[發明專利]一種基于工程熱物理的熱膨脹系數測量裝置

有效

• 申請號: 201810441966.7
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108614003B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 梁超;黃華;司馬衛平;廖熠;唐恒軍
• 申請（專利權）人: 四川理工學院
• 主分類號: G01N25/16
• 分類號: G01N25/16
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 何凡

本發明公開了一種基于工程熱物理的熱膨脹系數測量裝置，包括支撐底座，支撐底座頂部安裝有測量殼體，測量殼體前、后兩端分別設置有前透明玻璃層和后透明玻璃層，測量殼體內部設置有均勻加熱機構，均勻加熱機構包括設置在測量殼體內部且均勻分布的導熱塊，導熱塊內部設置有放置腔，放置腔內設置有電加熱板，相鄰導熱塊之間均設置有熱膨脹系數測量機構，測量殼體外部架設有門型架，門型架上設置有調節拍照機構，該裝置能夠避免測量結構對待測物體的測量產生影響，同時能夠使裝置內溫度分布更均勻，有利于保證測量結果的精準度，此外還能夠同時測量多個物體的熱膨脹系數，既方便多次測量取平均值，又可以同時測量多個物體的熱膨脹系數。

技術領域

本發明涉及工程物理領域，具體為一種基于工程熱物理的熱膨脹系數測量裝置。

背景技術

工程物理是物理，工程和數學三種學科結合的學科。基礎物理和要解決的問題及工程技巧相結合，使工程物理有廣泛的應用。這門交叉學科是為技術領域內繼續發明而設置，和傳統的工程學科不同，工程科學/物理不需限定在一個科學或物理的分支。而工程科學/物理是指某一專門化如光學，量子物理，材料科學，應用物理學，納米技術，微型品制造，力學工程，電工程，生物物理，控制理論，空氣動力學，能量，固態物理等在應用物理方面提供較徹底的基礎訓練。它通過加強對數學，科學，統計和工程原理的應用，使解決工程問題更優化和具創造性的學科。這學科側重研究和發展，設計和分析，具交叉功能，是理論科學和實際工程間的一座橋梁。

熱膨脹系數是單位長度、單位體積的物體，溫度升高1℃時，其長度或體積的相對變化量，可用平均線膨脹系數α或平均體積膨脹系數β表示：

或

式中L、V分別為試樣原始長度(mm)和原始體積(mm3)，ΔL、ΔV分別為溫度由t1(℃)上升到t2(℃)時試樣的相對伸長和體積的變化量。在一般情況下，β≈3α，因此實用上采用線膨脹系數α來表示。它隨材料的組成和溫度的變化而異，是固體材料受熱沖擊時反映其性能變化的物理參數。

大多數情況之下，熱膨脹系數為正值，也就是說溫度變化與長度變化成正比，溫度升高體積擴大。但是也有例外，如水在0到4攝氏度之間，會出現負膨脹。而一些陶瓷材料在溫度升高情況下，幾乎不發生幾何特性變化，其熱膨脹系數接近0。

現有的測量熱膨脹系數的裝置通常采用“頂桿法”，頂桿法是一種經典方法，采用機械測量原理，即將試樣的一端固定在支持器的端頭上，另一端與頂桿接觸，試樣、支持器和頂桿同時加熱，試樣與這些部件的熱膨脹差值被頂桿傳遞出來，并被測量。

但是，現有的熱膨脹系數測量裝置存在以下缺陷：

(1)由于頂桿和支持器尺寸較長，使得在測量時，頂桿和支持器之間的膨脹量難以相互抵消，使待測物體熱膨脹系數的測量精度不高；

(2)測量熱膨脹系數的裝置一般較長，使得在測量時，很難保證裝置內溫度的均勻，會對待測物體熱膨脹系數的測量產生一定的影響；

(3)現有的熱膨脹系數測量裝置一般只能同時對一個物體進行測量，既不能同時測量多個物體的熱膨脹系數，又不能快速的完成對相同尺寸同一物體的多次測量取平均值。

發明內容

為了克服現有技術方案的不足，本發明提供一種基于工程熱物理的熱膨脹系數測量裝置，該裝置能夠避免測量結構對待測物體的測量產生影響，使得物體熱膨脹系數的測量精度更高，同時，能夠使裝置內溫度分布更均勻，有利于保證測量結果的精準度，此外，該裝置還能夠同時測量多個物體的熱膨脹系數，既方便多次測量取平均值，又可以同時測量不同物體的熱膨脹系數，能有效的解決背景技術提出的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于工程熱物理的熱膨脹系數測量裝置，包括支撐底座，所述支撐底座的頂部固定安裝有測量殼體，且測量殼體的前、后兩端分別設置有前透明玻璃層和后透明玻璃層，所述測量殼體的內部設置有均勻加熱機構；