JPS61172041A - セラミツク等の熱間における変位測定装置 - Google Patents
セラミツク等の熱間における変位測定装置Info
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- JPS61172041A JPS61172041A JP1248385A JP1248385A JPS61172041A JP S61172041 A JPS61172041 A JP S61172041A JP 1248385 A JP1248385 A JP 1248385A JP 1248385 A JP1248385 A JP 1248385A JP S61172041 A JPS61172041 A JP S61172041A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- specimen
- displacement
- core tube
- thermal expansion
- sample
- Prior art date
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/16—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal coefficient of expansion
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は主にセラミック等の小型試料を高温の各種雰囲
気下で熱間線膨張率（以下熱膨張率という）等を非接触
で精度良く自動測定するセラミック等の熱間における変
位測定装置に関する。
気下で熱間線膨張率（以下熱膨張率という）等を非接触
で精度良く自動測定するセラミック等の熱間における変
位測定装置に関する。
従来技術
ファインセラミックス、耐火物、陶磁器、ガラスまたは
これらと金属との複合材料等のセラミック、あるいは各
種金属の熱膨張率、特に耐火物の熱膨張率は、熱間で使
用される窯炉の内張り耐火物の膨張代決定等の指針とな
る極めて重要な特性である。
これらと金属との複合材料等のセラミック、あるいは各
種金属の熱膨張率、特に耐火物の熱膨張率は、熱間で使
用される窯炉の内張り耐火物の膨張代決定等の指針とな
る極めて重要な特性である。
従来、熱膨張率測定はＪＩＳ Ｒ２６１７及びＲ２２０
７で規定されている如く接触式又は非接触の方式で測定
されており、第６図図示の如く、接触式は加熱炉１内に
設置した試料受台４に載せた試料２に変位検出棒あるい
は管６を接触させ、これにより試料の膨張収縮を検知し
、この変位をダイヤルゲージにより読み取るか差動変圧
器式変位測定器６等により読み取るか、又は記録計７に
記録し、測定後回線より変位を読み取り膨張率を計算す
るのが一般的であつ九◎ しかし、この方法は、試料に検出棒を接触させて測定圧
を加えるため、高温で軟化状態を示す試料の場合測定圧
による圧縮力により、試料自体が変形し、真の膨張率を
測定することが困難である。
７で規定されている如く接触式又は非接触の方式で測定
されており、第６図図示の如く、接触式は加熱炉１内に
設置した試料受台４に載せた試料２に変位検出棒あるい
は管６を接触させ、これにより試料の膨張収縮を検知し
、この変位をダイヤルゲージにより読み取るか差動変圧
器式変位測定器６等により読み取るか、又は記録計７に
記録し、測定後回線より変位を読み取り膨張率を計算す
るのが一般的であつ九◎ しかし、この方法は、試料に検出棒を接触させて測定圧
を加えるため、高温で軟化状態を示す試料の場合測定圧
による圧縮力により、試料自体が変形し、真の膨張率を
測定することが困難である。
また、この場合、試料受台と変位検出棒の膨張量の相違
による補正を受ける場合が多く、これが誤差の原因にな
っていた。
による補正を受ける場合が多く、これが誤差の原因にな
っていた。
従って測定試料に非接触で測定する方法が採用されてい
るのが現状である・非接触で測定する方法としては、第
７図のように加熱炉１中に設置した試料２の両端の変位
を目盛付望遠鏡１０により２人為的に読み取るものがあ
る。この方法は炉内が高温の時には試料と雰囲気との明
暗差がつきにくいため、読み取りが困難で紗験に頼る部
分が多く測定誤差の原因になっている。また得られたデ
ータは試料の元の長さに対する変化率を計算し、温度と
膨張率の関係を図に書く必要があった。
るのが現状である・非接触で測定する方法としては、第
７図のように加熱炉１中に設置した試料２の両端の変位
を目盛付望遠鏡１０により２人為的に読み取るものがあ
る。この方法は炉内が高温の時には試料と雰囲気との明
暗差がつきにくいため、読み取りが困難で紗験に頼る部
分が多く測定誤差の原因になっている。また得られたデ
ータは試料の元の長さに対する変化率を計算し、温度と
膨張率の関係を図に書く必要があった。
さらに別の方法としては、目盛入り望遠レンズ付カメラ
で各温度での試料の変位を写真撮影し。
で各温度での試料の変位を写真撮影し。
写真より試料の変位を読み取る方法があるが、データ処
理に時間を要し能率の点で問題がある。
理に時間を要し能率の点で問題がある。
一方自動ｆヒされた方法として、本発明者らの一部がさ
きに提案した特願昭５８−１４７９６６号には、変位測
定カメラ、望遠レンズ、フィルター、照明装置、コンピ
ューター等を組合せて良好な結果を得ている。（第３図
〕 発明が解決しようとする問題点 しかし、この方法は一般に測定精度を上げるため変位測
定カメラを平行に２台並べて試料の両端の変位をそれぞ
れ測定するが、この変位測定カメラ１台の幅が５０〜８
０１１ＩＩあり、２台を最も接近させてもカメラ中心間
の距離が５０〜８０■になり、この寸法以下の試料は測
定できないと云う問題があった。
きに提案した特願昭５８−１４７９６６号には、変位測
定カメラ、望遠レンズ、フィルター、照明装置、コンピ
ューター等を組合せて良好な結果を得ている。（第３図
〕 発明が解決しようとする問題点 しかし、この方法は一般に測定精度を上げるため変位測
定カメラを平行に２台並べて試料の両端の変位をそれぞ
れ測定するが、この変位測定カメラ１台の幅が５０〜８
０１１ＩＩあり、２台を最も接近させてもカメラ中心間
の距離が５０〜８０■になり、この寸法以下の試料は測
定できないと云う問題があった。
また測定雰囲気も第３図の炉構造からも分るように、試
料支持用炉芯管２４に照明用窓２５と計測用窓２６があ
り、この窓に１５００℃以上の高温で照明並びに変位測
定に必要な透明度を保つ材質がなく、したがって照明、
計測用窓が開口になるため・炉芯管内を炉体の雰囲気と
異なる雰囲気にすることは不可能であり、その加熱炉に
使用する発熱体の雰囲気に左右され任意の雰囲気での測
定は出来ないと云う問題があった。
料支持用炉芯管２４に照明用窓２５と計測用窓２６があ
り、この窓に１５００℃以上の高温で照明並びに変位測
定に必要な透明度を保つ材質がなく、したがって照明、
計測用窓が開口になるため・炉芯管内を炉体の雰囲気と
異なる雰囲気にすることは不可能であり、その加熱炉に
使用する発熱体の雰囲気に左右され任意の雰囲気での測
定は出来ないと云う問題があった。
前述の如き従来方式の賭欠点を改善するため本発明者等
は種々研究の結果、小型試料を各種の雰囲気で高精度で
かつ自動測定が可能なセラミック等の熱間における変位
測定装置の開発に成功し友ものである。
は種々研究の結果、小型試料を各種の雰囲気で高精度で
かつ自動測定が可能なセラミック等の熱間における変位
測定装置の開発に成功し友ものである。
問題点を解決するための手段
本発明の要旨とするところは、試料加熱炉炉芯管の両端
部に変位測定用窓を設けると共に外部からガス導入排出
用の穿孔を穿設し、各々望遠レンズ、フィルターを有す
る変位測定カメラとカメラコントロールユニット及び照
明装置を配設し各種の雰囲気で小型試料の変位測定が可
能なこと、を特長とするセラミック等の熱間における変
位測定装置にある。
部に変位測定用窓を設けると共に外部からガス導入排出
用の穿孔を穿設し、各々望遠レンズ、フィルターを有す
る変位測定カメラとカメラコントロールユニット及び照
明装置を配設し各種の雰囲気で小型試料の変位測定が可
能なこと、を特長とするセラミック等の熱間における変
位測定装置にある。
本発明のセラミック等の熱間に°おける変位装置を熱膨
張率測定装置に適用した具体例を変位測定カメラの検出
部に固体走査受光素子を用いた例により第１図に基いて
詳述する。
張率測定装置に適用した具体例を変位測定カメラの検出
部に固体走査受光素子を用いた例により第１図に基いて
詳述する。
小寸法の試料を加熱炉の雰囲気の影響を受けないで変位
を計測する方法として、加熱炉１内の試料２を支持する
炉芯管２４０両端部に石英ガラス窓２７を設けて炉芯管
２４内を気密にできる構造とし、炉芯管２４の両端に排
気口２８及びガス導入口２９を設けて加熱炉１の雰囲気
とは異なる雰囲気で試料２の変位を検出できるようにし
たものである。
を計測する方法として、加熱炉１内の試料２を支持する
炉芯管２４０両端部に石英ガラス窓２７を設けて炉芯管
２４内を気密にできる構造とし、炉芯管２４の両端に排
気口２８及びガス導入口２９を設けて加熱炉１の雰囲気
とは異なる雰囲気で試料２の変位を検出できるようにし
たものである。
試料２の変位は第１図に示すように試料２０両端を試料
２の軸に対して直角方向の対向側より照明装置９で照明
し、試料２により、光がさえぎられた暗部と光が直接届
く明部を固体走査受光素子面にレンズにより拡大投影し
明部りと暗部りの比率より変位を計算するものである。
２の軸に対して直角方向の対向側より照明装置９で照明
し、試料２により、光がさえぎられた暗部と光が直接届
く明部を固体走査受光素子面にレンズにより拡大投影し
明部りと暗部りの比率より変位を計算するものである。
この場合２台の変位測定カメラ１５の各々のカメラコン
トロールユニット１６の出力を加算して変位に広じたデ
ジタル出力信号で出力する・この出力とデジタル温度計
１９のデジタル信号出力を一般的手法により作成したプ
ログラムにより、ノ臂−ソナルコンピューター インタ
ーフェース１７を介してノクーソナルコンピューター１
８に入力し、記憶演算を行なわせデジタルプロッター２
０により温度と熱膨張率の関係を曲線に書かせるもので
ある。
トロールユニット１６の出力を加算して変位に広じたデ
ジタル出力信号で出力する・この出力とデジタル温度計
１９のデジタル信号出力を一般的手法により作成したプ
ログラムにより、ノ臂−ソナルコンピューター インタ
ーフェース１７を介してノクーソナルコンピューター１
８に入力し、記憶演算を行なわせデジタルプロッター２
０により温度と熱膨張率の関係を曲線に書かせるもので
ある。
本発明による熱膨張率測定装置では、試料２の微小変位
を読み取る望遠レンズ１４は、熱の影響を防ぐため加熱
炉から離して設置する必要があり、そのため作動距離（
レンズ先端から被測定物までの距離）２００〜７００ｓ
（実用上好ましくは３００〜５００ｍ）、Ｆ番号５〜＆
（Ｄ４ｔ１７）カ良い。
を読み取る望遠レンズ１４は、熱の影響を防ぐため加熱
炉から離して設置する必要があり、そのため作動距離（
レンズ先端から被測定物までの距離）２００〜７００ｓ
（実用上好ましくは３００〜５００ｍ）、Ｆ番号５〜＆
（Ｄ４ｔ１７）カ良い。
作動距離がこれにより短いと高温の加熱炉に望遠レンズ
１４を接近して測定することになり、温度の影響による
測定誤差が生じる。またＦ番号がこれより大きいと測定
に必要な光量が得られにくく反対に小さいとレンズ径が
大きくなり望遠レンズ１４と照明装置９を並べ九場合、
中心間距離が大きく試料２の長さの長いものでなければ
測定できない。
１４を接近して測定することになり、温度の影響による
測定誤差が生じる。またＦ番号がこれより大きいと測定
に必要な光量が得られにくく反対に小さいとレンズ径が
大きくなり望遠レンズ１４と照明装置９を並べ九場合、
中心間距離が大きく試料２の長さの長いものでなければ
測定できない。
この目的に使用する望遠レンズ１４としては作動距離、
明るさのほかに測定分解能１μｍを満たすためにレンズ
倍率をＸＩＯ倍程度にする必要がある。
明るさのほかに測定分解能１μｍを満たすためにレンズ
倍率をＸＩＯ倍程度にする必要がある。
本発明による熱膨張率測定装置ではこれに対する対策と
して複合レンズ系によりレンズ倍率ＸｔＯ倍１作動距離
２′００〜７００■の望遠レンズ１４を製作し、この問
題を解決した。
して複合レンズ系によりレンズ倍率ＸｔＯ倍１作動距離
２′００〜７００■の望遠レンズ１４を製作し、この問
題を解決した。
一方、加熱炉１内の試料２はｇｏｏ’ｃ以上の温度にな
ると試料２自体から赤外線を放出する。この赤外線を変
位測定カメラ１５の検出部である固体走査受光素子が感
じ第４図オシロスコーグ波形に示すように受光素子面に
明部りと暗部りの差がつかなくなる。この赤外線の影響
をなくするため赤外線除去フィルター１６を併用する必
要がある。
ると試料２自体から赤外線を放出する。この赤外線を変
位測定カメラ１５の検出部である固体走査受光素子が感
じ第４図オシロスコーグ波形に示すように受光素子面に
明部りと暗部りの差がつかなくなる。この赤外線の影響
をなくするため赤外線除去フィルター１６を併用する必
要がある。
フィルター１３を使用し赤外線を除去すると試料２の測
定端面が鮮明となり、第５図に示す如く明部りと暗部り
の差が明確なオシロスコープの波形が得られる。フィル
ター１３は照明の光量を減少させないで試料２より出る
赤外域の０．８μ〜ｔｏｏ。
定端面が鮮明となり、第５図に示す如く明部りと暗部り
の差が明確なオシロスコープの波形が得られる。フィル
ター１３は照明の光量を減少させないで試料２より出る
赤外域の０．８μ〜ｔｏｏ。
μ波長の光を除去するもので光透過率が９０１以上のも
のが好ましい。
のが好ましい。
この場合％ １枚のフィルターで０．８μ〜ＩＭの全域
の波長を除去するものでなくてもよく、２枚又は２枚以
上のフィルターの組合せでもよい。
の波長を除去するものでなくてもよく、２枚又は２枚以
上のフィルターの組合せでもよい。
一方、変位測定カメラ１５の検出部に光電子増倍管を使
用した場合は、赤外線にはほとんど感度を示さないが試
料２の計測端面の輪郭が不明瞭となり、測定精度が低下
するため、フィルターを使用することが好ましい。照明
装置９は固体走査受光素子面に低温から高温まで充分な
コントラストをつけるための光量が必要である。光源と
しては白熱電球、キセノンランプ、ハロゲンランｆ、レ
ーザー光などが用いられるが設備が簡単でかつ取扱いが
容易という点で、白熱電球を電圧調整器と組合せる。か
、ハロゲンラングと反射鏡を組合せて使用するのがよい
。いずれの場合も光は、集光レンズを使って集光し、直
進性を持九せた平行光がよく、光束の径は試料面で１０
−ｙ以上で輝度は１０万ｎｔ 以上がよい。
用した場合は、赤外線にはほとんど感度を示さないが試
料２の計測端面の輪郭が不明瞭となり、測定精度が低下
するため、フィルターを使用することが好ましい。照明
装置９は固体走査受光素子面に低温から高温まで充分な
コントラストをつけるための光量が必要である。光源と
しては白熱電球、キセノンランプ、ハロゲンランｆ、レ
ーザー光などが用いられるが設備が簡単でかつ取扱いが
容易という点で、白熱電球を電圧調整器と組合せる。か
、ハロゲンラングと反射鏡を組合せて使用するのがよい
。いずれの場合も光は、集光レンズを使って集光し、直
進性を持九せた平行光がよく、光束の径は試料面で１０
−ｙ以上で輝度は１０万ｎｔ 以上がよい。
実施例
本発明熱膨張率測定装置による測定例を以下に説明する
＠ アルミナ含有ｉ ９９．５％の再結晶アルミナ試料で幅
５■×高さ５ Ｗ Ｘ長さ４５０のものを・第１図に示
す本発明の装置の加熱炉１の炉芯管２４の中にセットし
、炉芯管２４内の雰囲気を真空雰囲気として作動圧ｊｌ
ｉ４６０■、Ｆ番号ｇの望遠レンズ１４と赤外線域の０
・８μｍ〜１０００ ／１ｍの波長の光を除去するフィ
ルター１Ｓと固体走査受光素子を使用した変位測定カメ
ラ１５を使い昇温速度を毎分４°Ｃとして常温から１５
００℃までの間をＳ０Ｃ毎にデーターを取り込み温度と
熱膨張率の関係を書かせた結果を第２図に示す。
＠ アルミナ含有ｉ ９９．５％の再結晶アルミナ試料で幅
５■×高さ５ Ｗ Ｘ長さ４５０のものを・第１図に示
す本発明の装置の加熱炉１の炉芯管２４の中にセットし
、炉芯管２４内の雰囲気を真空雰囲気として作動圧ｊｌ
ｉ４６０■、Ｆ番号ｇの望遠レンズ１４と赤外線域の０
・８μｍ〜１０００ ／１ｍの波長の光を除去するフィ
ルター１Ｓと固体走査受光素子を使用した変位測定カメ
ラ１５を使い昇温速度を毎分４°Ｃとして常温から１５
００℃までの間をＳ０Ｃ毎にデーターを取り込み温度と
熱膨張率の関係を書かせた結果を第２図に示す。
発明の効果
以上のように検出部を有する変位測定カメラと望遠レン
ズ、赤外線除去、フィルターと、公知のコンピューター
を組合せ小型試料を任意の雰囲気で最小読み取り、精度
ｌ１１ｒｎ で低温から高温まで高精度に測定できる熱
膨張測定装置の開発に成功した・
ズ、赤外線除去、フィルターと、公知のコンピューター
を組合せ小型試料を任意の雰囲気で最小読み取り、精度
ｌ１１ｒｎ で低温から高温まで高精度に測定できる熱
膨張測定装置の開発に成功した・
第１図は本発明の変位測定装置を熱膨張率測定装置に適
用し九具体例の配置関係を示す略図、第２図は第１図図
示の熱膨張率測定装置による温度と熱膨張率の関係を示
すグラフ、第３図はｇＯＨ以上の長さの試料での測定装
置であり、第４図は固定走査受光素子が赤外線に感応し
九ときのオシロスコーグ波形を示し、第５図はフィルタ
ー使用により明部と暗部との差が明確となつ念オシロス
コープ波形を示し、第６図及び！７図は会知の熱膨張率
測定装置の概略図であり、図中の符号は次の通りである
： １・−加熱炉、 ２−試料、 ３・−変位検出棒或は管
、 ４−試料受台、 ５−差動変圧器・６−変位測定器
、 ７−記録計、 ８一温度計、９−照明装置、 １
〇−目盛付望遠鏡、 １１−発熱体、 １２−熱電
対、 １３−フィルター、 １４−望遠レンズ、
１５−変位測定カメラ、 １６−カメラコントロール
ユニット、１７− ｚ４−ソナルコンピューターインタ
ーフェース、 １８−ノ臂−ソナルコンピューター
、１９−デジタル温度計、 ２０−デジタルゾロツタ
−１２２−ｆリンター、 ２６・−オシロスコープ、
２４−炉芯管、 ２５−照明用窓。 ２６、−□１１よ５，９°（ワ 、７−ゎよ７，１゜２
８−排気口、 ２９−ガス導入口 第１図 第２図
用し九具体例の配置関係を示す略図、第２図は第１図図
示の熱膨張率測定装置による温度と熱膨張率の関係を示
すグラフ、第３図はｇＯＨ以上の長さの試料での測定装
置であり、第４図は固定走査受光素子が赤外線に感応し
九ときのオシロスコーグ波形を示し、第５図はフィルタ
ー使用により明部と暗部との差が明確となつ念オシロス
コープ波形を示し、第６図及び！７図は会知の熱膨張率
測定装置の概略図であり、図中の符号は次の通りである
： １・−加熱炉、 ２−試料、 ３・−変位検出棒或は管
、 ４−試料受台、 ５−差動変圧器・６−変位測定器
、 ７−記録計、 ８一温度計、９−照明装置、 １
〇−目盛付望遠鏡、 １１−発熱体、 １２−熱電
対、 １３−フィルター、 １４−望遠レンズ、
１５−変位測定カメラ、 １６−カメラコントロール
ユニット、１７− ｚ４−ソナルコンピューターインタ
ーフェース、 １８−ノ臂−ソナルコンピューター
、１９−デジタル温度計、 ２０−デジタルゾロツタ
−１２２−ｆリンター、 ２６・−オシロスコープ、
２４−炉芯管、 ２５−照明用窓。 ２６、−□１１よ５，９°（ワ 、７−ゎよ７，１゜２
８−排気口、 ２９−ガス導入口 第１図 第２図
Claims (1)
- 試料加熱炉の相対する開口部に貫通する筒状の炉芯管を
装設し、該炉芯管の両端部に変位測定用窓を設けると共
に外部からのガス導入、排気用の穿孔を穿設し、各々望
遠レンズとフィルターを具備する変位測定カメラ及びカ
メラコントロールユニットを配設したことを特徴とする
セラミック等の熱間における変位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1248385A JPS61172041A (ja) | 1985-01-28 | 1985-01-28 | セラミツク等の熱間における変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1248385A JPS61172041A (ja) | 1985-01-28 | 1985-01-28 | セラミツク等の熱間における変位測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61172041A true JPS61172041A (ja) | 1986-08-02 |
Family
ID=11806640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1248385A Pending JPS61172041A (ja) | 1985-01-28 | 1985-01-28 | セラミツク等の熱間における変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61172041A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| WO1991002968A1 (fr) * | 1989-08-21 | 1991-03-07 | Shinagawa Refractories Co., Ltd. | Appareil de mesure du deplacement a chaud de materiaux ceramiques |
| WO2012039198A1 (ja) * | 2010-09-22 | 2012-03-29 | 東洋炭素株式会社 | 熱間変位測定装置及び熱間変位測定方法並びに電気抵抗測定装置 |
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| JPS5336262A (en) * | 1976-09-16 | 1978-04-04 | Gakei Denki Seisakusho | Method of and apparatus for measuring thermal expansion |
| JPS58154649A (ja) * | 1982-03-10 | 1983-09-14 | Fuji Denpa Koki Kk | 金属の変形下における各種変態測定方法及び装置 |
-
1985
- 1985-01-28 JP JP1248385A patent/JPS61172041A/ja active Pending
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