[发明专利]利用单缝衍射测材料热膨胀系数的装置及方法

权利要求书

1.一种利用单缝衍射测材料热膨胀系数的装置，其特征在于：所述的装置包括激光器（1），与激光器（1）相配有单缝装置（2），与单缝装置（2）相配有观测装置（3），

所述的单缝装置包括两个对称设置的壳体（4），壳体（4）内设置有加热筒（5），加热筒（5）的夹层中设置有电阻丝（6），在加热筒（5）内设置有待测金属棒（7），待测金属棒（7）的一端通过绝热连接件（8）与刀片（9）相连，而两个刀片（9）之间形成水平分布的单缝，在壳体（4）内还设置有温度传感器（10），温度传感器（10）与待测金属棒（7）接触，且温度传感器（10）还通过导线与温度测控仪（11）相连，

所述的观测装置（3）包括遮光筒（12），遮光筒（12）的末端设置有光信号接受屏（13），在光信号接受屏（13）上设置有CCD数据处理模块（14），所述的CCD数据处理模块（14）通过导线与计算机（15）相连。

2.根据权利要求1所述的利用单缝衍射测材料热膨胀系数的装置，其特征在于：所述的绝热连接件（8）包括一个由绝热材料制成的框架（16），框架（16）的一端设置有与待测金属棒（7）的端部相配的连接套（17），在框架（16）内滑动连接有刀片连接架（18），并且在刀片连接架（18）上还螺纹连接有锁紧螺栓（19），刀片连接架（18）的端部与刀片（9）相连。

3.利用如权利要求1所述的利用单缝衍射测材料热膨胀系数的装置测材料热膨胀系数的方法，其特征在于：所述的方法按照以下步骤进行：

a、将两个完全相同的待测金属棒（7）分别置于两个壳体4中的加热筒（5）中，待测金属棒（7）的长度为L、直径为d，并在每个待测金属棒（7）的端头处通过绝热连接件（8）连接刀片（9），

b、根据需要的缝隙的宽度来调节绝热连接件（8），保证两个刀片（9）之间的缝隙的宽度为b，单个待测金属棒（7）受热后其热膨胀变化量为，该缝隙至光信号接受屏（13）之间的距离为，启动激光器（1），激光经过两个刀片（9）之间的缝隙后，经过遮光筒（12）后会在光信号接受屏（13）上产生衍射条纹，在CCD数据处理模块（14）的作用下，将光信号转化为电信号，并在计算机（15）的显示屏上显示光强分布曲线，

c、同时控制两套电阻丝（6）工作，对待测金属棒（7）加热，待测金属棒（7）受热膨胀后其长度发生变化，驱动两个刀片（9）在纵向上位移，导致缝隙的宽度发生变化，

d、CCD数据处理模块（14）对光信号进行处理，并在计算机（15）的显示屏上显示光强分布曲线，选定同一侧的条纹级数m、n，记录此时温度和峰值坐标及条纹间距，每过10度，记录温度以及峰值坐标及条纹之间的间距，

e、激光器（1）产生的激光的波长为λ，将上述的、f、、、、m、n、λ和、代入公式：

，

计算出待测金属棒的热膨胀系数。