[实用新型]一种测量金属线胀系数的装置

说明书

本实用新型属于测量技术领域，为了提高金属线胀系数的测量精度，简化测量步骤，提供了一种新型测量金属线胀系数的装置：包括控温加热装置、待测金属棒、隔热片、磁棒、螺线管、电感测量电路，控温加热装置用于控制待测金属棒的温度，磁棒一部分插至螺线管中，待测金属棒受热线性膨胀会引起螺线管内磁棒长度的变化，从而引起螺线管电感的改变，通过示波器或者麦克斯韦电桥测出电感变化即可求出金属棒的微小变形量，从而求出线胀系数。整个装置结构紧凑，操作简单，减小了人工操作引入的误差；避免了光杠杆法测量装置通过光杠杆臂来放大导致的装置体积大，操作繁琐等问题。

技术领域

本实用新型属于测量技术领域，涉及一种金属线胀系数的测量装置。

背景技术

线胀系数是固体材料的重要性能之一。传统测量线胀系数采用光杠杆的放大原理，但操作不便且偶然误差较大，而千分表等仪器测量微小位移的测量误差较大，单缝衍射法的效果受到缝宽的限制。现阶段，最广泛应用的是激光测量法，但其测量精度也受激光频率误差影响。

实用新型内容

本实用新型为了提高测量精度，简化测量操作，拓展测量方法，提供了一种结构简单、易于操作、测量精确度高、稳定性好的测量金属线胀系数的装置。采取的技术方案如下：

一种测量金属线胀系数的装置，其特征在于：包括立柱，下夹紧装置，上夹紧装置，控温加热装置，隔热片，磁棒，长螺线管，定值电阻，电容，低频信号源，示波器；所述立柱底部装配所述的下夹紧装置，所述立柱顶部装配上夹紧装置；所述的下夹紧装置固定控温加热装置及待测金属棒；所述的上夹紧装置固定长螺线管；所述的控温加热装置用于加热待测金属棒；所述磁棒部分插至长螺线管中；插入螺线管中的磁棒底部装配所述隔热片，待测金属棒顶端与隔热片底部面接触式装配，待测金属棒与磁棒轴线均为竖直方向；所述低频信号源输出频率可调的低频信号，且保持峰值不变；所述长螺线管、定值电阻、电容、低频信号源通过导线串联连接；所述的示波器并联在定值电阻两端，用于观测定值电阻两端的电压和电路频率。通过调节低频信号源，保持电源电压有效值不变而频率改变，在示波器上观察到定值电阻两端的电压值最大时，对应的频率即为谐振频率f₀；通过RLC串联谐振电路知识，即可计算出电感的变化量。由于螺线管的半径远小于螺线管长度时螺线管内的磁场可认为是均匀的，因此电感的变化量与待测金属棒线膨胀伸长量可视为成正比关系。

另一种自动控制测量金属线胀系数装置的方案：

一种测量金属线胀系数的装置，其特征在于：包括立柱，下夹紧装置，上夹紧装置，控温加热装置，温度传感器，隔热片，磁棒，长螺线管，电阻箱，AD模块，单片机，显示模块；所述立柱底部装配所述的下夹紧装置，所述立柱顶部装配上夹紧装置；所述的下夹紧装置固定控温加热装置及待测金属棒；所述的上夹紧装置固定长螺线管；所述的控温加热装置用于加热待测金属棒，所述温度传感器用于检测待测金属棒温度；所述磁棒部分插至长螺线管中；插入螺线管中的磁棒底部装配所述隔热片，待测金属棒顶端与隔热片底部面接触式装配，待测金属棒与磁棒轴线均为竖直方向；其中长螺线管的电感为L_x；所述的电阻箱内部电路包括定值电阻Z₂、可调电阻R_x、可调阻抗Z₃、定值电阻Z₄、交流源和指零仪；其中定值电阻Z₄和可调阻抗Z₃串联构成麦克斯韦电桥第一支路，其中长螺线管、定值电阻Z₂、可调电阻R_x依次串联构成麦克斯韦电桥第二支路；所述第一支路和第二支路两端均接在所述交流源两端，构成麦克斯韦电桥；所述指零仪两端分别接第一支路和第二支路，用于判断电桥平衡；所述AD模块两端分别接可调阻抗Z₃与温度传感器，在AD模块中将可调阻抗Z₃与温度传感器的模拟信号转为数字信号传输至单片机；所述单片机将处理结果传输至所述的显示模块。