【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，属于金属线胀系数测量
技术介绍
物体的热膨胀性质反映了材料本身的属性，通常将固体受热后在一维方向上长度的变化称为线膨胀。测量材料的线膨胀系数，不仅对新材料的研制具有重要意义，而且也是选用材料的重要指标之一。在工程结构设计、机械和仪表的制造、材料的加工等过程中都必须考虑材料的热膨胀特性。否则，将影响结构的稳定性和仪表的精度。考虑失当，甚至会造成工程的损毁，仪表的失灵，以及加工焊接中的缺陷和失败等等。目前，对金属线膨胀系数的测定方法有光杠杆法、读数显微镜法、电热法和激光干涉法等测量方法。在采用这些方法测量物体的热膨胀系数的过程中，由于需要直接测量的参数过多，操作较复杂，以至于实验的系统误差与偶然误差均偏大，例如，用光杠杆法测金属线胀系数时，由于近似公式的采用与复杂的操作使其系统误差偏大，同时，由于读数装置配备不合理引入的偶然误差也较大，以至于其相对误差达4. 4% ；读数显微镜法由于视觉引起的偶然误差和电热法实际温度与传感器的延迟引起的系统误差等都极大的限制了其测量精度； 激光干涉法由于该装置的干涉条纹锐细、分辨率高，同时实验操作简单，从而大大减小了实验误差，实现了金属线胀系数的精确测量，测量的相对误差可达到2%，但是这种方法在读取干涉条纹数时存在视觉引起的偶然误差，导致精度无法进一步提高，也不能满足目前超高精度测量的要求。在光学测量法中，激光外差测量技术由于具有高的空间和时间分辨率、测量速度快、精度高、线性度好、抗干扰能力强、动态响应快、重复性好和测量范围大等优点而备受国内外学者关注，激光外差测量技术继承了激光外差技术和多普勒...
【技术保护点】
１．一种多普勒振镜正弦调制多光束激光外差测量金属线胀系数的装置，其特征在于：该装置由Ｈ０固体激光器（２）、四分之一波片（１２）、振镜（１３）、第一平面反射镜（３）、偏振分束镜ＰＢＳ（１１）、会聚透镜（１０）、薄玻璃板（９）、第二平面反射镜（６）、待测金属棒（１５）、电热炉（１４）、光电探测器（４）和信号处理系统（５）组成；Ｈ０固体激光器（２）发出的线偏振光经第一平面反射镜（３）反射之后入射至偏振分束镜ＰＢＳ（１１），经该偏振分束镜ＰＢＳ（１１）反射后的光束经四分之一波片（１２）透射后入射至振镜（１３）的光接收面，经该振镜（１３）反射的光束再次经四分之一波片（１２）透射后发送至偏振分束镜ＰＢＳ（１１），经该偏振分束镜ＰＢＳ（１１）透射后的光束入射至薄玻璃板（９），经该薄玻璃板（９）透射之后的光束入射至第二平面反射镜（６），该光束在相互平行的薄玻璃板（９）后表面和第二平面反射镜（６）之间反复反射和透射多次，获得的多束经薄玻璃板（９）透射之后的光束和薄玻璃板（９）前表面的反射光束一起通过会聚透镜（１０）汇聚至光电探测器（４）的光敏面上，所述光电探测器（４）输出电信号给信号处理系统（５）；薄玻...
【技术特征摘要】
1.一种多普勒振镜正弦调制多光束激光外差测量金属线胀系数的装置，其特征在于 该装置由H。固体激光器O)、四分之一波片(12)、振镜(13)、第一平面反射镜(3)、偏振分束镜PBS(Il)、会聚透镜(10)、薄玻璃板(9)、第二平面反射镜(6)、待测金属棒(1 、电热炉 (14)、光电探测器⑷和信号处理系统(5)组成；Htl固体激光器( 发出的线偏振光经第一平面反射镜C3)反射之后入射至偏振分束镜 PBS (11)，经该偏振分束镜PBS (11)反射后的光束经四分之一波片(1 透射后入射至振镜 (13)的光接收面，经该振镜(1 反射的光束再次经四分之一波片(1 透射后发送至偏振分束镜PBS (11)，经该偏振分束镜PBS (11)透射后的光束入射至薄玻璃板(9)，经该薄玻璃板(9)透射之后的光束入射至第二平面反射镜(6)，该光束在相互平行的薄玻璃板(9)后表面和第二平面反射镜(6)之间反复反射和透射多次，获得的多束经薄玻璃板(9)透射之后的光束和薄玻璃板(9)前表面的反射光束一起通过会聚透镜(10)汇聚至光电探测器(4) 的光敏面上，所述光电探测器(4)输出电信号给信号处理系统(5)；薄玻璃板(9)后表面和第二平面反射镜(6)之间的距离为实数d ；所述第二平面反射镜(6)的非反射面中心与待测金属棒(15)的一端固定连接，并且待测金属棒(15)的中心轴线垂直于所述第二平面反射镜(6)的反射面，所述待测金属棒(15) 的整体位于电热炉(14)内。2.根据权利要求1所述的多普勒振镜正弦调制多光束激光外差测量金属线胀系数的装置，其特征在于它还包括温控仪(16)和温度采集装置，所述电热炉(14)的温控信号输入端与温控仪(16)的温控信号输出端连接；温度采集装置用于采集待测金属棒(15)的温度，所述温度采集装置的温度信号输出端与温控仪(16)的温度信号输入端连接。3.根据权利要求2所述的多普勒振镜正弦调制多光束激光外差测量金属线胀系数的装置，其特征在于所述温控仪(16)为数显温控仪。4.根据权利要求2所述的多普勒振镜正弦调制多光束激光外差测量金属线胀系数的装置，其特征在于所述温度采集装置为钼电阻。5.根据权利要求1、2、3或4所述的多普勒振镜正弦调制多光束激光外差测量金属线胀系数的装置，其特征在于所述信号处理系统(5)由滤波电路(5-1)、前置放大电路(5-2)、模数转换电路(A/D) 和数字信号处理器(DSP)组成，所述滤波电路(5-1)对接收到的光电探测器(4)输出的电信号进行滤波之后发送给前置放大电路(5-2)，经所述前置放大电路(5- 放大之后的信号输出给模数转换电路(A/D)，所述模数转换电路(A/D)将转换后的信号发送给数字信号处理器(DSP)。6.根据权利要求1、2、3或4所述的多普勒振镜正弦调制多光束激光外差测量金属线胀系数的装置，其特征在于所述薄玻璃板(9)后表面和第二平面反射镜(6)之间的距离为实数 d 为 15mm 20mm。7.基于权利要求1所述的多普勒振镜正弦调制多光束激光外差测量金属线胀系数的装置实现多普勒振镜正弦调制多光束激光外差测量金属线胀系数的方法，其特征在于首先，调整电热炉(14)的位置，使与待测金属棒(15)固定连接的第二平面反射镜(6) 的反射面与薄玻璃板(9)相互平行，并使第二平面反射镜(6)的反射面与薄玻璃板(9)之间的距离d为15mm 20mm ；然后，采用电热炉(14)对待测金属棒(15)进行均勻加热，并打开振镜(13)的驱动电源使振镜(13)开始振动；同时，打开Htl固体激光器O)；在均勻加热的过程中，连续采集电热炉(14)内部的温度，读取并记录温度值，获得温度变化量ΔΤ，同时信号处理系统(5)连续采集光电探测器(4)输出的电信号，并对采集到的信号进行处理，进而获得第二平面反射镜(6)和薄玻璃板后表面(9)之间...
【专利技术属性】
技术研发人员：李彦超，王春晖，高龙，曲杨，丛海芳，邵文冕，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。