[實(shí)用新型]金屬線性膨脹系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320086889.0
• 申請日: 2013-02-26
• 公開（公告）號: CN203216884U
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬國利;任鳴宇;劉秀
• 申請（專利權(quán)）人: 濱州學(xué)院
• 主分類號: G01N25/16
• 分類號: G01N25/16
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 紀(jì)艷艷

技術(shù)領(lǐng)域

????本實(shí)用新型涉及一種測量金屬膨脹系數(shù)的設(shè)備，具體涉及一種金屬線性膨脹系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀。

背景技術(shù)

????現(xiàn)階段測量金屬的線性膨脹系數(shù)主要是采用電熱法和光杠桿法，實(shí)驗(yàn)儀器主要由望遠(yuǎn)鏡、標(biāo)尺、光杠桿、溫度計、米尺和線膨脹系數(shù)測定儀組成。然而，用這種儀器進(jìn)行測量會造成許多不便和產(chǎn)生不必要的誤差。其主要原因是對望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)存在較大的人為因素，讀數(shù)時望遠(yuǎn)鏡也存在視差，造成測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確；利用水銀溫度計測量溫度不能及時的準(zhǔn)確的記錄且在讀數(shù)時存在視差。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、攜帶方便、隱蔽性強(qiáng)且便于操作的攜帶方便的防身器械。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種金屬線性膨脹系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀，包括溫度傳感器、待測金屬棒放置器、可加熱容器、測量電路和由兩個極板構(gòu)成的電容，電容中一個極板與待測金屬棒垂直固定連接，待測金屬棒放在待測金屬棒放置器內(nèi)，待測金屬棒放置器水平放置在可加熱容器內(nèi)，測量電路包括測量電容變化的振蕩電路、用于接收振蕩電路發(fā)出頻率信號并計算極板間距變化的單片機(jī)和與單片機(jī)相連的顯示器。

進(jìn)一步地，振蕩電路包括555定時器,555定時器外接多路電阻及調(diào)整電容。

進(jìn)一步地，待測金屬棒放置器包括玻璃管和位于玻璃管兩端的橡膠塞。

進(jìn)一步地，兩個極板為兩個完全相同的金屬圓盤。

進(jìn)一步地，溫度傳感器為熱電阻溫度傳感器。

進(jìn)一步地，可加熱容器為水浴加熱槽。

本實(shí)用新型有益效果：

利用電容測金屬棒伸長量代替用光杠桿法測金屬桿伸長量，不僅提高了實(shí)驗(yàn)的精確，而且使實(shí)驗(yàn)操作更簡單；用熱電阻溫度傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水銀溫度計對待測金屬棒放置器中溫度進(jìn)行測量，提高了溫度測量的精確度，減小實(shí)驗(yàn)誤差；用顯示屏直接顯示金屬桿的伸長量，避免了讀數(shù)誤差，同時使實(shí)驗(yàn)操作更簡單。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

????圖2為振蕩電路的原理圖。

????圖3為整體電路原理圖。

圖中1、可加熱容器，2、橡膠塞，3、玻璃管，4、溫度傳感器，5、待測金屬棒，6、電容。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域人員理解，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

參考附圖1、2、3，一種金屬線性膨脹系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀，包括溫度傳感器4、待測金屬棒放置器、可加熱容器1、測量電路和由兩個極板構(gòu)成的電容6，電容中一個極板與待測金屬棒5垂直固定連接，待測金屬棒5放在待測金屬放置器內(nèi)，待測金屬放置器水平放置在可加熱容器1內(nèi)，測量電路包括測量電容變化的振蕩電路、用于接收振蕩電路發(fā)出頻率信號并計算極板間距變化的單片機(jī)和與單片機(jī)相連的顯示器。

參考附圖2，振蕩電路包括555定時器，555定時器外接電阻R₁.R₂及調(diào)整電容C1。

本實(shí)施例中，待測金屬放置器包括玻璃管3和位于玻璃管3兩端的橡膠塞2；兩個極板為兩個完全相同的金屬圓盤。

可加熱容器1為水浴加熱槽，實(shí)際操作中把盛有待測金屬棒5的玻璃管3放到橫放于水平面的水浴加熱槽中進(jìn)行水浴加熱，待測金屬棒5受熱更均勻。更有利于控制水浴加熱槽中水的溫度，進(jìn)而控制對待測金屬棒5的加熱速度，有利于控制動態(tài)平衡時的溫度。這樣對待測金屬棒的溫度變化速度進(jìn)行較為精確的控制，提高了實(shí)驗(yàn)的精確度。

一、本實(shí)用新型的原理：利用兩個完全相同的金屬圓盤作為電容6的兩極板，將其中一個極板與待測金屬棒5的一端垂直固定，這樣待測金屬棒的伸長或縮短就能夠改變極板間的距離，從而改變電容的大小。根據(jù)相應(yīng)公式可知在其他條件不變的情況下，電容隨待測金屬棒5的伸長縮短而改變大小。測出電容的改變量就能夠計算出電容極板間的距離，也就是待測金屬棒5的伸長量。

電容原理：對于變極距電容傳感器?,其電容量?C₀?和極板距離的關(guān)系為：

如果板間間距變化_△d則有：

在誤差允許的范圍內(nèi),取低階項：

由此可得：只需測出△C的值即可知道△d的值。

△C的值測定采用555定時器外接電阻R₁.R₂、調(diào)整電容C1，實(shí)現(xiàn)多諧振蕩，產(chǎn)生不同的頻率信號。由單片機(jī)測出頻率，計算出電容的初始值，當(dāng)極板間距變化時再通過單片機(jī)測出此刻頻率，通過上面的公式可得極板變化值?。