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原文传递一种利用双缝干涉测材料热膨胀系数的装置及其测量方法

专利名称：	一种利用双缝干涉测材料热膨胀系数的装置及其测量方法
摘要：	一种利用双缝干涉测材料热膨胀系数的装置，包括激光器（1），与所述的激光器（1）相配有观测装置（2），在所述激光器（1）和观测装置（2）之间设置有双缝装置（3）。同时本申请还公开了利用该装置进行材料热膨胀系数测量的方法。它针对传统的材料热膨胀系数测量方法所存在的种种问题，设计出一种用可变双缝间距的杨氏双缝干涉法测量微小形变量的实验装置，其操作简单，调节方便，省去了传统方法或结构中各种参数的间接转化，减少了误差的来源，同时它所需要读取的参数并不需要采用望远镜观测，更加直接和准确。它的特殊结构决定了在测量的过程中，供光线通过以产生干涉条纹的缝隙中无任何遮挡物，保证了投射在观测屏装置上的干涉条纹清晰。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	大连海洋大学
发明人：	杨桂娟;胡玉才;郝修路;王丽娜;杨圆;谷海峰;黄秀峰;陈国材
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910410700.0
公开号：	CN110146541A
代理机构：	大连非凡专利事务所
代理人：	王廉
分类号：	G01N25/16(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	116000 辽宁省大连市沙河口区黑石礁街52号
主权项：	1.一种利用双缝干涉测材料热膨胀系数的装置，其特征在于：所述的装置包括激光器（1），与所述的激光器（1）相配有观测装置（2），在所述激光器（1）和观测装置（2）之间设置有双缝装置（3），所述的双缝装置（3）包括壳体（4），所述壳体（4）内设置有加热筒（5），加热筒（5）的夹层中设置有电阻丝（6），在加热筒（5）内设置有待测金属棒（7），待测金属棒（7）的顶端设置有绝热连接机构（8），所述的双缝装置（3）还包括相互滑动连接的上壳体（9）和下壳体（10）两部分，其中上壳体（9）的底部连接有上壳体滑块（11），所述上壳体滑块（11）与上壳体（9）之间为上缝隙（12），下壳体（10）的上部连接有下壳体滑块（13），所述下壳体滑块（13）与下壳体（10）之间为下缝隙（14），所述上壳体滑块（11）与下壳体滑块（13）之间滑动连接，所述上壳体（9）通过支架与壳体（4）相连，在壳体（4）还内设置有温度传感器（15），所述温度传感器（15）与待测金属棒（7）接触，并且温度传感器（15）还通过导线与温度测控仪（16）相连，所述的绝热连接机构（8）包括一个由绝热材料制成的框架（21），框架（21）的一端设置有与待测金属棒（7）的端部相匹配的连接套（22），在框架（21）内滑动连接有支撑架（23），所述支撑架（23）上螺纹连接有锁紧螺栓（24），所述支撑架（23）的顶端与下壳体（10）相连，所述的观测装置（2）包括遮光筒（17），遮光筒（17）的末端设置有光信号接受屏（18），在光信号接受屏（18）上设置有CCD数据处理模块（19），所述的温度测控仪（16）和CCD数据处理模块（19）均通过导线与计算机（20）相连。 2.一种利用如权利要求1所述的装置测量材料热膨胀系数的方法，其特征在于：所述方法按照以下步骤依次进行：首先将待测金属棒（7）置于壳体（4）的加热筒（5）中，所选取待测金属棒（7）的长度为L、直径为d，并将绝热连接机构（8）底端的连接套（22）套接在待测金属棒（7）的顶端，调节绝热连接件（8），驱动支撑架（23）在框架（21）内滑动，改变支撑架（23）与框架（21）之间的相对位置，然后利用锁紧螺栓（24）将支撑架（23）与框架（21）之间固定，通过调节上壳体（9）与下壳体（10）之间相对位置的方式，来调节两个缝隙之间的间距为b，假设待测金属棒（7）受热后，其热膨胀变化量为ΔL，双缝装置（3）距离光信号接受屏（18）之间的距离为D，然后启动激光器（1），激光器（1）产生的激光经过双缝装置（3）后，进入遮光筒（12），并最终在光信号接受屏（18）上产生干涉条纹，光信号接受屏（18）在CCD数据处理模块（19）的作用下，将光信号转化为电信号，并在计算机（20）的显示屏上显示光强分布曲线，然后控制电阻丝（6）通电，对待测金属棒（7）进行加热，待测金属棒（7）受热后发生膨胀，其长度的变化量为ΔL，待测金属棒（7）带动其顶端的连接套（22）以及与连接套（22）固定连接的下壳体（10）部分向上运动，上述运动最终会导致上缝隙（12）和下缝隙（14）之间的距离缩短，但二者自身的宽度保持不变，此时上缝隙（12）和下缝隙（14）之间距离的变化量为Δb， CCD数据处理模块（19）对光信号进行处理，并在计算机（20）的显示屏上显示光强分布曲线，选定同一侧的条纹级数m、n，记录此时温度 T1和峰值坐标及条纹间距，选取的温度梯度为T，记录温度T2以及峰值坐标及条纹间距，当膨胀系数1<α<=5时，选取的温度梯度在10度<=T<15度之间；当膨胀系数5<α<=10时，选取的温度梯度在8度<=T<10度；当膨胀系数10<α<=20时，选取的温度梯度6度<=T<8度；当膨胀系数20<α<=30时，选取的温度梯度在4度<=T<6度；当膨胀系数α>30时，选取的温度梯度在2度<=T<4度, f、激光器（1）产生的激光的波长为λ，将上述的、D、、T1、T2、m、n、λ和、代入公式：，计算出待测金属棒的热膨胀系数。
所属类别：	发明专利