[实用新型]一种干涉法测量金属线胀系数的装置

说明书

本实用新型属于测量仪器领域领域，为解决干涉法测量金属线胀系数时金属棒轴线与导杆轴线不平行带来测量误差问题，提出一种干涉法测量金属线胀系数的装置，在迈克尔逊干涉光路中，将动镜固定在导杆一端，并将导杆放置在V形槽中，V形槽另一端端面装配挡板；使用时将待测金属棒至于V形槽底，待测金属棒一端与挡板接触，待测金属棒另一端与导杆端面接触，温度升高时待测固体膨胀通过导杆推动反射镜，通过干涉条纹数目的变化计算得出待测固体的长度变化，通过计算得到待测物的线膨胀系数。本实用新型具有结构简单、测量精准、使用方便等优点。避免了测量光杠杆装置，体积大、不易操作等缺点，并且减小了导杆与待测物接触位置不在轴线上的误差。

技术领域

本实用新型属于测量仪器领域，具体涉及一种线胀系数测量的装置。

背景技术

精确测量金属线胀系数，对于精密机械设计、仪器仪表制作等诸多领域都具有十分重要意义。测量金属线胀系数是大学物理实验中一个基本实验，此实验中的测量方式大多是利用千分尺直接测量或利用光杠杆装置放大后在测量。千分尺直接测量微小位移精度不高，易造成较大误差。光杠杆装置体积庞大，且不易操作。用迈克尔逊干涉仪装置测微小位移，操作较为简单，测量也更精确，但也存在一些缺点。现有的迈克尔逊干涉仪测量装置，需要人眼观察并记录条纹变化数目，观察十分困难，非常容易记错条纹数。用迈克尔逊干涉仪装置测量待测物的长度变化，需要利用导杆来传递微小形变，导杆与待测物的接触位置不在轴线上，会造成测量误差。

实用新型内容

为解决干涉法测量金属线胀系数金属棒轴线与导杆轴线不平行带来测量误差问题，采取如下技术方案：

一种干涉法测量金属线胀系数的装置,包括光源、定镜、分光板、补偿板、动镜、像屏、导杆、温度控制器、挡板、V形槽，其中，所述定镜和动镜均为平面反射镜，光源发出的光入射至分光板后被分成透射光和反射光；透射光光轴和反射光光轴垂直，定镜垂直固定于反射光光路中，动镜垂直于透射光光轴放置，补偿板平行于分光板且放置于分光板和动镜之间，透射光和反射光产生的干涉条纹成像在像屏上，温度控制器用于调节待测金属棒的温度；所述的导杆为圆柱形，其一个端面与动镜的背面固定装配，导杆放置于V形槽一端，V形槽另一端端面固定装配挡板。

上述装置的工作原理：所述的光源、定镜、分光板、补偿板、动镜、像屏构成迈克尔逊干涉光路，待测金属棒测好长度后，放置在所述的V形槽中；所述的导杆水平放置并紧靠所述的动镜的右面和待测物的左端，并与所述的光源射出的透射光平行；所述的挡板其左端紧靠待测物的右端。通过温度控制器改变温度，通过计算机观察并记录干涉条纹数目的变化ΔN，然后按照公式ΔL＝(ΔN·λ)/2(其中λ为激光的波长)计算出待测物长度的变化ΔL，通过温度控制器读出待测物温度的变化Δt，最后，按照公式α＝ΔL/(L·Δt)(L为待测物的长度，可通过测量工具测出)计算得到待测物的线胀系数α。由于本方案采用了V形槽结构，能够有效的减小导杆与待测金属棒的接触位置不在轴线上而造成测量误差。

优选的，所述的温度控制器可采用PID温度控制器，自动检测并校正温度，可保证更精准地测得待测物温度的变化。

还包括CCD相机、计算机，所述的CCD相机正对着像屏，将采集的干涉条纹像传输至计算机。计算机能通过所述的CCD相机清楚观察出条纹变化情况。

优选的，可以将所述的公式编成程序在所述的计算机上，输入待测物的长度、温度的变化、干涉条纹数目的变化，可自动计算出待测物长度的变化和线胀系数，多测几组可计算出线胀系数的平均值，并自动绘制出温度变化和长度变化的关系图像。

优选的，导杆为圆柱形，其一个端面与动镜的背面固定装配，另一端面固定装配凸半球结构；在挡板上的与V形槽固定装配一侧固定装配凸半球结构；这两个凸半球结构的球心连线与V形槽槽线方向平行。V形槽能够防止待测物侧向移动，保证其在测量时轴线不会发生偏移，凸球能够使导杆和挡板与端面为斜面的待测物的接触位置更接近于轴线，从而实现待测物的长度变化方向与导杆共轴，使待测物长度变化的测量更加精确。