[其他]一種石英示差膨脹計

無效

• 申請號: 85100656
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100656B
• 公開（公告）日: 1987-09-02
• 發明（設計）人: 鄭宗
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: G01N25/16
• 分類號: G01N25/16;G01B5/30
• 代理公司: 中國科學院沈陽專利事務所
• 代理人: 李紹光

本發明系對物理學領域中的一種測量儀 器——膨脹儀的改進。

通常的膨脹儀由試樣膨脹量傳遞裝置、膨脹量測 量裝置、加熱或冷卻裝置、溫度控制裝置等幾部分組 成，而其核心部分即試樣膨脹量傳遞裝置均系均用頂 桿式石英示差結構，如早期的施文納爾(chevenard) 光杠桿放大型膨脹儀(1)和近期報導的美國專利 3377838、蘇聯專利953540和587376所公布之膨脹 計，均采用細長的石英棒頂桿來傳遞試樣的膨脹信 息，并采用導向軸孔來約束頂桿使它沿試樣膨脹的方 向作一維直線運動，這種結構，不僅在稍為偏心載荷 的情況下，細長桿易于產生彎曲變形，而且也無法避 免由于頂桿與軸孔間的間隙所引起的跳動和摩擦的 影響。此外，由于石英桿無法進行精密的磨削加工， 其外形不夠均勻一致也會使膨脹信息傳遞失真。所 有這些因素限制了石英示差膨脹計精度和準確度的 提高。目前最好的石英示差膨脹計，它的不確定度也 僅能達到0.2×10^-6/℃，這對于研究超低膨脹材 料在窄溫區內的熱膨脹性能來說，顯然是不夠的。另 一方面，激光干涉膨脹儀雖然精度和準確度都很高， 但它對震動極為敏感，試樣制備、裝樣調試和測試數 據處理又極為復雜，測試一個試樣需要較長的時間， 不適合于大量試樣的性能測量，而且儀器本身造價 高，因此也不適合于一般的科研和生產單位使用。

本發明的目的就是在現有的石英示差膨脹計的 基礎上作出改進，以得出一種結構較為簡單而又具有 較高精度、靈敏度和穩定性的膨脹計，使它能適合于 一般科研和生產單位在研究超低膨脹材料時應用。 本發明提供了一種拉桿式石英示差膨脹計，首先在設 計原理上，本發明擯棄了精密儀器設計中通常遵循的 機動設計原理而采用了最低勢能原理。其次，在結構 上采用拉桿代替頂桿來傳遞試樣的膨脹信息。即在 本發明中采用了管狀框架疊套拉桿機構，它由可移動 的疊套拉桿和外套管狀固定框架組成，并采用熔融石 英作上述框架和拉桿的材料，借助于彈性元件的作用 使試樣與管狀框架和疊套拉桿機構始終緊密接觸且 處于彈性勢能最低狀態。試樣膨脹即推動疊套拉桿 運動，并可由測量儀器測量出其膨脹量的大小。基于 上述結構使得本發明所提供的拉桿式石英示差膨脹 計同已知的頂桿式石英示差膨脹計相比較，不僅具有 很高的精度和準確度(如配合立式光學計時，不確定 度可達0.09×10^-6/℃)，而且有極高的穩定性和 抗震性。

本發明所提供的拉桿式石英示差膨脹計其結構 原理和實施例如圖1所示。

附圖說明：(1)疊套拉桿上段實心石英棒；(2)疊 套拉桿中段石英管；(3)疊套拉桿下段石英托盤；(4) 外套管狀固定框架石英管；(5)管狀固定框架條狀石 英壓盤；(6)試樣；(7)帶漏斗狀凹面的石英墊片；(8) 固定框架的上法蘭托架；(9)疊套拉桿的上自由浮動 托帽；(10)彈簧；(1?1)金屬彈性波紋管。

圖1的中、下部即為管狀框架疊套拉桿機構，它 由疊套拉桿和外套管狀固定框架組成，兩者互不拉 觸。疊套拉桿由三部分熔燒而成，其上段為實心的石 英棒(1)、中段為縱向剖開而帶寬縫的石英管(2)，下 段為圓盤而帶球頭的石英托盤(3)。外套管狀固定框 架則由外套的石英管(4)和帶中心圓柱體的條狀石英 壓盤(5)構成，兩者熔燒為一體。外套管狀固定框架 的上端固接在用低膨脹合金制成的法蘭托架(8)上， 而疊套拉桿則穿過上述法蘭托架的中心圓孔并同一 個用低膨脹合金制成的自由浮動托帽(9)固接為一 體。自由浮動托帽上部為一平面托盤，下部則稍為細

一些并呈管形，管的內徑同疊套拉桿上段的實心 石英棒相配合，石英棒的上端就固定在該管形部分的 內壁上。自由浮動托帽的平面托盤其上平面在工作 狀態下系與千分表、立式光學計或差動變壓器的測量 桿端部相接觸；而其下平面則通過一個彈簧(10)或一 個金屬彈性波紋管(1?1)同法蘭托架相聯接。上述彈 簧和金屬彈性波紋管的作用在于既平衡掉疊套拉桿 機構的重力，又確保使試樣與疊套拉桿機構始終緊密 接觸并處于彈性勢能最低狀態。