[实用新型]线膨胀系数测量系统

说明书

本实用新型提供一种线膨胀系数测量系统，通过结合单缝衍射叠加对比系统可以很好的实现对杨氏模量的测量。一种线膨胀系数测量系统，包括平行光源、狭缝、双凸透镜、杠杆连接装置、加热装置、图像采集设备和计算机，平行光源、狭缝、双凸透镜和图像采集设备依次设置，狭缝具有平行设置的定标狭缝和可变狭缝，可变狭缝经杠杆连接装置与待测金属棒连接，待测金属棒设置在加热装置上，计算机具有图像分析处理软件和光学系统传递函数测量软件，采集的图像由平行光源发出的平行光分别经过定标狭缝和可变狭缝衍射并由双凸透镜汇集到双凸透镜的焦平面并由图像采集设备所接收，计算机对图像采集设备图像进行处理和分析。

技术领域

本实用新型涉及一种线膨胀系数测量技术领域，更确切的说是一种线膨胀系数测量系统。

背景技术

材料受热膨胀时在一维方向上的伸长量称为线膨胀系数。线膨胀系数是表征材料特性的一项重要指标，特别是研制新材料，少不了要对材料线膨胀系数进行测量。鉴于材料形变在物性研究和工程应用中的重要性，线膨胀系数测定自然成为理工科大学普通物理实验的重要内容之一。目前，测定线膨胀系数的方法有很多种，涉及众多的实验原理和实验技术，随着科技的进步，新的测量方法不断涌现，测量精度也越来越高。

普通物理实验中用干涉法测线膨胀系数，通常采用光学干涉法测量微小的线胀量，此法的优点是测量精度较好，对学生实验综合能力的提高有较大帮助，但迈克尔逊光路调整要求精细，并且间接测量量较多、耗时较长、计算量较大。

针对以上所说的干涉法测线膨胀系数的缺点，考虑到材料线膨胀量也是一种微小位移，我们旨在寻找一种自动化、没有人为因素影响且方便快捷的测量方法从而实现对线膨胀量这种微小位移的测量。

通过查阅相关资料，我们发现近些年来也产生了很多测量微小位移的方法，如光学、电磁学、机械力学等诸多方法，但是大致可以分为两大类，一类是非光学的方法，一类是光学的方法。非光学的方法有：基于线性可调的差动变压器测量、数字图像处理测量、电磁发射技术测量、电涡流位移传感器测量、磁场测量技术、显微镜检测技术、千分表与百分表测量法、传感器测量法等等。光学的测量方法也有许多，包括激光扫描位移的测量，光栅条纹位移测量、光杠杆法、光的干射法、光的衍射法、红外技术位移测量、光学图像位移等等。

关于微小位移的测定有这么多种方法，但是大多都不够精确，并且太过于繁琐，测量数据也较多，相对误差较大，其中尤其突出的是物理量测量中人为因素导致的误差。

发明内容

针对以上所说的拉伸法测量杨氏模量的缺点，本实用新型提供一种线膨胀系数测量系统，通过结合单缝衍射叠加对比系统可以很好的实现对杨氏模量的测量。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种线膨胀系数测量系统，包括平行光源、狭缝、双凸透镜、杠杆连接装置、加热装置、图像采集设备和计算机，行光源、狭缝、双凸透镜和图像采集设备依次设置，狭缝具有平行设置的定标狭缝和可变狭缝，可变狭缝经杠杆连接装置与待测金属棒连接，待测金属棒设置在加热装置上，计算机具有图像分析处理软件和光学系统传递函数测量软件，采集的图像平行光源发出的平行光分别经过定标狭缝和可变狭缝衍射并由双凸透镜汇集到双凸透镜的焦平面并由图像采集设备所接收，计算机对图像采集设备图像进行处理和分析。

所述线膨胀系数测量系统优选方案，平行光源为波长为650nm红光半导体激光器。

所述线膨胀系数测量系统优选方案，定标狭缝的缝宽为0.1mm或0.2mm，可变狭缝宽度变化范围在0.1～0.4mm之间。

所述线膨胀系数测量系统优选方案，双凸透镜的焦距为100～200mm。

所述线膨胀系数测量系统优选方案，图像采集设备为CMOS相机或CCD相机。