SU1721489A1 - Dilatometer - Google Patents

Dilatometer Download PDF

Info

Publication number
SU1721489A1
SU1721489A1 SU904806451A SU4806451A SU1721489A1 SU 1721489 A1 SU1721489 A1 SU 1721489A1 SU 904806451 A SU904806451 A SU 904806451A SU 4806451 A SU4806451 A SU 4806451A SU 1721489 A1 SU1721489 A1 SU 1721489A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
dilatometer
attachment points
sample
housing
case
Prior art date
Application number
SU904806451A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Михайлович Бармин
Сергей Всеволодович Кортов
Александр Александрович Севастьянов
Олег Павлович Шепатковский
Original Assignee
Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова filed Critical Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова
Priority to SU904806451A priority Critical patent/SU1721489A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1721489A1 publication Critical patent/SU1721489A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  определени  коэффициента теплового расширени  твердых материалов. Цель изобретени  - расширение области применени  за счет возможности испытани  гибких и тонких образцов. Дилатометр содержит корпус, внутри которого расположены узлы креплени  образца. Один из узлов закреплен на верхнем торце корпуса, а другой прикреплен через упругую мембрану к подвижному электроду емкостного датчика перемещени . Узлы креплени  выполнены в виде П- образных зажимов, которые содержат на своих свободных концах пары параллельных штифтов, расположенных перпендикул рно оси корпуса. 1 ил., 1 табл.The invention relates to a measurement technique and can be used to determine the coefficient of thermal expansion of solid materials. The purpose of the invention is to expand the field of application due to the possibility of testing flexible and thin samples. The dilatometer includes a housing inside which the sample attachment points are located. One of the assemblies is fixed at the upper end of the housing, and the other is attached through an elastic membrane to the moving electrode of a capacitive displacement transducer. The attachment points are made in the form of U-shaped clamps, which at their free ends contain a pair of parallel pins, perpendicular to the housing axis. 1 ill., 1 tab.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  определени  коэффициента теплового расширени  (КТР) твердых материалов.The invention relates to a measurement technique and can be used to determine the coefficient of thermal expansion (CTE) of solid materials.

Известен дилатометр, включающий корпус с узлами креплени  образца и емкостной датчик перемещени , работающий по трехточечной схеме.A dilatometer is known, comprising a housing with sample attachment points and a capacitive displacement transducer operating in a three-point manner.

Недостатком данного дилатометра  вл етс  ограниченность испытуемых образцов , которые должны быть массивными и жесткими.The disadvantage of this dilatometer is the limitations of the test specimens, which must be massive and rigid.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  дилатометр, содержащий корпус, расположенные внутри него узлы креплени  образца, один из которых закреплен к верхнему торцу корпуса, а другой через упругую мембрану - к подвижному электроду емкостного датчика.Closest to the invention is a dilatometer, comprising a case, specimen attachment points located inside it, one of which is fixed to the upper end of the case and the other through an elastic membrane to the moving electrode of a capacitive sensor.

Недостатком известного дилатометра  вл етс  невозможность проведени  на нем измерени  КТР образцов в виде тонких и гибких образцов, тер ющих устойчивость из-за силового воздействи  на образец со стороны узлов креплени .A disadvantage of the known dilatometer is that it is impossible to measure CTE samples on it in the form of thin and flexible samples, which lose stability due to the force effect on the sample by the attachment points.

Цель изобретени  - расширение области применени  за счет возможности использовани  гибких и тонких образцов.The purpose of the invention is to expand the scope of use due to the possibility of using flexible and thin samples.

На чертеже показана схема конструкции дилатометра.The drawing shows the design of the dilatometer.

Корпус 1 дилатометра содержит конденсатор посто нной емкости, состо щий изThe housing 1 of the dilatometer contains a constant capacitor consisting of

VJVj

ЮYU

iЈ СО ЮiЈ SO Yu

элементов 2 и 3. Измер ема  емкость С определ етс  зазором d между неподвижным 4 и подвижным 5 электродами. Положение электрода 4 фиксируетс  контргайкой 6. Образец 7 - лента (или проволока) - помещаетс  между штифтами 8 круглого сечени  (0 0,1 мм) в П-образных зажимах 9 и 10. Штифты 8 располагаютс  в отверсти х, выполненных на свободных концах зажимов, в направлении, перпендикул рном оси корпуса 1. Положение образца 7 в штифтах 8 фиксируетс  винтом 11. П-образное пространство 12 над штифтами позвол ет концы образца оставл ть свободными, тем самым исключа  их вли ние на тепловое расширение  чейки и уменьша  систематическую ошибку измерений, что приводит к повышению точности определени  КТР тонких и гибких образцов. Длина образца определ етс  измерением рассто ни  между штифтами 8 в зажимах 9 и 10. Зажим 9 гайкой 13 жестко крепитс  к корпусу 1, а зажим 10 соедин етс  через мембрану 14с электродом 5, при этом электрод 5 и корпус 1 электрически изолированы друг от друга слг;дой 15 и воздушным пространством 16. Мембрана 14 крепитс  гайкой. 17 к корпусу 1 и обеспечивает соосное размещение образца без вибраций и его поступательное движение без трени  в пределах 2 мм. Мембрана изготовлена из тонкой ( 0,04 мм) листовой бериллиевой бронзы. Раст гивающее усилие (1-3 МПа) на образец регулируетс  гайкой 13 и конт ролируетс  величиной емкости С.elements 2 and 3. The measured capacitance C is determined by the gap d between the stationary 4 and the moving 5 electrodes. The position of the electrode 4 is fixed by a lock nut 6. Sample 7 — a tape (or wire) —is placed between round pins 8 (0 0.1 mm) in U-shaped clamps 9 and 10. The pins 8 are located in holes made at the free ends of the clamps in the direction perpendicular to the axis of the housing 1. The position of the sample 7 in the pins 8 is fixed by a screw 11. The U-shaped space 12 above the pins allows the ends of the sample to remain free, thereby eliminating their influence on the thermal expansion of the cell and reducing the systematic measurement error that leads improve the accuracy of the CTE of thin and flexible designs. The length of the sample is determined by measuring the distance between the pins 8 in the clamps 9 and 10. The clamp 9 is fixed to the housing 1 by a nut 13, and the clamp 10 is connected through the membrane 14c by the electrode 5, while the electrode 5 and the housing 1 are electrically isolated from each other up to 15 and an air space 16. The diaphragm 14 is fastened with a nut. 17 to the housing 1 and provides coaxial placement of the sample without vibration and its translational motion without friction within 2 mm. The membrane is made of thin (0.04 mm) sheet beryllium bronze. The tensile force (1-3 MPa) on the sample is regulated by the nut 13 and is controlled by the value of capacitance C.

Все детали дилатометра изготовлены из одной медной заготовки и отожжены в вакууме при 600°С в течение 4 ч. Измерени  провод т в интерале низких температур 80 - 300 К.All parts of the dilatometer are made of one copper billet and are annealed in vacuum at 600 ° C for 4 hours. Measurements are carried out in the low temperature interval of 80-300 K.

Дилатометр работает следующим обра- . зом.Dilatometer works as follows. zom.

После установки образца 7 между штифтами 8 в зажимах 9 и 10 поворотом гайки 13 создаетс  раст гивающее усилие на образец (1-3 МПа), контролируемое величиной емкости С (5-7) 1012 Ф (т.е. зазором d между электродами 4 и 5). При этом мембрана 14 прогибаетс  в осевом направлении вверх и в таком подпружиненном состо нии находитс  в процессе всего измерени . Далее дилатометр помещают в камеру (не показана) с давлением газообразного гели  20 Па. Эту камеру помещают в вакуумный кожух с давлением (1-2) Па. В процессе нагревани  или охлаждени  образец, измен   свои линейные размеры, через зажим 10 вызывает перемещение мембраны 14 в соответственно электрода 5, в св зи с чем мен етс  ширина зазора d, что приводит к изменению емкости АС, которое регистрируетс  мостом переменного тока ВМ-484 или Р5079 .After installing sample 7 between the pins 8 in the clamps 9 and 10, turning the nut 13 creates a tensile force on the sample (1-3 MPa), controlled by the capacitance C (5-7) 1012 F (i.e., the gap d between the electrodes 4 and five). In this case, the membrane 14 bends in the axial direction upwards and in such a spring-loaded state is in the process of the whole measurement. Next, the dilatometer is placed in a chamber (not shown) with a pressure of gaseous gels of 20 Pa. This chamber is placed in a vacuum jacket with a pressure of (1-2) Pa. In the process of heating or cooling the sample, changing its linear dimensions, through the clamp 10 causes the membrane 14 to move in respectively the electrode 5, in connection with which the gap width d changes, which leads to a change in the AC capacitance, which is detected by the VM-484 AC bridge or P5079.

Средний коэффициент теплового расширени  «обр исследуемого образца в интервале температур (А Т Т2 - Ti) рассчитываетс  по формулеThe average coefficient of thermal expansion of the sample arr of the sample in the temperature range (A T T2 - Ti) is calculated by the formula

„к г°„To g °

бр 1о(Т2-Т1)br 1o (T2-T1)

C2-CiC2-Ci

С2.С1C2.C1

2L2L

С2C2

) +Gbu) + Gbu

-«ex- “ex

где I0 и r0 - длина образца и радиус электрода 4 соответственно при комнатной темпе- ратуре;where I0 and r0 are the sample length and the radius of the electrode 4, respectively, at room temperature;

Ci и С2 - измер емые емкости при температурах TI до Т2;Ci and C2 are the measured capacitances at temperatures TI to T2;

у- поправка, учитывающа  радиальноеy-correction taking into account radial

расширение электродов при изменении температуры от Ti до Т2;expansion of the electrodes when the temperature varies from Ti to T2;

Оси - коэффициент теплового расширени  чистой меди;Axis - coefficient of thermal expansion of pure copper;

«сх- поправка на собственный ход  чейки- определ ема  в процессе калибровки устройства.“Cx is an amendment to the cell's own stroke determined during the calibration of the device.

Дл  получени  сравнительных данных коэффициента теплового расширени  чистого никел  (99,8 мас.% Ni) массивного образца (0 4 мм, длина 20 мм) и образца из ленты (толщина 0,04 мм, ширина 10 мм и длина 30 мм) проведены измерени  в предлагаемом и известном дилатометре, приведенные в таблице.To obtain comparative data of the thermal expansion coefficient of pure nickel (99.8 wt.% Ni) of a massive sample (0 4 mm, length 20 mm) and a sample from a tape (thickness 0.04 mm, width 10 mm and length 30 mm), measurements were made in the proposed and well-known dilatometer shown in the table.

Как видно из данных таблицы предлагаемое устройство обеспечивает высокую точность определени  КТР ленты.As can be seen from the table, the proposed device provides a high accuracy of determining the CTE of the tape.

Дилатометр можно использовать дл  изучени  теплового расширени  аморфных лент, полимерных пленок, а также образцов в виде проволоки. Оно может быть использовано как дл  интервала низких температур (до 80 К), так и дл  высоких 300 - 1000 К. Во втором случаеThe dilatometer can be used to study the thermal expansion of amorphous ribbons, polymer films, as well as wire samples. It can be used both for the low temperature range (up to 80 K) and for high 300–1000 K. In the second case

детали дилатометра изготавливаютс  из нержавеющей стали. Компактность дилатометра позвол ет разместить его в сверх- провод щем соленоиде и в камере высокого давлени , что обеспечивает измерение таких важных физических характеристик , как магнитострикци  и сжимаемость, данные о которых дл  гибких и тонких материалов практически отсутствуют в справочной литературе.parts of the dilatometer are made of stainless steel. The compactness of the dilatometer makes it possible to place it in a superconducting solenoid and in a high pressure chamber, which provides measurement of such important physical characteristics as magnetostriction and compressibility, data on which for flexible and thin materials are practically absent in the reference literature.

Claims (1)

Формула изобретени  Дилатометр, содержащий корпус, расположенные внутри него узлы креплени  образца, один из которых прикреплен к верхнему торцу корпуса, а другой через упругую мембрану - к подвижному электроду емкостного датчика перемещени , отличающийс  тем, что, с целью расширени  области применени  за счет возможности испытани  гибких и тонких образцов, в нем узлы креплени  выполнены в виде П-образ- ных зажимов, содержащих на свободных концах пары параллельных штифтов, расположенных перпендикул рнд оси корпуса.Dilatometer, comprising a case, specimen attachment points located inside it, one of which is attached to the upper end of the case, and the other through an elastic membrane to a moving electrode of a capacitive displacement sensor, characterized in that to expand the field of application due to the possibility of testing flexible and thin specimens; in it, the attachment points are made in the form of U-shaped clamps containing, on the free ends, a pair of parallel pins located perpendicular to the housing axis. Редактор Н.РогуличEditor N.Rogulich Составитель В.МарченкоCompiled by V. Marchenko Техред М.МоргенталTehred M. Morgenthal Корректор С.ЧерниCorrector S.Cherni
SU904806451A 1990-02-07 1990-02-07 Dilatometer SU1721489A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904806451A SU1721489A1 (en) 1990-02-07 1990-02-07 Dilatometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904806451A SU1721489A1 (en) 1990-02-07 1990-02-07 Dilatometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1721489A1 true SU1721489A1 (en) 1992-03-23

Family

ID=21504060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904806451A SU1721489A1 (en) 1990-02-07 1990-02-07 Dilatometer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1721489A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Зисман А.Н., Каминский В.Н. Высокочувствительный дилатометр дл исследовани при высоких давлени . - ПТЭ, 1982, №5, с. 172-175. PottR., Schefzyk R. Apparatus for measuring the thermal expansion of solids between 1,5and 380k-J. Phys F: Sci Instrum. 1983, v. 16, № 5, p. 444-449. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5553486A (en) Apparatus for microindentation hardness testing and surface imaging incorporating a multi-plate capacitor system
US6026677A (en) Apparatus for microindentation hardness testing and surface imaging incorporating a multi-plate capacitor system
EP2965069B1 (en) Ultrasensitive ratiometric capacitance dilatometer and related methods
Crompton et al. On the Swarm Method for Determining the Ratio of Electron Drift Velocity to Diffusion Coefficient
SU1721489A1 (en) Dilatometer
Gascoigne Precise pressure measurement in the range 0.1–500 torr
US6907677B1 (en) Stable LVDT extensometer
CN116858403A (en) Micro-force measuring device and method
CN110662953B (en) Stress unit
CN2053326U (en) Apparatus for testing line expanding coefficient of materials by interfering method
US4002061A (en) Capacitance transducer for the measurement of bending strains at elevated temperatures
RU2040777C1 (en) Gear for measurement of deformations
WO1995010021A1 (en) High precision scale and position sensor
US3630075A (en) Double beam extensometer
SU894521A2 (en) Cell for investigating dielectric characteristics of solid dielectrics
SU115000A1 (en) Electromechanical deflector
SU681332A1 (en) Dilatometric temperature indicator
GB2088065A (en) Improvements in or Relating to Extensometers
US2583763A (en) Electrostatic apparatus for measuring voltages
US3041733A (en) Gauging apparatus particularly adapted for measurement of small changes in dimensions or displacements
Jacobs Cryogenic applications of capacitance-type pressure sensors
Walters et al. An extensometer for creep-fatigue testing at elevated temperatures and low strain ranges (±0.2 per cent< δ∊< 1.0 per cent)
CN115183919A (en) Force sensor
Wisniewski et al. Friction free active‐element bulk‐modulus high‐pressure transducer
Hatheway An instrument for generation and control of sub-micron motion.