一种热膨胀系数测量装置的制作方法

本实用新型涉及一种热膨胀系数测量装置，属于膨胀系数测量技术领域，主要用于测量玻璃材料、陶瓷材料、耐火材料、金属材料等固体材料的平均线热膨胀系数。

背景技术：

热膨胀系数测量仪器是用于测定在高温状态金属材料，陶瓷、玻璃、釉料、耐火材料以及其它非金属材料在受热焙烧过程中的膨胀和收缩性能；由加载传感器装置、电阻炉、小车、基座、电器控制箱五部份组成，电炉升温后炉膛内的试样发生膨胀，顶在试样端部的测试杆产生与之等量的膨胀量，这一膨胀量由电感位移传感器及仪表精确测量出来，并由仪表显示。但是，现有技术通过小车和基座结构，测量精度无法实现高精度。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种高精度的热膨胀系数测量装置。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术手段是：一种热膨胀系数测量装置，包括测量装置和控制装置，测量装置连接控制装置；所述测量装置包括一个卧式箱体，在箱体上部设置滑轨机构和测试机头，加热组件通过滑动件安装在滑轨机构上，并能沿滑动机构相对测试机头移动，测试机头内设置长度传感器，测试机头朝向加热组件侧设置传动杆，长度传感器连接传动杆，加热组件中设置空腔。

进一步的，所述传动杆外设置石英托架，在石英托架位于加热组件侧端部设置测样托架。

更进一步的，所述加热组件包括一个圆形加热炉，圆形加热炉中间设置空腔，空腔开口侧朝向测样托架。

更进一步的，所述加热组件的空腔内设置温度传感器，温度传感器连接控制单元。

进一步的，所述长度传感器通过阻力平衡器连接传动杆。

更进一步的，所述长度传感器为高精度数字长度传感器。

更进一步的，所述测试机头包括机头架，阻力平衡器设置在机头架内，长度传感器连接阻力平衡器，阻力平衡器连接传动杆，在测试机头侧端面上安装套管，石英托架一端安装在套管内，传动杆穿过套管。

进一步的，所述控制装置为PC机，所述箱体的下部设置仪表面板。

本实用新型的有益效果是：通过卧式箱体上设置的滑轨机构和测试机头组合，让加热组件在滑轨机构上自由移动，通过传动杆、阻力平衡器将样品的膨胀传递至长度传感器，通过传动杆、阻力平衡器以及高精度数字长度传感器，实现玻璃材料膨胀增量的精确测量，PC机实现数据采集和控制功能，保障测量精确性和可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的阐述。

图1 为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的仪表面板控制电路示意图。

图中：1、仪表面板，2、箱体，3、滑轨机构，4、滑动轴承，5、加热组件，6、测样托架，7、传动杆，8、石英托架，9、阻力平衡器，10、测试机头，11、长度传感器，12、PC机。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种热膨胀系数测量装置，包括测量装置和控制装置，测量装置连接控制装置；所述测量装置包括一个卧式箱体2，在箱体2上部设置滑轨机构3和测试机头10，加热组件5通过滑动件安装在滑轨机构3上，并能沿滑动机构3相对测试机头10移动，测试机头10内设置长度传感器11，测试机头10朝向加热组件5侧设置传动杆7，长度传感器11连接传动杆7，加热组件5中设置空腔。

所述传动杆7外设置石英托架8，在石英托架8位于加热组件5侧端部设置测样托架6。

所述加热组件5包括一个圆形加热炉，圆形加热炉中间设置空腔，空腔开口侧朝向测样托架6。

所述加热组件5的空腔内设置温度传感器，温度传感器连接控制单元。

所述长度传感器11通过阻力平衡器9连接传动杆7。

所述长度传感器11为高精度数字长度传感器。

所述测试机头11包括机头架，阻力平衡器9设置在机头架内，长度传感器11连接阻力平衡器9，阻力平衡器9连接传动杆7，在测试机头11侧端面上安装套管，石英托架8一端安装在套管内，传动杆7穿过套管。

所述控制装置为PC机12，所述箱体2的下部设置仪表面板1。

使用时，将测量装置安放于水平台上（要求远离振动源），加热组件中圆形加热炉的高度要能使石英托架处于加热炉内管中央位置，调试时要控制彼此之间不会产生摩擦、碰撞，左右移动电加热炉时要缓慢，注意安全，以防损坏石英托架。

将测量装置与控制装置之间的温度传感器和长度传感器数据线进行连接，启动控制组件，按下仪表面板“电源”按钮（并确认“加热”按钮为关闭状态），检查通讯COM口设置正确与否，确认各仪表状态正常与否。

将被测试样【长度50±1mm，直径4-6mm】（用户亦可使用特殊规格的试样，但测量结果的精度和可靠性将受到影响）放入石英托架测样托架上安装，然后通过传动杆（石英材质）和数字长度传感器压住被测试样。

将仪表面板的温度控制器AL810的控制模式设置为“RSP”，即电脑直接输出控制模式，将电加热炉升温到500℃，然后进行仪表控制参数的自整定，为电脑实现精确控制升温速率创造条件，仪表面板控制电路接线示意图如图2所示。

固体物质普遍存在热胀冷缩性质，将被测物（试样）置于加热炉内，加热炉升温后，试样的热膨胀增量通过传动杆传递给长度数字式传感器，膨胀增量实时传输给电脑，进行实时数字采集和图像绘制。

为了消除系统热变形对测量结果的影响，在计算过程中需添加试样支架（石英托架）相应的长度增量补偿值，可更好地符合被测试样的膨胀值，本系统采用石英托架，该材料的线热膨胀为0.58×10^-6/℃。

仪器的平均线热膨胀表达式为：

试样制作，试样形状应符合和遵循相关的测试标准规定，本仪器推荐试样为圆柱形，直径4～6mm，长度50±1mm为佳。此规格可确保测量精度。如果受制样条件限制，可以制备成长方体，断面尺寸最好小于6×6mm，长度50±1mm；或者片状形态，厚度1～6mm，宽度4～10mm，长度50±1mm为佳。试样的两个端面平齐，端面与轴线垂直即可。

试样制备完成后，如发现表面有污物，应采用自来水清洗，然后使用干布擦拭干净，静置10-15分钟。

试样装填操作，向左移动加热炉，使石英托架裸露出来。使用镍子夹持试样，使试样一端顶传动杆向右移动，试样放置于石英托架轴线上；

试样装填完成，将电加热炉轻轻向右侧移动，使石英托架及试样置入加热炉腔内。此过程一定要精心操作，避免因鲁莽造成石英托架与炉体碰撞产生损伤，如果发现石英托架与炉体内腔有接触或较大偏心，应该及时进行调整；试样在电加热炉腔内必须静置15分钟，目的是使试样与电加热炉腔内的温度环境平衡一致。

打开仪表面板的电源开关，开启电脑，调节机头的套管使位移值达到0.6000±0.0500mm；当软件界面内的位移值处于相对稳定时，首先，点击参数确认按钮后，其次，点击参数保存按钮，再者，点击开始按钮，开启膨胀仪面板“加热”按钮，电脑会与长度传感器和温度传感器进行实时通讯，弹出一个Excel表格，进行数据的实时记录；

当加热温度达到300℃、380℃、500℃时，计算机会自动计算出试样的平均线热膨胀系数，分别显示在软件界面的右下角区域，如下图所示：

测试结束后，软件会自动保存数据记录的Excel表格，并且自动截屏保存测试界面的图片，测试结果的数据还将自动保存在历史记录中；试样测量全部完成后，首先，关闭电脑；然后，关闭仪表面板上的“加热”和“电源”按钮，加热炉进行缓慢冷却。

本实用新型通过卧式箱体上设置的滑轨机构和测试机头组合，让加热组件在滑轨机构上自由移动，通过传动杆、阻力平衡器将样品的膨胀传递至长度传感器，通过传动杆、阻力平衡器以及高精度数字长度传感器，实现玻璃材料膨胀增量的精确测量，PC机实现数据采集和控制功能，保障测量精确性和可靠性。

本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。