基于迈克尔逊干涉法的金属线胀系数测量装置制造方法
【专利摘要】本发明是一种金属线胀系数测量装置，涉及到光学、电子和物理领域。本发明主要由迈克尔逊干涉仪平台（1）加热槽（2）金属棒（3）位移石英棒（4）固定石英棒（5）固定端子（6）槽内载棒台（7）加热丝（8）温控仪（9）温度传感器（10）干涉仪动镜（11）干涉仪光屏（12）He-Ne激光器（13）加热丝电源（14）电阻旋钮（15）甲基硅油（16）共同组成加热控制系统和光学系统。它利用光学干涉的方法大幅度提高了测量金属长度变化时的精度。对其它关键部件的整体优化，提高了装置的安全和可靠性，并使得操作更为简单，测量更为快速。本发明适用于金属线胀系数测量和微小长度变化测量。
【专利说明】基于迈克尔逊干涉法的金属线胀系数测量装置
【技术领域】
[0001]该发明涉及到机械、电子、物理等领域。特别是光学原理在测量时提高精度的应用。
【背景技术】
[0002]传统测量金属线胀系数的方法有光杠杆法、激光杠杆法、螺旋测微法等。各种方法在加热方式上都为电阻丝接触式加热，都或多或少存在着操作不便，受外界影响大等缺陷。本装置基于的迈克尔逊干涉原理测量金属线胀系数的方法通过制作合理的加热装置，采用油浴非接触的电加热方法，油浴能够使得热量均匀持续地传递到金属棒上，避免了金属棒温度不均影响测量精度的情况，12V直流加热丝电源(14)，小功率5W电阻丝(7)的使用使得本装置安全性极高，可以作为大学物理实验的教学仪器。测量时再利用电子温度传感器进行加热控制以及热量补偿，使得加热系统可靠性更加得到提高。
【发明内容】
[0003]在迈克尔逊干涉仪平台(I)上放置加热槽(2)固定端子(6)和干涉仪动镜(11)；在加热槽(2)的开孔插入一根固定石英棒(5)抵着固定端子(6),在另一个开孔插入位移石英棒(4)抵着干涉仪动镜(11);加热槽(2)内部放入槽内载棒台(7)，槽内载棒台(7)下部铺设加热丝(8)，将金属棒(3)放到槽内载棒台(7)上，两根石英棒抵好；温控仪(9)连接好加热丝电源(14)加热丝(7)电阻旋钮(15)，并连接温度传感器(10)，将温度传感器(10)置于加热槽(2)中；调节好He-Ne激光器(13)与迈克尔逊干涉仪平台(I)的光路，使干涉仪光屏(12)上出现光环。灌注甲基硅油(16)于加热槽(2)使浸没过金属棒(3)，打开温控仪
(9)调节需要到的温度，打开加热丝电源(14)就可以通电加热使金属棒(3)升温而伸长，在这个过程中，对槽内载棒台的(7)要求是整个加热过程中几乎不产生热胀，避免对金属棒
[3]线胀量影响，同时隔绝热源，S卩加热丝(8)对金属棒(3)的直接热量传递，而使其完全由
(15)甲基硅油均匀地传热。在加工上，槽内载棒台(7)还需要有较好的硬度以及塑性，该发明的完全地满足了我们的需求，具有密度大，耐磨损，易加工，热胀系数小等优点。
[0004]在一般的金属线胀系数测量仪器中，都是采用一些保温措施，使得到达指定温度的金属棒温度下降的尽可能缓慢来进行测量，而该发明采用电子温控仪(9)自动控制加热丝(7)电路，来补偿热量流失，使得装置可以不需要任何保温措施。到达指定温度后还可以自动报警，限制温度漂移在0.25摄氏度内，操作方便，便于自动测量。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]图1为加热部分结构示意图；图中标号2为加热槽、3金属棒、4位移石英棒、5固定石英棒、7槽内载棒台、11干涉仪动镜。
【具体实施方式】
[0006]该发明由迈克尔逊干涉仪平台(I)加热槽(2)金属棒(3)位移石英棒(4)固定石英棒(5 )固定端子(6 )槽内载棒台(7 )加热丝(8 )温控仪(9 )温度传感器(10 )干涉仪动镜(11)干涉仪光屏(12) He-Ne激光器(13)加热丝电源(14)电阻旋钮(15)甲基硅油(16)。共同组成加热及控制系统、光学系统。打开温控仪(8)以及加热丝电源(13)，金属棒(2)被加热后微小的长度变化通过位移石英棒(3)被传递到干涉仪动镜(10)上，再由干涉原理在干涉仪光屏(11)上显示出光环，以光环缩进冒出的形式体现出长度变化，每一个光环的缩进冒出代表半个波长(约0.3 μ m)，即可计算出位移变化总量。在测量过程中还可以通过电阻旋钮(15)调节温度变化快慢，进而控制光环变化速度，便于测量者计数。
【权利要求】
1.基于迈克尔逊干涉法的金属线胀系数测量装置；由迈克尔逊干涉仪平台(I)加热槽(2)金属棒(3)位移石英棒(4)固定石英棒(5)固定端子(6)槽内载棒台(7)加热丝(8)温控仪(9 )温度传感器(10 )干涉仪动镜(11)干涉仪光屏(12 ) He-Ne激光器(13 )加热丝电源(14)电阻旋钮(15)甲基硅油(16)组成；在迈克尔逊干涉仪平台(I)上放置加热槽(2)固定端子(6)和干涉仪动镜(11);在加热槽(2)的开孔插入一根固定石英棒(5)抵着固定端子(6)，在另一个开孔插入位移石英棒(4)抵着干涉仪动镜(11);加热槽(2)内部放入槽内载棒台(7),槽内载棒台(7)下部铺设加热丝(8),将金属棒(3)放到槽内载棒台(7)上,两根石英棒抵好；温控仪(9)连接好加热丝电源(14)加热丝(7)电阻旋钮(15)，并连接温度传感器(10)，将温度传感器(10)置于加热槽(2)中；调节好He-Ne激光器(13)与迈克尔逊干涉仪平台(I)的光路，使干涉仪光屏(12)上出现光环；灌注甲基硅油(16)于加热槽(2)使浸没过金属棒(3)，打开温控仪(9)调节需要到的温度，打开加热丝电源(14)就可以通电加热使金属棒(3)升温而而伸长。
2.根据权利要求1所述的基于迈克尔逊干涉法的金属线胀系数测量装置，其特征是金属槽(3)中甲基硅油(15)浴电加热金属棒(2)，加热丝(7)功率为50W，由直流12V供电。
3.根据权利要求1所述的基于迈克尔逊干涉法的金属线胀系数测量装置，其特征是槽内载棒台(7)由科技木制成,具有良好的耐热、耐磨损性，同时也具有较好的塑性。
4.根据权利要求1所述的基于迈克尔逊干涉法的金属线胀系数测量装置，其特征是采用温控仪(8)自动控制电路，并在到达指定温度后间歇进行温度补偿。
5.根据权利要求1所述的基于迈克尔逊干涉法的金属线胀系数测量装置，其特征是利用油浴电加热金属棒(2)使其伸长，利用位移石英棒(4)将伸缩量传递到迈克尔逊干涉仪动镜(11)上。
6.根据权利要求1所述的基于迈克尔逊干涉法的金属线胀系数测量装置，其特征是金属棒的(2)伸长测量采用在干涉仪光屏(12)读出光环缩进或者冒出计算的方法。
【文档编号】G01N25/16GK104297285SQ201410456063
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】董赫, 邓孟莹, 李佳祎 申请人:董赫