Дилатометрическая ячейка для абсолютных измерений температурного коэффициента линейного расширения твердых тел Советский патент 1987 года по МПК G01N11/16 

1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике измерения теплового расширения твердых тел.

Цель изобретения - повышение точности измерений температурного коэффициента линейного расширения тверды тел и расширение температурного диапазона измерений.

Достижение поставленной цели возможно за счет компенсации теплового расширения теплоизолированных опорных элементов дилатометрической ячейки. Компенсация теплового расширения обеспечивается следующими факторами. Корпус ячейки поддерживаетс при определенной постоянной температуре и не влияет на измерения расширения образца, тепловое расширение опорных т€;плоизоляторов площадки с образцом, вызванное нагревом образца, лсомпенсируется тепловым расширением аналогичных теплоизоляторов, н которые опирается опорная площадка неподвижной обкладки емкостного датчика. Теплопровод, соединяющий обе опорные площадки и выполненный из высокотеплопроводящего материала, например меди, обеспечивает равенство температур опорных площадок. Выполнение опорной площадки для верхней пластины емкостного датчика в вде наложенных одна на другую и скреленных между собой шайб так, что ниняя поверхность верхней шайбы лежит на теплоизоляторах, а на верхней поверхности нижней шайбы расположена верхняя пластина емкостного датчика приводит к тому, что при нагреве плщадки, когда происходит расширение обеих шайб, не происходит смещения опорной плоскости, образс ванной нижней поверхностью верхней шайбы и ве

50

хней поверхностью нижней шайбы. Опор- 45 рения верхняя площадка, состоящая из ная площадка для образца выполнена аналогично. При нагреве площадки плоскость, на которой расположен образец, остается неподвижной. Вследствие этого изменение зазора между верхней неподвижной пластиной емкостного датчика и верхним торцом об- ра зца происходит только за счет теплового расширения с амого образца. .

Таким образом, элементы конструкции не вносят погрешности в абсолютные измерения удлинения образца, что повьшает достоверность получаемьпс результатов. Поскольку нет влияния

55

шайб 9 и 10, и нижняя площадка, состоящая из пластин 4 и 5, смещается на одинаковую величину в одну сторону. Изменение температуры опорных площадок не вызывает смещения плоскостей опоры образца 3 и верхней обкладки конденсатора. Изменение зазора между обкладками конденсатора, т.е. изменение зазора между напыленным слоем металла 8 и верхним торцом образца 3, происходит только за счет расширения образца и регистрируется приборами. При заданной температуре корпуса 1 ячейки дилатометра область

Г

0

элементов конструкции на измерения, точность измерения определяется точностью измерительных приборов. Отсутствие влияния теплового расширения элементов конструкции на лзмерения ТКПР позволяет значительно расширить температурный диапазон измерений и проводить измерения как при температуре жидкого гелия (4,2 К), так и при комнатной температуре (300 К).

На чертеже изображена предлагаемая дилатометрическая ячейка.

Дилатометрическая ячейка содержит корпус 1 из меди со съемным дном 2, образец 3, установленный на нижней опорной площадке, состоящей из двух пластин 4 и 5, скрепленных между собой. Верхняя пластина 4 расположе- на на теплоизоляторах 6 из стекла. Верхний торец образца 3 и диэлектрическая пластина 7 с напыленным на нее слоем металла 8 образует плоский конденсатор, т.е. емкостной датчик 5 смещения. Если образец неметаллический, то на торец необходимо нанести металлическое покрытие. Диэлектрическая пластина 7 расположена на верхней опорной площадке, состоящей из скрепленных между собой шайб 9 и 10. Верхняя, шайба 9 расположена на теплоизоляторах 11, она и верхняя пластина выполнены из меди и соединены между собой медным теплопроводом 12. Высокая теплопроводность меди исключает градиенты температуры по площадкам.

Дилатометрическая ячейка работает следующим образом.

0

5

При изменении температуры образца на некоторую величину, на такую же величину изменяется температура верхних торцов теплоизоляторов 6 и 11, а в результате их теплового расши

рения верхняя площадка, состоящая из

шайб 9 и 10, и нижняя площадка, состоящая из пластин 4 и 5, смещается на одинаковую величину в одну сторону. Изменение температуры опорных площадок не вызывает смещения плоскостей опоры образца 3 и верхней обкладки конденсатора. Изменение зазора между обкладками конденсатора, т.е. изменение зазора между напыленным слоем металла 8 и верхним торцом . образца 3, происходит только за счет расширения образца и регистрируется приборами. При заданной температуре корпуса 1 ячейки дилатометра область

изменения температуры .образца составляет 150 К.

Формула изобретения

Дилатометрическая ячейка для абсолютных измерений температурного коэффициента линейного расширения твердых тел, содержащая корпус, емкостный датчик смещения и опорную площадку для образца, установленную в корпусе на теплоизоляторах, отличаюния точности измерений и расширения температурного диапазона измерений путем уменьшения влияния на них теплового расширения элементов конструкции, на верхнем торце корпуса на дополнительных теплоизоляторах установ

лена опорная площадка для верхней пластины емкостного датчика, состоящая из двух наложенных одна на другую и скрепленных между собой шайб так, что нижняя поверхность верхней шайбы расположена на теплоизоляторах, а на, верхней поверхности нижней шайбы расположена неподвижная диэлектрическая пластина с обкладкой емкостного датчика смещения, опорная площадка для образца выполнена из наложенных одна на другую и скрепленньк между собой пластин так, что нижняя поверхность верхней пластины опирается на тепло- изоляторы, а верхняя поверхность нижней пластины предназначена для установки образца, при этом верхняя шайба и верхняя пластина соединены между собой теплопроводом.Редактор А.Ревин

Составитель В.Филатова Техред А.Кравчук

Заказ 6395/31 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

Корректор В.Бутяга

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике измерения теплового расширения твердых тел. Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение температурного диапазона путем уменьшения влияния на них теплового расширения элементов конструкции. Образец находится на опорной площадке, состоящей из шайбы и пластины, скрепленных между собой. При этом н ижняя поверхность шайбы расположена на теплоизоляторах, а образец расположен на верхней поверхности пластины. Верхний торец образца является нижней обкладкой конденсатора датчика смещения. Верхняя обкладка датчика смещения укреплена на диэлектрической пластине, расположенной на верхней опорной площадке, которая состоит из двух шайб, скрепленных между собой, диэлектрическая пластина находится на верхней поверхности нижней шайбы, а нижней поверхностью верхней шайбы опорная площадка опирается на теплоизоляторы. Опорные площадки соединены теплопроводом. 1 ил. § (Л 00 Oi со