一种不规则固体热胀冷缩体积变化量的高精度量测装置，它包括铁架台、玻璃杯、橡胶塞、玻璃圆直管、液体、泡沫薄板和千分表。其中，铁架台包括铁架台竖直杆、铁架台横梁和铁架台底座；玻璃杯置于铁架台底座上；橡胶塞直径与玻璃杯内径匹配；玻璃圆直管横穿通过橡胶塞正中央，且底端与橡胶塞下端面齐平；泡沫薄板为圆形，直径与玻璃圆直管内径匹配，漂浮于玻璃圆直管内的液面，可在管内随液面升降而上下自由滑动；千分表固定于铁架台的横梁上。本实用新型专利技术利用千分表指针的偏转来衡量玻璃圆直管中液面高度的变化，检测精度远高于对玻璃圆直管中液面高度的直接读取，推算过程有效消除了温度改变对玻璃杯尺寸及液体体积的影响。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及岩土工程与物理实验领域，适宜量测温度变化时不规则固体热胀冷缩的体积变化量。
技术介绍
热胀冷缩是自然界万物本质属性之一，在宏观上表现为温度升高，体积增大，温度降低，体积减小。针对岩土工程领域，当前量测固体材料热胀冷缩体积变化量的方法是将其预制成长方体或圆柱体试样，先用游标卡尺测量试样某一端面的线应变，而后再根据几何特征计算其体积变化量。这种方法存在两大弊端；其一，对试样几何外形有特定要求，无法量测不规则体在温度改变时的体积变化量；其二，混凝土、岩石等多数岩土体均属于各向异性材料，这种由单一端面线应变推算其整体体积变化量的方法与实际情况不相吻合，存在较大误差。针对物理实验方法，通常是采用带有刻度的容器直接测量溢出液体体积，并以其替代试样体积，该法虽可先测量出不规则体在不同温度下的体积，而后再计算出体积变化量，但由于固体材料对温度变化的敏感度一般较低，当试样体积或温度变化量较小时，量测结果不明显，精度无法满足要求。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提出了一种高精度量测装置，可对任意几何外形固体材料在热胀冷缩时的体积变化量进行高精度量测。一种不规则固体热胀冷缩体积变化量的高精度量测装置，它包括铁架台、玻璃杯、橡胶塞、玻璃圆直管、液体、泡沫薄板和千分表。其中，铁架台包括铁架台竖直杆、铁架台横梁和铁架台底座；玻璃杯置于铁架台底座上；橡胶塞直径与玻璃杯内径匹配，玻璃圆直管横穿通过橡胶塞正中央，且底端与橡胶塞下端面齐平；泡沫薄板为圆形，直径与玻璃圆直管内径匹配，漂浮于玻璃圆直管内的液面，可在管内随液面的升降而上下自由滑动；千分表量程10mm，分度值0.001mm，固定于铁架台的横梁上。上述的铁架台竖直杆高350-400mm，铁架台底座为正方形，其边长为250-300mm，铁架台横梁长200-220mm；玻璃杯壁厚2-3mm，内径150-260mm，高150-300mm；橡胶塞厚25-30mm；玻璃圆直管壁厚1-2mm，内径20-25mm，长55-70mm；泡沫薄板厚2-3mm。本技术有如下有益效果：1、固体材料的几何外形不受限制，可量测任意形状试样的热胀冷缩体积变化量；2、测量方法综合考虑了温度改变对玻璃杯尺寸及液体体积的影响，检测精度高；3、利用千分表指针的偏转来衡量玻璃圆直管中液面高度的变化，不仅可消除液体粘性对测量结果的影响，而且检测精度远高于对玻璃圆直管中液面高度的直接读取；4、量测装置原材料来源广泛，价格低廉，测量步骤简易。附图说明下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。图1为本技术的结构示意图。图中：铁架台竖直杆1，铁架台横梁2，玻璃圆直管3，泡沫薄板4，千分表5，橡胶塞6，液体7，玻璃杯8，铁架台底座9，超薄弹力橡皮10，固体试样11。具体实施方式参见图1，一种不规则固体热胀冷缩体积变化量的高精度量测装置，它包括铁架台、玻璃杯8、橡胶塞6、玻璃圆直管3、液体7、泡沫薄板4和千分表5。其中，铁架台包括铁架台竖直杆1、铁架台横梁2和铁架台底座9；玻璃杯置于铁架台底座上；橡胶塞直径与玻璃杯内径匹配；玻璃圆直管横穿通过橡胶塞正中央，且底端与橡胶塞下端面齐平；泡沫薄板为圆形，直径与玻璃圆直管内径匹配，漂浮于玻璃圆直管内的液面，可在管内随液面的升降而上下自由滑动；千分表量程10mm，分度值0.001mm，固定于铁架台的横梁上。所述的铁架台竖直杆高350-400mm，铁架台底座为正方形，其边长为250-300mm，铁架台横梁长200-220mm；玻璃杯壁厚2-3mm，内径150-260mm，高150-300mm；橡胶塞厚25-30mm；玻璃圆直管壁厚1-2mm，内径20-25mm，长55-70mm；泡沫薄板厚2-3mm。所述的液体为水或油。当温度发生变化时，固体试样、液体、玻璃杯、玻璃圆直管等的尺寸都将产生改变，但液体的质量是恒定的，记为m。设温度t1条件下，试样体积记为V1，液体密度记为ρ1，玻璃杯内径记为D1，玻璃杯内液面高度记为H1，玻璃圆直管内径记为d1，玻璃圆直管内液面高度记为h1，千分表读数记为S1。此时，装置及试样的尺寸存在几何关系：V1+mρ1=π4D12H1+π4d12h1---(1)]]>设温度t2条件下，试样体积记为V2，液体密度记为ρ2，玻璃杯内径记为D2，玻璃杯内液面高度记为H2，玻璃圆直管内径记为d2，玻璃圆直管内液面高度记为h2，千分表读数记为S2。此时，装置及试样的尺寸存在几何关系：V2+mρ2=π4D22H2+π4d22h2---(2)]]>联立公式(1)、(2)，可得温度从t1改变为t2时，固体试样体积的绝对改变量：ΔV=V1-V2=π4[(D12H1+d12h1)-(D22H2+d22h2)]-(mρ1-mρ2)---(3)]]>玻璃杯内径150-260mm，玻璃圆直管内径20-25mm，二者平方值相差约100倍，由上述公式(3)可知，玻璃圆直管内径的变化对测量结果ΔV几乎不产生影响，因此热胀冷缩过程中可将玻璃圆直管内径视为定值，即存在：d1＝d2＝d (4)再者，温度从t1改变为t2时，千分表读数与玻璃圆直管内液面高度之间存在几何关系：h1-h2＝S1-S2 (5)联立公式(3)、(4)、(5)，又可得温度从t1改变为t2时，固体试样体积的绝对改变量：ΔV=π4[(D12H1-D22H2)+d2(S1-S2)]-(mρ1-mρ2)---(4)]]>上述公式(6)中，玻璃杯内径D1和D2、玻璃杯内液面高度H1和H2、玻璃圆直管内径d、玻璃圆直管内液面高度h1和h2由游标卡尺在t1和t2温度时直接测量，千分表读数S1和S2根据千分表指针偏转情况直接读取，液体密度ρ1和ρ2根据品名直接查资料，液体质量m由电子台秤直接称量。当ΔV计算值为“-”时，表示固体体积收缩；当ΔV计算值为“+”时，表示固体体积增大。联立(1)、(6)可得温度从t1改变为t2时，固体试样体积的相对改变量：α=|ΔV|V1=|π4[(D12H1-D22H2)+d2(S1-S2)]-(mρ1-mρ2)|π4D12H1+π4d2h1-mρ1---(7)]]>上述公式(7)中α以百分数表示。实施例1：将高350mm的竖直杆、边长250mm的正方形底座、长200mm的横梁三铁件组本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种不规则固体热胀冷缩体积变化量的高精度量测装置，其特征在于：它包括铁架台、玻璃杯（8）、橡胶塞（6）、玻璃圆直管（3）、液体（7）、泡沫薄板（4）和千分表（5）；其中，铁架台包括铁架台竖直杆（1）、铁架台横梁（2）和铁架台底座（9）；玻璃杯置于铁架台底座上；橡胶塞直径与玻璃杯内径匹配；玻璃圆直管横穿通过橡胶塞正中央，且底端与橡胶塞下端面齐平；泡沫薄板为圆形，直径与玻璃圆直管内径匹配，漂浮于玻璃圆直管内的液面，可在管内随液面的升降而上下自由滑动；千分表固定于铁架台的横梁上。
【技术特征摘要】
1.一种不规则固体热胀冷缩体积变化量的高精度量测装置，其特征在于：它包括铁架台、玻璃杯（8）、橡胶塞（6）、玻璃圆直管（3）、液体（7）、泡沫薄板（4）和千分表（5）；其中，铁架台包括铁架台竖直杆（1）、铁架台横梁（2）和铁架台底座（9）；玻璃杯置于铁架台底座上；橡胶塞直径与玻璃杯内径匹配；玻璃圆直管横穿通过橡胶塞正中央，且底端与橡胶塞下端面齐平；泡沫薄板为圆形，直径与玻璃圆直管内径匹配，漂浮于玻璃圆直管内的液面，可在管内随液面的升降而上下自由滑动；千分表固定于铁架台的横梁上。
2.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：周明涛，胡旭东，许文年，张守德，高家祯，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42
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