像を投影することがで
きる◎また試料2に対して窓30仄対側に形成した室4
.5の外側には投影レンズ11112と1前記スペクト
ル光−は透過するが、炉の温度を上昇させた場合に試料
2等から発生する長波長の光は遮断されるようなフィル
タ13.14と、光電検出515,1sとを配置して、
試料2の両@部の像がレンズ11u12で検出器15.
16上にそれぞれ投影されるような第2光学系を形成し
である。その光電検出器15 、16の出力を電気回路
17に加えて、信号の処理並びに必要な演算等を行わせ
るもので2bる〇第2図(−)は上記装置における矢印
A−A部分を示した図で、プリズム6、フな一体として
例えばレンズ8に近い位置から炉1に向って移動させる
と試料2の端部に形成された光源の像9′が矢印qのよ
うに移動する。すなわち第1の光学系で形成される像9
が試料2の延長上へ投影されて−その像か更に第2の光
学系により光電検出器15あるいは16の上に投影され
た状態から、像9′が完全に試料2の上に投影されて、
検出器15・16上には光学像が形成されない状態まで
変化する。従ってプリズz 、 、 、y、 jet 
1% w v−sl八へ1704k vL+ l”l 
M e 4 z−rw M−7% 山++ tsとの関
係は第2図(りの曲線で表わさ九るOこの曲線を2同機
分して得られる同口(りのような曲線の値8が零となる
点rは1像9′の中心が試料2の端部と正確に一致した
状態であるから・点VにおけるPの値によって試料2の
長さlを知ることができる。すなわち炉1の温度を変化
すると共にプリズム6−を矢印pのように繰返し移動さ
せることによって、温度と試料2の長さlの関係、すな
わち各温度における熱膨張率を測定し得るもので、試料
端部の位置の変化をプリズムの移動距離に拡大して精密
に測定することができる口また第1図におけるアパーチ
ュア9を、紙面を含む方向のスリットに置き換えると、
A−A部分には第3図(a)のような光源の像9が投影
されるOこの状態でプリズム6.7を一定位置に固定し
て炉1の温度を変化すると共に光電検出器上5 * 1
6の出力を観測して熱膨張率を測定することもできる口
すなわち検出器15116には第3図(−)に示した像
9における実線で示した部分だけが投影される口従って
光電検出器IL16として、例えば第3図(すのように
1辺の長さが数十ミクロンの多数の半導体素子I8,1
B、、、・、を−列に配列してその各々に出力端子を設
けたイメージラインセンサを用−1その各素子の出力を
観測すると素子の位置Tに応じて第3図(すに曲線で示
したような出力が得られる。このような装置において一
炉1の温度上昇により試料2が膨張すると−Cm)にお
ける試料の端面lが矢印Qの方向へ移動するから・上記
(a)の曲線形状が破線のように変化する。従って隣接
素子間における出力の差が最も大きい位置を観測するこ
とによって試料の長さを知ることができるもので、この
ような手段によっても各温度における熱膨張率が測定さ
れる。
なお上記実施例のようにプリズムで光源の光線を2分割
して試料の両端に像を結ばせることにより、そのプリズ
ムの移動のみで任意の大きさの試料につ−で測定を行う
ことができる。かつプリズムを最小偏、角の状態で用−
ることにより、その傾き、横ぶれ等による像の位置の変
動が防止される口従ってプリズムの軸方向位置と試料の
表さとが正確に対応して誤差を生じな−もので、試料の
熱膨張による端面の移動をプリズムの軸方向位置に拡大
して高感度で、しかも高精度の測定を行うことができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の構成を示した図1@2図は第1
図の装置を用いて測定を行う場合における第1図A−ム
部分を示した図(す、並びに動作状態を示した曲線(す
(す、第3図は本発明の他の実施例における第1図A−
Aと同一部分を示した図(a)と光電検出器15 # 
1.6の構成を示した図(り並びに動作状態を示した曲
線(りである。なお図にお−て1は炉、2は試料、3 
s 4 t 5は窓−6,7はプリズム、9はアパーチ
ュア、10は水銀灯、13.14 Fiフィルタ、15
 e 16は光電検出器、17は電気回路、18は光電
素子である口 特許出願人 通学電機株式会社

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)試料を収容してその温度を制御する炉と、その炉
    壁を通して上記試料の両端部に熱膨張の方向と直角な方
    向からスペクトル光源の像をそれぞれ投影する第1の光
    学系と、その投影光による試料両端部の像を光電検出器
    上にそれぞれ投影する第2の光学系と、上記光電検出器
    の出力を検出する電気回路とよりなることを特徴とする
    熱膨張率測定装置
  2. (2)第1の光学系を1つのスペクトル光源と1つの投
    影レンズと上記投影レンズおよび試料の間に配置して投
    影光線を分割すると共に光軸な屈折させることにより、
    上記光源の仰を試料のWI端部に投影する少なくも1つ
    のプリズムを設けて、上記プリズムを前記投影レンズの
    軸方向へ移動し得るように保持した特許請求の範囲第1
    項記載の熱膨詔寓に側中導;昌
  3. (3)光電検出器として多数の微小光電素子を一列に配
    列して光の入射位置を検出し得るようにしたイメージラ
    インセンサを用−た特許請求の範囲第1項記載の熱膨張
    率測定装置
JP8625584A 1984-05-01 1984-05-01 熱膨張率測定装置 Pending JPS60231146A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63117201A (ja) * 1986-10-29 1988-05-21 インタ−ナショナル・ビジネス・マシ−ンズ・コ−ポレ−ション 物体支持装置
JPS63148154A (ja) * 1986-12-11 1988-06-21 Shinagawa Refract Co Ltd セラミツクス等の熱間における変位測定装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4970649A (ja) * 1972-10-02 1974-07-09
JPS5336262A (en) * 1976-09-16 1978-04-04 Gakei Denki Seisakusho Method of and apparatus for measuring thermal expansion

Patent Citations (2)

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