[实用新型]一种电加热式金属线胀系数测定装置

说明书

技术领域

该实用新型涉及到物理、机械、电子和传感技术等领域，特别是传感技术在物理热学中的应用。

背景技术

传统的金属线胀系数测量方法是利用光杠杆、望远镜及标尺来测量金属受热膨胀的微小位移，用玻璃液体温度计测量金属的温度，用蒸汽加热升温。此法在实验时难以调节，调节好后容易受到外界干扰，单点测量温度不准确，测量时间长。蒸汽加热一来操作不便，二来容易腐蚀仪器。本实用新型采用应变传感器测量微小位移，用电进行加热，用数字温度传感器进行多点温度测量，采用微处理器进行数据处理与显示，测量不易受干扰，操作简单方便，测量时间短。

发明内容

该实用新型采用电加热的方法和应变传感器测量金属线胀系数具有较好的实用价值。该实用新型由支架（1）、电加热筒（2）、金属棒（3）、应变片传感器（4）、弹性梁（5）、顶杆（6）、温度传感器（7）、仪表放大器（8）、微处理器（9）、显示器（10）组成；支架（1）的底座上放置电加热筒（2）和金属棒（3），金属棒（3）放在电加热筒（2）中间；支架（1）的立杆上固定弹性梁（5），弹性梁（5）上下表面粘贴应变片传感器（4）；顶杆（6）下端顶住金属棒（3）的上端，顶杆（6）的上端顶住弹性梁（5）的右端；温度传感器（7）放置在电加热筒（2）空腔中。应变片传感器（4）连接仪表放大器（8），温度传感器（7）、仪表放大器（8）和显示器（10）连接到微处理器（9）。电加热筒（2）可以通电加热使金属棒（3）升温而伸长，通过顶杆（6）使弹性梁（5）向上弯曲形变，应变片传感器（4）输出的电压产生相应的变化，经仪表放大器（8）放大后送微处理器（9）处理获得金属棒（3）的伸长量，送显示器（10）显示。电加热筒（2）成圆筒形，高度比金属棒（2）稍高，中心放置金属棒（3）；电加热筒（2）周围有分布均匀的电阻丝，最大功率为500W，且功率可调，采用交流220V供电。应变片传感器（4）为四片特性一样的金属应变片，弹性梁（5）的上下表面各贴2片，连接成直流电桥，接±4V直流电源。弹性梁（5）采用不锈钢片制用而成，具有较好的弹性。顶杆（6）采用石英玻璃棒材料制作而成，热胀系数非常小。温度传感器（7）采用采2个数字温度传感器DS18B20。

该实用新型的有益效果是加热方便、用传感器测量微小位移，操作方便，便于数字化与远程测量。

附图说明

图1为结构示意图，图2为电路方框图；图1～2中，1为支架、2为电加热筒、3为金属棒、4为应变片传感器、5为弹性梁、6为顶杆、7为温度传感器、8为仪表放大器、9为微处理器、10为显示器。

具体实施方式

该实用新型由支架（1）、电加热筒（2）、金属棒（3）、应变片传感器（4）、弹性梁（5）、顶杆（6）、温度传感器（7）、仪表放大器（8）、微处理器（9）、显示器（10）组成；支架（1）的底座上放置电加热筒（2）和金属棒（3），金属棒（3）放在电加热筒（2）中间；支架（1）的立杆上固定弹性梁（5），弹性梁（5）上下表面粘贴应变片传感器（4）；顶杆（6）下端顶住金属棒（3）的上端，顶杆（6）的上端顶住弹性梁（5）的右端；温度传感器（7）放置在电加热筒（2）空腔中。

应变片传感器（4）连接仪表放大器（8），温度传感器（7）、仪表放大器（8）和显示器（10）连接到微处理器（9）。电加热筒（2）可以通电加热使金属棒（3）升温而伸长，通过顶杆（6）使弹性梁（5）向上弯曲形变，应变片传感器（4）输出的电压产生相应的变化，经仪表放大器（8）放大后送微处理器（9）处理获得金属棒（3）的伸长量，送显示器（10）显示。

电加热筒（2）成圆筒形，高度比金属棒（2）稍高，中心放置金属棒（3）；电加热筒（2）周围有分布均匀的电阻丝，最大功率为500W，且功率可调，采用交流220V供电。

本实施例中，应变片传感器（4）为四片特性一样的金属应变片，弹性梁（5）的上下表面各贴2片，连接成直流电桥，接±4V直流电源。

本实施例中，弹性梁（5）采用不锈钢片制用而成，具有较好的弹性。顶杆（6）采用石英玻璃棒材料制作而成，热胀系数非常小。温度传感器（7）采用采2个数字温度传感器DS18B20。

本实施例中，仪表放大器（8）采用芯片INA128仪表放大器，采用±12V供电。

本实施例中，微处理器（9）采用单片机STC12C4054AD，该单片机具有12位AD转换功能，显示器（11）采用LCD1602模块，采用+5V供电。