[其他]霍爾膨脹儀

無效

• 申請號: 87200404
• 申請日: 1987-01-14
• 公開（公告）號: CN87200404U
• 公開（公告）日: 1988-02-24
• 發明（設計）人: 劉德濱;劉慶國
• 申請（專利權）人: 東北工學院
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16
• 代理公司: 東北工學院專利事務所
• 代理人: 安宇宏,李運萍

本發明為一種依靠電磁轉換原理制成的測量材料膨脹特性的儀器。

眾所周知，利用電磁轉換的方法制成的膨脹儀早已問世，例如差動變壓器式膨脹儀就是一例。然而這類儀器的精度通常不高，一般在10^－4／C左右，這已經不能滿足對于材料精密測量的要求；若使其精度進一步提高，則要有許多補救措施作保證，結果變得復雜化，操作起來也不方便。目前普遍使用的高精度膨脹儀一般都是依近代先進技術如“激光”、“電子衍射”等制成，一般可達10^－6－10^－7／℃的精度，可帶之而來的是儀器制造成本成幾倍至幾十倍的增長；測量時間長；對于試樣的形狀要求的比較嚴格，這是目前已有技術中普遍存在的又一缺點，例如用激光式膨脹儀或電子衍射式膨脹儀進行測量，則要將試樣加工成直徑為10毫米、長為100毫米的管狀體；對于某些材料來說，是不易作到。有些儀器測量一個試樣的膨脹度需要幾天的時間，費時過長。

本發明的目的在于設計并制造出一種造價低，精度高、操作簡便的新型膨脹儀。經反復構思多次實驗已得到能夠滿足上述發明目的儀器——霍爾膨脹儀。

霍爾膨脹儀仍依靠電磁轉換原理制成，其特征在于儀器的檢測系統是由裝有霍爾元件的固定裝置，可在一維方向自由滑動的膨脹傳動裝置以及熱屏蔽裝置等三部分構成。附圖是該儀器檢測部分的結構示意圖及A－A剖面圖。其各組成部件分別為：螺栓1、螺母2、軸承3、橫梁4、上滑塊5、立梁6、熱屏蔽7、外殼8、霍爾元件9、磁鐵10、下滑塊11、外殼固定螺釘12、底板13、支撐柱14、導桿15。

前面所說的裝有霍爾元件的固定裝置指的是由霍爾元件9、上滑塊5、螺栓1、螺母2、立梁6、軸承3和橫梁4組成的結構，各部件間是這樣配合的：霍爾元件固定在上滑塊上，上滑塊與螺栓相固接，螺栓通過螺母將其固定在支架上。支架指的是橫梁和立梁。其中，支架的立梁與橫梁相固結，立梁上設有導軌，橫梁上邊有軸承，軸承裝在橫梁的中間，軸承的外套與橫梁相固結，螺栓從軸承中間通過，通過螺母將其固定在軸承的內套上。由“固定部分”的上述結構可知，這里的“固定”僅對于支架、軸承等而言是固定的，而對于上滑塊及螺栓而言的固定是相對的。因為螺栓及其連接部分是可調的。為了適應試樣長度不同等要求，可以轉動螺母，使之通過上滑塊將霍爾元件升高或者降低，以保證在測量時霍爾元件與磁鐵之間仍然保持最佳距離，維持最高的靈敏度。軸承是為了降低摩擦，實現螺母對螺栓的調節功能設置的。螺母和軸承內套相固定。當轉動螺母時，軸承內套和螺母一起轉動，而軸承外套和橫梁之間一直相對靜止。

前面所說的可在一維方向自由滑動的膨脹傳動裝置指的是由磁鐵10、下滑塊11和導桿15組成的結構。其中磁鐵固定在下滑塊上，下滑塊與導桿相固結，導桿從底板中間穿過，通過石英桿與試樣相接觸。

為了保證檢測部分所獲得的信號具有足夠的精度，要求霍爾元件和磁鐵間的相對運動只能允許一個自由度，即兩者間的距離只能嚴格地在一維方向上發生變化。上下兩滑塊在導軌上的滑動即可實現上述要求。為了保證儀器的精度要求，導軌與滑塊間特別是導軌與下滑塊間的配合要特別好，一方面要緊密以保證其一維性，另一方面又要盡量減少摩擦以降低試樣膨脹時所受到的摩擦力的影響。

檢測系統的熱屏蔽裝置應能將整個固定裝置和滑動裝置都罩起來。和底板構成一封閉系統。其材料可以采用杜瓦瓶（保溫瓶膽），也可以是其它的絕熱材料。因為檢測系統的材料也將受到溫度的影響而發生熱膨脹現象，可能產生測量誤差。安裝熱屏蔽的目的就在于盡量使檢測系統處于絕熱封閉狀態，免受環境因素的影響。

用上述方法實現的膨脹儀，其原理是：當試樣因溫度變化而發生線性膨脹或收縮時，通過導桿15傳感，帶動下滑塊11，使下滑塊11上的磁鐵10與上滑塊5上的霍爾元件9的相對位置發生變化，從而使得霍爾元件的霍爾電壓亦發生變化，測量出這個變化值，并加以處理與顯示，即可達到測量材料膨脹特性的目的。

本項發明已實施，所做出的霍爾膨脹儀的結構和附圖基本相向。儀器中試樣的放置無特征之處，操作方法亦無需特殊之規定。試制出的霍爾膨脹儀的精度為10^－7－10^－9／℃，價格在4－5千元人民幣／臺，測試一次的時間約為3－5小時，對于試樣形狀的限制不大，若棒狀試樣，其直徑3－5毫米，長50毫米即可；帶狀、絲狀或萬、扁、圓型都行。