[发明专利]一种热膨胀测量仪及使用方法

说明书

本发明公开了一种热膨胀测量仪装置及使用方法，热膨胀测量仪包括位于气浮导轨上的两个移动滑架、位于气浮导轨一端的激光干涉仪、位于气浮导轨下面用于放置试样的三自由度微调平台及五部分组成，位于气浮导轨一端的激光干涉仪在测量过程是固定的，三自由度微调平台用于保证试样与气浮导轨平行，测针分别固定在两个气浮滑架上用于将试样的热膨胀量转化为气浮滑架位移量，两个气浮滑架上分别固定有分光镜及反光镜组用于测量气浮滑架位移量。本发明解决了现有装置测量热膨胀困难，或者精度不高的问题。

技术领域

本发明涉及几何测量技术领域，具体是一种热膨胀测量仪及使用方法。

背景技术

在温度改变时，物体外形一般有胀缩现象。这种现象的存在，给制造工业带来很多不利的影响，尤其在精密机械、精密仪器及测试技术中，由于温度变化引起被加工和被测量对象的热变形对加工精度和测量精度的影响已越来越引起人们的重视。在工程应用中，将室内温度变化控制在20±1℃内成本即较为昂贵，如果要进一步提高温度控制精度，则测得量具和材料的热膨胀就显得至关重要。 材料的热膨胀系数取决于其原子结构，如果没有特殊的措施（热处理，退火等），材料的热膨胀系数很难改变。因此，热膨胀系数非常稳定，所以我们可以用热膨胀测量仪测量材料的热膨胀系数。

在等压下，单位温度变化所导致的长度量值的变化称为热膨胀系数。实际应用中，有两种主要的热膨胀系数，分别是线性热膨胀系数和体积热膨胀系数。大多数情况之下，此系数为正值。也就是说温度升高体积扩大。但是也有例外，当水在0℃到4℃之间，会出现反膨胀。而一些陶瓷材料在温度升高情况下，几乎不发生几何特性变化，其热膨胀系数接近0。

发明内容

本发明的目的是提供一种热膨胀测量仪及其使用方法，以解决棒体热膨胀测量装置位姿调整困难等问题，提高热膨胀量测量精度。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种热膨胀测量仪，其特征在于：包括设置在平台上的气浮导轨，气浮导轨上一端固定有激光干涉仪调整云台，激光干涉仪调整云台上安装有激光干涉仪激光器，气浮导轨上还滑动安装有两个气浮滑架，靠近激光干涉仪激光器的气浮滑架上固定有y向微调平台，y向微调平台上安装有分光镜及反射镜组，远离激光干涉仪激光器的气浮滑架上固定有y-z两自由度微调平台， y-z两自由度微调平台上固定有反射镜，且反射镜朝向分光镜及反射镜组；两个气浮滑架的底部分别垂直固定有一个测针，气浮导轨下的平台上固定有两个三自由度微调平台，两个三自由度微调平台上分别固定有一个窄V型块，两窄V型块用于放置被测试样。

所述的一种热膨胀测量仪，其特征在于：所述的两个气浮滑架，其中一个气浮滑架两侧分别固定有一柔性丝线，另一个气浮滑架两侧分别固定有一V型槽螺栓轴承，两柔性丝线分别绕过其同侧的V型槽螺栓轴承，且两柔性丝线的另一端分别固定有一个小重锤，两个小重锤用于保持测针端部与被测试样的接触力保持恒定。

所述的一种热膨胀测量仪，其特征在于：所述的测针端部为球形测尖，测尖的半径与被测试样的半径相同。

所述的一种热膨胀测量仪，其特征在于：所述的分光镜及干涉镜组由镜组安装架安装在y向微调平台上，分光镜及干涉镜组可调整沿z方向的位置及绕z方向的角度；所述y-z两自由度微调平台上的反射镜沿y、z方向的位置可进行微调；使得激光干涉仪激光器发出的激光束经分光镜分光并且一路激光经反射镜反射后与另一路激光干涉且与气浮导轨平行。

所述的一种热膨胀测量仪，其特征在于：所述的两个三自由度微调平台上的窄V型块的y、z方向的位置及绕z方向的转角可进行微调，保证被测试样与气浮导轨平行。

一种热膨胀测量仪的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）、移动一个气浮滑架，使气浮滑架下的测针端部与一窄V型块的两面接触且能够左右移动，然后移动另一个气浮滑架，使气浮滑架下的测针端部与另一V型块的两面接触且能够左右移动；