一種金屬線脹係數的測量裝置的製作方法

2023-06-14 10:51:21

專利名稱：一種金屬線脹係數的測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量裝置。
背景技術：
普通物理實驗中較重要的力、熱實驗題目之一為金屬線脹係數的測定，現有測量金屬線脹係數的方法採用光槓桿法，該方法的基本原理是利用電熱絲加熱待測金屬棒，採用溫度計測量初態和終態溫度，用望遠鏡和光槓桿測量金屬棒由始末狀態溫差所引起的長度變化，從而得到金屬棒的線脹係數；但是，該測量方法存在佔用場地大、望遠鏡調節費時、 待測量較多，需兩人合作才能完成，致使測量結果誤差較大等缺點。

實用新型內容本實用新型的目的是為了解決現有金屬線脹係數的測量方法存在佔用場地大、望遠鏡調節費時、測量需兩人合作才能完成，致使測量結果誤差較大的問題，提供一種金屬線脹係數的測量裝置。本實用新型包括線脹係數測試儀、銅框、支座、尾座、傳感器、磁鐵座、磁鐵座調節杆、基座、霍爾電壓測試儀、讀數顯微鏡、固定環、顯微鏡調節杆和兩個磁鐵，所述線脹係數測試儀由底座、外筒、加熱管、墊片和溫度計組成，所述外筒垂直設置在底座的上端面上，外筒上端面的中心處設有墊片槽，墊片槽的直徑大於加熱管的外徑，加熱管設置在外筒的內腔中，墊片設置在墊片槽中，溫度計的一端設置在加熱管的內腔中，溫度計的另一端外露在外筒的外面，銅框設置在墊片的上端面上，支座設置在外筒的上端面上，傳感器的一端穿過支座後與尾座連接，且尾座的底端面與銅框的上端面正對，傳感器的另一端設置在兩個磁鐵之間，兩個磁鐵固裝在磁鐵座中，調節杆的上端面與磁鐵座的下端面接觸，調節杆的下端面設置在基座的上端面上，霍爾電壓測試儀的輸入端通過導線與傳感器連接，讀數顯微鏡通過固定環固定在顯微鏡調節杆上，顯微鏡調節杆的下端面設置在基座的上端面上，銅框上與讀數顯微鏡上的物鏡正對的側壁上刻有一條橫線。本實用新型與已有技術相比具有以下有益效果1、利用本實用新型對金屬棒進行線脹係數的測量，測量位移可以讀到毫米(mm) 的千分之一，對微位移量測量準確，測量結果誤差較小。2、本實用新型讀數方便、操作過程簡單，測量一人即可完成。3、本實用新型佔用場地小、無需望遠鏡調節、更省時。

圖1是本實用新型的整體結構立體圖，圖2是線脹係數測試儀1的主剖視圖。
具體實施方式
具體實施方式
一結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式包括線脹係數測試儀1、銅框2、支座3、尾座4、傳感器5、磁鐵座6、磁鐵座調節杆7、基座8、霍爾電壓測試儀9、 讀數顯微鏡10、固定環11、顯微鏡調節杆12和兩個磁鐵13，線脹係數測試儀1由底座1-1、 外筒1-2、加熱管1-3、墊片1-4和溫度計1-5組成，外筒1-2垂直設置在底座1_1的上端面上，外筒1-2上端面的中心處設有墊片槽1-2-1，墊片槽1-2-1的直徑大於加熱管1-3的外徑，加熱管1-3設置在外筒1-2的內腔中，墊片1-4設置在墊片槽1-2-1中，溫度計1-5的一端設置在加熱管1-3的內腔中(即測量時，溫度計1-5的一端設置在被測金屬棒14的內腔中)，溫度計1-5的另一端外露在外筒1-2的外面，銅框2設置在墊片1-4的上端面上，支座3設置在外筒1-2的上端面上，傳感器5的一端穿過支座3後與尾座4連接，且尾座4的底端面與銅框2的上端面正對，傳感器5的另一端設置在兩個磁鐵13之間，兩個磁鐵13固裝在磁鐵座6中，調節杆7的上端面與磁鐵座6的下端面接觸，調節杆7的下端面設置在基座8的上端面上，兩個磁鐵13的高度可通過磁鐵座調節杆7來調節，霍爾電壓測試儀9的輸入端通過導線與傳感器5連接，讀數顯微鏡10通過固定環11固定在顯微鏡調節杆12上， 顯微鏡調節杆12的下端面設置在基座8的上端面上，讀數顯微鏡10的高度可通過顯微鏡調節杆12來調節，銅框2上與讀數顯微鏡10上的物鏡10-1正對的側壁上刻有一條橫線。 傳感器5採用95A型集成霍爾位移傳感器，該傳感器具有體積小、靈敏度高、精度高、易操作等優點；因此，傳感器5將難測量的力學量變為容易測量的電學量的轉換，使得測量金屬線脹係數操作更簡單、省時，讀數更方便、準確，測量結果更精確。霍爾電壓測試儀9和讀數顯微鏡10為市售產品。 本實用新型的測量過程將被測金屬棒14置於加熱管1-3的內腔中，加熱管1-3 通過電熱絲加熱，使被測金屬棒14溫度升高，被測金屬棒14加熱後膨脹將銅框2頂起，當銅框2的上端面觸碰尾座4的底端面時，傳感器5通過槓桿的原理，位於兩個磁鐵13中傳感器5的端部位置發生變化，通過霍爾電壓測試儀9的電壓示數讀出對應的電壓值；測量溫度可從室溫開始，每升高一定溫度，通過轉動讀數顯微鏡10上的鼓輪10-2，在讀數顯微鏡 10上的目鏡10-3中看到的十字刻線與銅框2上橫線重合，從而讀出橫線的位置數值，同時， 霍爾電壓測試儀9上就有一個與之相應的電壓值。對某一種金屬在室溫至100°C之間測出至少三組數據，利用最小二乘擬合給出電壓值與位移量的線性擬合方程，線性方程的比例係數k對同一套設備為固定值。因此，利用該擬合線性方程由電壓的改變量可算出任意待測金屬管的微小的形變量，從而實現對任意金屬的線脹係數測量。
權利要求1. 一種金屬線脹係數的測量裝置，所述裝置包括線脹係數測試儀(1)、銅框O)、支座 (3)、尾座(4)、傳感器(5)、磁鐵座(6)、磁鐵座調節杆(7)、基座(8)、霍爾電壓測試儀(9)、 讀數顯微鏡(10)、固定環(11)、顯微鏡調節杆(1 和兩個磁鐵(13)，其特徵在於所述線脹係數測試儀(1)由底座(1-1)、外筒(1-2)、加熱管(1-3)、墊片(1-4)和溫度計(1-5)組成，所述外筒(1- 垂直設置在底座(1-1)的上端面上，外筒(1- 上端面的中心處設有墊片槽(1-2-1)，墊片槽(1-2-1)的直徑大於加熱管(1-3)的外徑，加熱管(1-3)設置在外筒(1-2)的內腔中，墊片(1-4)設置在墊片槽(1-2-1)中，溫度計(1-5)的一端設置在加熱管(1-3)的內腔中，溫度計(1-5)的另一端外露在外筒(1-2)的外面，銅框(2)設置在墊片(1-4)的上端面上，支座C3)設置在外筒(1- 的上端面上，傳感器(5)的一端穿過支座 ⑶後與尾座⑷連接，且尾座⑷的底端面與銅框(2)的上端面正對，傳感器(5)的另一端設置在兩個磁鐵(1 之間，兩個磁鐵(1 固裝在磁鐵座(6)中，調節杆(7)的上端面與磁鐵座(6)的下端面接觸，調節杆(7)的下端面設置在基座(8)的上端面上，霍爾電壓測試儀(9)的輸入端通過導線與傳感器( 連接，讀數顯微鏡(10)通過固定環(11)固定在顯微鏡調節杆(1 上，顯微鏡調節杆(1 的下端面設置在基座(8)的上端面上，銅框(2)上與讀數顯微鏡(10)上的物鏡(10-1)正對的側壁上刻有一條橫線。
專利摘要一種金屬線脹係數的測量裝置，它涉及一種測量裝置，以解決現有金屬線脹係數的測量方法存在佔用場地大、望遠鏡調節費時、測量需兩人合作才能完成，致使測量結果誤差大的問題，銅框設置在線脹係數測試儀上的墊片的上端面上，支座設置在外筒的上端面上，傳感器的一端穿過支座後與尾座連接，傳感器的另一端設置在兩個磁鐵之間，兩個磁鐵固裝在磁鐵座中，調節杆的上端面與磁鐵座的下端面接觸，調節杆的下端面設置在基座的上端面上，霍爾電壓測試儀通過導線與傳感器連接，讀數顯微鏡通過固定環固定在顯微鏡調節杆上，顯微鏡調節杆的下端面設置在基座的上端面上，銅框上與讀數顯微鏡上的物鏡正對的側壁上刻有一條橫線。本實用新型用於測量金屬線脹係數。
文檔編號G01N25/16GK202141687SQ20112025148
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月18日 優先權日2011年7月18日
發明者宋國利, 尹少英, 楊幼桐 申請人:哈爾濱學院