[发明专利]一种低温收缩测量装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量装置及其测量方法，特别涉及用于测量物体低温收缩量的装置及其测量方法。

背景技术

热胀冷缩是大部分物质的固有属性。在低温下物体发生收缩将对原有的结构产生巨大影响。因此，在低温装置的设计中，需要严格考虑所用部件的低温收缩量。对于很多采用单一已知材料制成的部件，其冷却到某一低温的收缩量可以通过计算得出。但对于一些部件所用材料成分不明或者由多种材料复合而成，其低温收缩量就很难通过计算精确得到。

很多部件需要实际测量其低温收缩量。常用较为简单的方法是：将部件放到低温冷却液中进行浸泡冷却，冷却后通过测量部件的外形尺寸变化来得出该部件的低温收缩量。通常采用的测量工具为常规量具（如卡尺、卷尺等），这些常规量具测量时需要接触到被测的低温部件，因此很不方便。另外，常规量具在接触被测低温部件时也被冷却，量具本身也会发生冷收缩，其测量精度将会大大降低。

发明内容

本发明的目的是克服常规量具测量物体低温收缩测量精度差的缺点，提出一种新的低温收缩测量装置。

激光具有定向发光的特性，从激光器发出的激光，其光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。商品化的激光笔就是利用激光的这一特性，以激光作为指示用途的小型低功率民用激光器。本发明的测量装置将采用商品化的激光笔作为主要工具进行测量。

本发明的测量装置由激光发生器、透明支撑板和半透明白纸组成。激光发生器由激光笔和支撑杆组成。其中，支撑杆采用热导率小于0.3W/(m·K)的环氧材料制作。当支撑杆的下端浸泡在低温冷却液中，距离低温冷却液顶面0.5m的支撑杆上端的温度仍然可以接近室温。激光笔的下底面与支撑杆的上端面固定在一起，并且激光笔与支撑杆同轴放置，使得激光笔发出的激光与支撑杆的轴线重合。多个激光发生器垂直放置，并固定在被测部件的各个相应位置。如果需要测量被测部件沿长度方向的收缩量，即在与长度方向相垂直的两个端面上各安装固定一个激光发生器；如果需要测量被测部件沿宽度方向的收缩量，即在与宽度方向相垂直的两个端面上各安装固定一个激光发生器；其它方向依次类推。透明支撑板水平放置在激光发生器的上面，并与激光发生器的顶端保持一定间距。透明支撑板采用四根垂直立在水平地面上支柱固定，确保透明支撑板与水平地面不会发生相对位移。半透明白纸水平放置在透明支撑板上，并且半透明白纸与透明支撑板粘贴固定在一起。

采用本发明的测量装置测量步骤如下，将安装有激光发生器的被测部件放置在低温冷却液槽内，打开激光发生器上的激光笔，让激光笔发出的激光垂直投射到透明支撑板上，此时在半透明白纸上会出现小光点，采用记号笔在半透明白纸上描摹并记录下来半透明白纸上小光点的轮廓；然后向低温冷却液槽内注入低温冷却液，当被测部件的温度下降到目标温度后，采用记号笔在半透明白纸上描摹并记录下来激光笔发出的激光投射到半透明白纸上的小光点轮廓，测量半透明白纸上小光点轮廓中心的偏移距离便能计算出被测部件在低温下的收缩量。

附图说明

附图1是本发明实施例的低温收缩测量装置结构示意图，图中：1激光发生器、2激光笔、3支撑杆、4透明支撑板、5半透明白纸、6支柱、7被测部件、8冷却液槽。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

如附图所示，本发明的测量装置由激光发生器1、透明支撑板4和半透明白纸5组成。激光发生器1由激光笔2和支撑杆3组成。其中，支撑杆3采用热导率小于0.3W/(m·K)的环氧材料制作。当支撑杆3的下端浸泡在低温冷却液中，距离低温冷却液顶面0.5m的支撑杆3上端的温度仍然可以接近室温。激光笔2的下底面与支撑杆3的上端面固定在一起，并且激光笔2与支撑杆3同轴放置，使得激光笔2发出的激光与支撑杆3的轴线重合。多个激光发生器1垂直放置，并固定在被测部件7的各个相应位置。如果需要测量被测部件7沿长度方向的收缩量，即在与长度方向相垂直的两个端面上各安装固定一个激光发生器1；如果需要测量被测部件7沿宽度方向的收缩量，即在与宽度方向相垂直的两个端面上各安装固定一个激光发生器1；其它方向依次类推。透明支撑板4水平放置在激光发生器1的上面，并与激光发生器1的顶端保持一定间距。透明支撑板4采用四根垂直立在水平地面上支柱6固定，确保透明支撑板4与水平地面不会发生相对位移。半透明白纸5水平放置在透明支撑板4上，并且半透明白纸5与透明支撑板4粘贴固定在一起。

本发明测量部件收缩量的方法如下：

对被测部件7的低温收缩量进行测量时，先将安装有激光发生器1的被测部件7放置在低温冷却液槽8内，打开激光发生器1上的激光笔2，让激光笔2发出激光垂直投射到透明支撑板4上，此时在半透明白纸5上会出现小光点，采用记号笔将半透明白纸5上小光点的轮廓描摹并记录在这张半透明白纸5上；然后向低温冷却液槽8内注入低温冷却液，待被测部件7的温度下降到目标温度后，采用记号笔再将激光笔2发出的激光投射到半透明白纸5上的小光点轮廓描摹并记录在这张半透明白纸5上，然后测量所述的半透明白纸5上小光点轮廓中心的偏移距离就可以计算出被测部件7在低温下的收缩量。