一种测量线胀系数的实验装置及方法制造方法及图纸

技术编号:21797037 阅读:20 留言:0更新日期:2019-08-07 10:01
本发明专利技术涉及实验装置技术领域,提供了一种测量线胀系数的实验装置,包括依次设置的激光发射器、第一透镜、第一镀高反射膜透明板、第二镀高反射膜透明板、第二透镜以及图样接收屏,实验装置还包括待测样品加热装置及推动件,推动件的一端伸入待测样品加热装置内用于于待测样品接触,推动件的另一端与第一镀高反射膜透明板或第二镀高反射膜透明板接触或连接。该装置能改善现有测量线胀系数的实验装置精度有限的问题。一种测量线胀系数的方法:将待测样品进行加热,使上述两个镀高反射膜透明板的距离因待测样品膨胀同步变化;记录干涉图样的变化量,进而计算得到待测样品膨胀长度;根据温差和膨胀长度计算线胀系数。该方法测得的线胀系数的精度高。

An Experimental Device and Method for Measuring Linear Expansion Coefficient

【技术实现步骤摘要】
一种测量线胀系数的实验装置及方法
本专利技术涉及测量装置
,具体而言,涉及一种测量线胀系数的实验装置及方法。
技术介绍
根据热胀冷缩原理,大多数物体在受热后会体积膨胀长度增加。其长度L和温度t之间的关系为:L=L0(1+αt+βt2+……)(1)式中L0为温度t=0℃时的长度,α、β是和被测物质有关的常数,都是很小的数值。而β以下各系数和α相比甚小,所以在常温下可以忽略,则式(1)可写成L=L0(1+αt)(2)此处α就是通常所称的线胀系数,单位是℃-1。如:铜棒的线胀系数1.7×10-5/℃。设物体在温度t1(单位为℃)时的长度为L,温度升到t2(单位为℃)时,其长度增加δ,根据式(2),可得L=L0(1+αt1)L+δ=L0(1+αt2)若不知道0℃时的L0,由此二式相比消去L0,整理后得出由于δ和L相比甚小,L(t2-t1)>>δt1,所以式(3)可近似写成测量线胀系数的主要问题,是怎样测量温度变化(t2-t1)引起长度的微小变化δ。现有的实验装置中一般是用千分表或光杠杆测量固体升温过程中长度的微小变化。但千分表和光杠杆固定比较困难,操作复杂,且测量精度有限。鉴于此,特提出本申请。
技术实现思路
本专利技术提供了一种测量线胀系数的实验装置,旨在改善现有测量线胀系数的实验装置精度有限的问题。本专利技术还提供了一种测量线胀系数的方法,该方法相较于现有技术能够更准确测定待测样品的线胀系数。本专利技术是这样实现的:一种测量线胀系数的实验装置,包括依次设置的激光发射器、第一透镜、第一镀高反射膜透明板、第二镀高反射膜透明板、第二透镜以及经第一透镜、第一镀高反射膜透明板、第二镀高反射膜透明板以及第二透镜干涉后形成的图样的图样接收屏。实验装置还包括待测样品加热装置及用于改变第一镀高反射膜透明板和第二镀高反射膜透明板之间距离的推动件,推动件的一端伸入待测样品加热装置内用于与待测样品接触,推动件的另一端与第一镀高反射膜透明板或第二镀高反射膜透明板接触或连接。进一步地,在本专利技术较佳的实施例中,推动件为绝热推动件或低导热推动件。进一步地,在本专利技术较佳的实施例中,待测样品加热装置包括用于测定待测样品温度的温度探测器。进一步地,在本专利技术较佳的实施例中,推动件与第一镀高反射膜透明板连接,实验装置还包括安装座,安装座开设有安装槽,第一镀高反射膜透明板的边缘连接有第一支撑座,第一支撑座滑动设置于安装槽内,推动件与第一支撑座连接。进一步地,在本专利技术较佳的实施例中,第二镀高反射膜透明板的边缘连接有第二支撑座、第二透镜的边缘连接有第三支撑座、图样接收屏的边缘设置有第四支撑座,第一支撑座、第二支撑座、第三支撑座以及第四支撑座均可拆卸卡设于安装槽内。进一步地,在本专利技术较佳的实施例中,安装槽与第一支撑座对应的内壁设置有第一纳米涂层,第一支撑座位于安装槽内的部位的外壁设置有第二纳米涂层。进一步地,在本专利技术较佳的实施例中,待测样品加热装置包括相互扣合的顶盖和底盖,顶盖和底盖围成加热腔,加热腔内设置有加热件。进一步地,在本专利技术较佳的实施例中,待测样品加热装置还包括扣合在顶盖和底盖相对两侧的第一侧盖和第二侧盖。进一步地,在本专利技术较佳的实施例中,激光发射器通过第一安装杆设置于顶盖上,第一透镜通过第二安装杆设置于顶盖上。进一步地,在本专利技术较佳的实施例中,顶盖上设置有第一插套和第二插套,第一安装杆插设于第一插套内,第二安装杆插设于第二插套内。一种测量线胀系数的方法,包括:将待测样品进行加热,使待测样品因受热膨胀同步改变F-P干涉仪中两个镀高反射膜透明板的距离;记录F-P干涉仪干涉图样的变化量,进而计算得到待测样品因膨胀增加的长度;记录待测样品加热前后的温差;根据待测样品加热前后的温差和因膨胀增加的长度计算待测样品的线胀系数。本专利技术的有益效果是:本专利技术通过上述设计得到的线胀系数的实验装置,使用时,由于两个透镜、两个镀高反射膜透明板以及图样显示屏的具体设置,使得上述几个结构构成了F-P干涉仪,在其作用下,配合设置待测样品加热装置以及推动件,使得待测样品在加热下,能够被精确地测量出其膨胀长度,进而能够精确地测得其线胀系数;而且采用F-P干涉仪的原理,投影得到的干涉图样明暗相间,亮条纹细锐,清晰度好,实验中非常利于实验者观察图样变化,从而更进一部使得测得的长度变化值更精确。本申请提供的实验装置相对于现有的测量测量线胀系数的实验装置,精度更高,且其操作也较为方便。本专利技术通过上述涉及得到的测量线胀系数的方法,通过待测样品受热膨胀同步改变F-P干涉仪的两个镀高反射膜透明板的距离,进而使得干涉图样发生变化,实验者可以通过观察清晰的干涉图样的变化量进而准确计算出微小的线性膨胀量,进而能够非常精确测得待测样品的线胀系数。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。图1是本专利技术实施方式提供的线胀系数的实验装置的结构示意图;图2是本专利技术实施方式提供的线胀系数的实验装置的剖视图;图3是图1的左视图;图4是图1的右视图;图5是图3中待测样品加热装置拆解开的结构示意图;图6是图2中A区域的放大图;图7是F-P干涉图样。图标:100-线胀系数的实验装置;110-激光发射器;111-第一安装杆;120-第一透镜;121-第二安装杆;130-第一镀高反射膜透明板;131-第一支撑座;132-第二纳米涂层;140-第二镀高反射膜透明板;141-第二支撑座;150-第二透镜;151-第三支撑座;160-图样接收屏;161-第四支撑座;170-推动件;180-待测样品加热装置;181-温度探测器;182-顶盖;183-底盖;184-第一侧盖;185-第二侧盖;186-第一插套;187-第二插套;188-加热件;190-安装座;191-安装槽;192-第一纳米涂层;20-待测样品。具体实施方式为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本专利技术实施方式中的附图,对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本专利技术保护的范围。因此,以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围,而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本专利技术和简化描述,而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本专利技术的限制。此外,术语“第一”、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量线胀系数的实验装置,其特征在于,包括依次设置的激光发射器、第一透镜、第一镀高反射膜透明板、第二镀高反射膜透明板、第二透镜以及用于显示由所述激光发射器发射,经所述第一透镜、所述第一镀高反射膜透明板、所述第二镀高反射膜透明板以及所述第二透镜干涉后形成的图样的图样接收屏,所述实验装置还包括待测样品加热装置及用于改变所述第一镀高反射膜透明板和所述第二镀高反射膜透明板之间距离的推动件,所述推动件的一端伸入所述待测样品加热装置内用于与待测样品接触,所述推动件的另一端与所述第一镀高反射膜透明板或所述第二镀高反射膜透明板接触或连接。

【技术特征摘要】
1.一种测量线胀系数的实验装置,其特征在于,包括依次设置的激光发射器、第一透镜、第一镀高反射膜透明板、第二镀高反射膜透明板、第二透镜以及用于显示由所述激光发射器发射,经所述第一透镜、所述第一镀高反射膜透明板、所述第二镀高反射膜透明板以及所述第二透镜干涉后形成的图样的图样接收屏,所述实验装置还包括待测样品加热装置及用于改变所述第一镀高反射膜透明板和所述第二镀高反射膜透明板之间距离的推动件,所述推动件的一端伸入所述待测样品加热装置内用于与待测样品接触,所述推动件的另一端与所述第一镀高反射膜透明板或所述第二镀高反射膜透明板接触或连接。2.根据权利要求1所述的测量线胀系数的实验装置,其特征在于,所述推动件为绝热推动件或低导热推动件。3.根据权利要求1所述的测量线胀系数的实验装置,其特征在于,所述待测样品加热装置包括用于测定待测样品温度的温度探测器。4.根据权利要求1所述的测量线胀系数的实验装置,其特征在于,所述推动件与所述第一镀高反射膜透明板连接,所述实验装置还包括安装座,所述安装座开设有安装槽,所述第一镀高反射膜透明板的边缘连接有第一支撑座,所述第一支撑座滑动设置于所述安装槽内,所述推动件与所述第一支撑座连接。5.根据权利要求4所述的测量线胀系数的实验装置,...

【专利技术属性】
技术研发人员:叶荣李忧卢开东陈星如杜宇华谢红伍淑俊吴显云张容董会宁秦岭陈海涛李斌
申请(专利权)人:成都师范学院
类型:发明
国别省市:四川,51

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