[實用新型]一種電加熱式金屬線脹系數測定裝置

有效

• 申請號: 201420116549.2
• 申請日: 2014-03-16
• 公開（公告）號: CN203720117U
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 劉旭輝
• 申請（專利權）人: 湖南科技學院
• 主分類號: G01N25/16
• 分類號: G01N25/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

該實用新型涉及到物理、機械、電子和傳感技術等領域，特別是傳感技術在物理熱學中的應用。

背景技術

傳統的金屬線脹系數測量方法是利用光杠桿、望遠鏡及標尺來測量金屬受熱膨脹的微小位移，用玻璃液體溫度計測量金屬的溫度，用蒸汽加熱升溫。此法在實驗時難以調節，調節好后容易受到外界干擾，單點測量溫度不準確，測量時間長。蒸汽加熱一來操作不便，二來容易腐蝕儀器。本實用新型采用應變傳感器測量微小位移，用電進行加熱，用數字溫度傳感器進行多點溫度測量，采用微處理器進行數據處理與顯示，測量不易受干擾，操作簡單方便，測量時間短。

發明內容

該實用新型采用電加熱的方法和應變傳感器測量金屬線脹系數具有較好的實用價值。該實用新型由支架（1）、電加熱筒（2）、金屬棒（3）、應變片傳感器（4）、彈性梁（5）、頂桿（6）、溫度傳感器（7）、儀表放大器（8）、微處理器（9）、顯示器（10）組成；支架（1）的底座上放置電加熱筒（2）和金屬棒（3），金屬棒（3）放在電加熱筒（2）中間；支架（1）的立桿上固定彈性梁（5），彈性梁（5）上下表面粘貼應變片傳感器（4）；頂桿（6）下端頂住金屬棒（3）的上端，頂桿（6）的上端頂住彈性梁（5）的右端；溫度傳感器（7）放置在電加熱筒（2）空腔中。應變片傳感器（4）連接儀表放大器（8），溫度傳感器（7）、儀表放大器（8）和顯示器（10）連接到微處理器（9）。電加熱筒（2）可以通電加熱使金屬棒（3）升溫而伸長，通過頂桿（6）使彈性梁（5）向上彎曲形變，應變片傳感器（4）輸出的電壓產生相應的變化，經儀表放大器（8）放大后送微處理器（9）處理獲得金屬棒（3）的伸長量，送顯示器（10）顯示。電加熱筒（2）成圓筒形，高度比金屬棒（2）稍高，中心放置金屬棒（3）；電加熱筒（2）周圍有分布均勻的電阻絲，最大功率為500W，且功率可調，采用交流220V供電。應變片傳感器（4）為四片特性一樣的金屬應變片，彈性梁（5）的上下表面各貼2片，連接成直流電橋，接±4V直流電源。彈性梁（5）采用不銹鋼片制用而成，具有較好的彈性。頂桿（6）采用石英玻璃棒材料制作而成，熱脹系數非常小。溫度傳感器（7）采用采2個數字溫度傳感器DS18B20。

該實用新型的有益效果是加熱方便、用傳感器測量微小位移，操作方便，便于數字化與遠程測量。

附圖說明

圖1為結構示意圖，圖2為電路方框圖；圖1～2中，1為支架、2為電加熱筒、3為金屬棒、4為應變片傳感器、5為彈性梁、6為頂桿、7為溫度傳感器、8為儀表放大器、9為微處理器、10為顯示器。

具體實施方式

該實用新型由支架（1）、電加熱筒（2）、金屬棒（3）、應變片傳感器（4）、彈性梁（5）、頂桿（6）、溫度傳感器（7）、儀表放大器（8）、微處理器（9）、顯示器（10）組成；支架（1）的底座上放置電加熱筒（2）和金屬棒（3），金屬棒（3）放在電加熱筒（2）中間；支架（1）的立桿上固定彈性梁（5），彈性梁（5）上下表面粘貼應變片傳感器（4）；頂桿（6）下端頂住金屬棒（3）的上端，頂桿（6）的上端頂住彈性梁（5）的右端；溫度傳感器（7）放置在電加熱筒（2）空腔中。

應變片傳感器（4）連接儀表放大器（8），溫度傳感器（7）、儀表放大器（8）和顯示器（10）連接到微處理器（9）。電加熱筒（2）可以通電加熱使金屬棒（3）升溫而伸長，通過頂桿（6）使彈性梁（5）向上彎曲形變，應變片傳感器（4）輸出的電壓產生相應的變化，經儀表放大器（8）放大后送微處理器（9）處理獲得金屬棒（3）的伸長量，送顯示器（10）顯示。

電加熱筒（2）成圓筒形，高度比金屬棒（2）稍高，中心放置金屬棒（3）；電加熱筒（2）周圍有分布均勻的電阻絲，最大功率為500W，且功率可調，采用交流220V供電。

本實施例中，應變片傳感器（4）為四片特性一樣的金屬應變片，彈性梁（5）的上下表面各貼2片，連接成直流電橋，接±4V直流電源。

本實施例中，彈性梁（5）采用不銹鋼片制用而成，具有較好的彈性。頂桿（6）采用石英玻璃棒材料制作而成，熱脹系數非常小。溫度傳感器（7）采用采2個數字溫度傳感器DS18B20。

本實施例中，儀表放大器（8）采用芯片INA128儀表放大器，采用±12V供電。

本實施例中，微處理器（9）采用單片機STC12C4054AD，該單片機具有12位AD轉換功能，顯示器（11）采用LCD1602模塊，采用+5V供電。