專利名稱：一種超細(xì)鎢絲直徑的測量方法及其測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于以采用電或磁的方法為特征的計(jì)量設(shè)備，用于計(jì)量直徑的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉 及一種超細(xì)鎢絲直徑的測量方法及其測量裝置。
背景技術(shù)：
在利用金屬絲陣Z箍縮(Z-Pinch)產(chǎn)生強(qiáng)x射線輻射的方法中，為使X光的輸出能量和效 率大幅度上升， 一般采用直徑幾微米的鎢絲構(gòu)成圓柱面狀絲陣負(fù)載。在Z-Pinch的實(shí)驗(yàn)中要 想獲得高的X光產(chǎn)額，除了要采用高Z材料的絲陣負(fù)載外，更重要的是要使絲陣的初始半徑 和線質(zhì)量達(dá)到優(yōu)化，使儲(chǔ)存于加速器中的電能最大限度地轉(zhuǎn)化為負(fù)載的內(nèi)爆動(dòng)能。因此要求 在原料錦絲的制備過程中，不斷進(jìn)行鉤絲直徑測量，以獲得物理實(shí)驗(yàn)所需直徑的超細(xì)鎢絲。 目前常用的測量方法有，掃描電鏡法，但此法價(jià)格昂貴，操作復(fù)雜，且不適于超細(xì)鎢絲制備 過程中的在線測量，稱重法，取樣比較困難，且不適用于超細(xì)鎢絲制備過程中的在線測量， 而直接測量電阻法，取樣長度難于控制，且會(huì)引入接觸電阻，四電極測量電阻法，測量裝置 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了進(jìn)行直徑為幾個(gè)到幾十個(gè)微米超細(xì)鎢絲直徑的精確測量，本發(fā)明提供一種超細(xì)鎢絲 直徑的測量方法，本發(fā)明同時(shí)提供一種測量裝置。
本發(fā)明的測量方法包括以下步驟
a.假設(shè)接觸電阻恒定，接觸電勢恒定，在超細(xì)鎢絲上設(shè)置四個(gè)測試點(diǎn)，的電阻分別為R卜 R2、 R3、 R4，四個(gè)測試點(diǎn)間的距離分別為L12、 L23、 L34、 L24、 L14、 L13，四個(gè)測試點(diǎn) 間的電阻分別為R12、 R23、 R34、 R24、 Rm、 Ri3，設(shè)lmm鎢絲的電阻為r，得到方程 AX=R
-L14,1,0，0,1 _R14r
L34,0，0，1，1r34R'
L12,1,1,0,0,R=R12，X=R2
L24,0,1,0,1R24R3
L23,0,U,0-R23 _—R4_
...lAl判，...X舊1，可求出r;
b. 將超細(xì)鎢絲拉直置于四個(gè)測試頭與四個(gè)測試頭絕緣壓塊之間壓緊;
c. 分別測出電阻RM、 R12、 R24、 R23、 R34、 Ru的電阻值；
3d.在計(jì)算機(jī)上編制五階線性方程組計(jì)算程序，將測量結(jié)果A=
、4,1,0,0,1 -R14
L34,0，0,1，1R34
L12,U,0,0，R=R12
L 24,0,1,0，1R24
_L23,0,1,1,0-R23 —
輸入計(jì)算程序，計(jì)算出x二
r
R2
e.將r、 P 、 L二l咖代入i):
4/^ 二
計(jì)算出超細(xì)鎢絲的直徑D即可'
本發(fā)明的測量裝置的底座上設(shè)置一個(gè)長方體的測量槽，沿測量槽長度方向依次設(shè)置有四 個(gè)測試頭，在每個(gè)測試頭與測量底座之間分別設(shè)置有四個(gè)測試頭絕緣墊，在測量槽內(nèi)與四個(gè) 測試頭對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有四個(gè)測試頭絕緣壓塊，四個(gè)測試頭壓緊器穿過底座與四個(gè)測試頭絕緣 壓塊活動(dòng)連接。
本發(fā)明適用于Z箍縮絲陣負(fù)載上原料鎢絲的直徑測量，采用本發(fā)明能夠消除測量電路中 接觸電阻對(duì)測量結(jié)果的影響，且在測試時(shí)使用標(biāo)距取樣能夠滿足長度測量的精確要求。本發(fā) 明的測量方法操作方便，測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。


圖1為用于本發(fā)明的超細(xì)鉤絲直徑測量方法的測量裝置俯視示意圖
圖2為用于本發(fā)明的超細(xì)鎢絲直徑測量方法的測量裝置左視示意圖
圖3為用于本發(fā)明的超細(xì)鎢絲直徑測量方法的測量裝置A-A剖視示意圖
圖中，8.底座 9.測量槽 測試頭(l、 2、 3、 4) 測試頭絕緣墊(ll、 12、 13、 14)
測試頭絕緣壓塊(21、 22、 23、 24) 測試頭壓緊器(31、 32、 33、 34)
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作具體描述。
圖1中，本發(fā)明的測量裝置的底座8上設(shè)置一個(gè)長方體的測量槽9，沿測量槽9長度方 向依次設(shè)置有四個(gè)測試頭(1、 2、 3、 4)，在每個(gè)測試頭與測量底座之間分別設(shè)置有四個(gè)測試 頭絕緣墊(ll、 12、 13、 14)，在測量槽9內(nèi)與四個(gè)測試頭(1、 2、 3、 4)對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有四 個(gè)測試頭絕緣壓塊(21、 22、 23、 24)，四個(gè)測試頭壓緊器(31、 32、 33、 34)穿過底座與四個(gè) 測試頭絕緣壓塊(21、 22、 23、 24)活動(dòng)連接。圖2中，在測量槽9中，可以看出測試頭1與測試頭絕緣壓塊21對(duì)應(yīng)設(shè)置，測試頭壓緊
器31與測試頭絕緣壓塊21活動(dòng)連接。
圖3中，可以看出四個(gè)測試頭絕緣墊(ll、 12、 13、 14)設(shè)置在四個(gè)測試頭(1、 2、 3、 4)
與底座8之間。
本發(fā)明的測量方法按照下列步驟進(jìn)行
a. 打開四個(gè)測試頭壓緊器(31、 32、 33、 34),保持四個(gè)測試頭(1、 2、 3、 4)與四個(gè)測 試頭絕緣壓塊(21、 22、 23、 24)之間一定的距離；
b. 將超細(xì)鎢絲拉直在四個(gè)測試頭(1、 2、 3、 4)與四個(gè)測試頭絕緣壓塊(21、 22、 23、 24)之間；
c. 壓緊測試頭壓緊器31和測試頭壓緊器34，使鎢絲拉直固定到測試頭1和測試頭4上；
d. 將電阻測量表的測量端連通到測試頭1與測試頭4上，測出測試頭1與測試頭4之間 的電阻Ri4;
e. 壓緊測試頭壓緊器32，將電阻測量表的測量端連通到測試頭1與測試頭2上，測出測 試頭1與測試頭2之間的電阻R12、將電阻測量表的測量端連通到測試頭2與測試頭4上，測 出測試頭2與測試頭4之間的電阻R24;
f. 壓緊測試頭壓緊器33，將電阻測量表的測量端連通到測試頭2與測試頭3上，測出測 試頭2與測試頭3之間的電阻R23、將電阻測量表的測量端連通到測試頭3與測試頭4上，測 出測試頭3與測試頭4之間的電阻R34;
g. 將電阻測量表的測量端連通到測試頭1與測試頭3上，測出測試頭1與測試頭3之間 的電阻Rn;h. 假設(shè)接觸電阻恒定，接觸電勢恒定，設(shè)四個(gè)測試點(diǎn)連入電路中的電阻分別為Ri、 R2、 R3、 R4，四個(gè)測試點(diǎn)間的距離分別為L12、 L23、 L34、 L24、 L14、 L13，四個(gè)測試點(diǎn)間的電阻 分別為Ri2、 R23、 R34、 R24、 Ri4、 Ru，設(shè)lmm鎢絲的電阻為r，則有方程，
<formula>formula see original document page 5</formula>
|A|#0， .'.X=RA、可求出r。 i.在計(jì)算機(jī)上編制五階線性方程組計(jì)算程序;<formula>formula see original document page 6</formula>
j.將測量結(jié)果A=
k.將r， R,， R3,代入L13 r + R, +R3=R13中，等式左邊為通過本測量方法的計(jì)算結(jié)果， 等式右邊為使用電阻測量表的測量結(jié)果，如果等式兩邊相等，則物理模型正確，測量結(jié)果和 計(jì)算結(jié)果正確。
l.將r、 P 、 1^=1咖代入￡)=.
V丄,
計(jì)算出超細(xì)鎢絲的直徑D即可。
實(shí)施例l
使用本發(fā)明的超細(xì)鎢絲直徑的測量方法及其測量裝置進(jìn)行超細(xì)鎢絲的直徑測量。按照具 體實(shí)施方式所述步驟實(shí)驗(yàn)測得，被測超細(xì)鎢絲的四個(gè)測試點(diǎn)間的距離L14、 L12、 L24、 L23、 L34、 Lu的數(shù)值分別為303mrn、 103腿、197mm、 97mm、 97國、203mm;四個(gè)測試點(diǎn)間的電阻 Rl4、 R12、 R24、 R23、 R34、 R13的數(shù)值分別為181.6Q、 63.40、 118.20、 58.40、 60.2Q、 121. 7Q。
—SOS'l.O'CU-197,0,1,O，l 97,0,1,1,0 —97，0，0，1，1 _
將計(jì)算結(jié)果r， Rb R3,代入L!3 ，r + R!+R^Ru，等式左邊為121.8，等式右邊為121.7， Y電阻測量表的測量誤差為土0. 1Q，.'.等式成立。
將測量結(jié)果代入AX=R中，其中A=
181.6 63.4 118.2 58.4 60.2
，...|A|-0， ...X=
0.582 2.581 0.873 1.073 2.673
將r、 P、 1^1咖代入￡> =、，計(jì)算出超細(xì)鉤絲的直徑0=12.55剛。已知被測量超細(xì)輿
V :及
絲使用稱重法測量結(jié)果為0.44mg/200mm，即其直徑D=12.4162Wn。因此直徑測量誤差為
A=l%，滿足測量要求。
本發(fā)明的實(shí)施例中，測量裝置底座上設(shè)置四個(gè)固定的測試頭，由四個(gè)測試頭絕緣壓塊后
活動(dòng)四個(gè)連接測試頭壓緊器。也可以采取其它方式替代，如在測量裝置底座上固定設(shè)置四個(gè)
測試頭絕緣壓塊，在每個(gè)測試頭后活動(dòng)連接測試頭壓緊器。
本發(fā)明的實(shí)施例中設(shè)置的測試頭為四個(gè)，也可以設(shè)置多于四個(gè)測試頭。 本發(fā)明的實(shí)施例中測試頭壓緊器使用的是螺桿壓緊，也可以使用其它能保證被測量絲與
測試頭良好接觸的夾緊方式。
6本發(fā)明的實(shí)施例測量的是超細(xì)鎢絲直徑，也可以用于其它已知電阻率的導(dǎo)電材料制成的 絲的直徑測量。
本發(fā)明的實(shí)施例中的底座采用的材料為金屬鋁，也可以采用不銹鋼、鋁合金等其它金屬 或非金屬材料。
權(quán)利要求
1. 一種超細(xì)鎢絲直徑的測量方法，包括以下步驟a. 假設(shè)接觸電阻恒定，接觸電勢恒定，在超細(xì)鎢絲上設(shè)置四個(gè)測試點(diǎn)，四個(gè)測試點(diǎn)的電阻分別為R1、R2、R3、R4，四個(gè)測試點(diǎn)間的距離分別為L12、L23、L34、L24、L14、L13，四個(gè)測試點(diǎn)間的電阻分別為R12、R23、R34、R24、R14、R13，設(shè)1mm鎢絲的電阻為r，得到方程AX＝R其中，∵|A|≠0，∴X＝RA-1，可求出r；b. 將超細(xì)鎢絲拉直置于四個(gè)測試頭與四個(gè)測試頭絕緣壓塊之間壓緊；c. 分別測出電阻R14、R12、R24、R23、R34、R13的電阻值；d. 在計(jì)算機(jī)上編制五階線性方程組計(jì)算程序，將測量結(jié)果輸入計(jì)算程序，計(jì)算出e. 將r、ρ、L＝1mm代入計(jì)算出超細(xì)鎢絲的直徑D即可。
2.用于權(quán)利要求1的測量裝置，其特征在于所述的測量裝置的底座(8)上設(shè)置一個(gè)長方體 的測量槽(9)，沿測量槽(9)長度方向依次設(shè)置有四個(gè)測試頭(1、 2、 3、 4)，在每個(gè)測試 頭與測量底座之間分別設(shè)置有四個(gè)測試頭絕緣墊(ll、 12、 13、 14)，在測量槽(9)內(nèi)與四個(gè) 測試頭(1、 2、 3、 4)對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有四個(gè)測試頭絕緣壓塊(21、 22、 23、 24)，四個(gè)測試頭 壓緊器(31、 32、 33、 34)穿過底座與四個(gè)測試頭絕緣壓塊(21、 22、 23、 24)活動(dòng)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超細(xì)鎢絲直徑的測量方法及其測量裝置。本發(fā)明通過測量分段電阻進(jìn)行超細(xì)鎢絲直徑的測量，用于該測量方法的測量裝置設(shè)置有四個(gè)測試頭，與四個(gè)測試頭對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有四個(gè)測試頭絕緣壓塊，四個(gè)測試頭壓緊器穿過底座與四個(gè)測試頭絕緣壓塊活動(dòng)連接。將超細(xì)鎢絲上固定在四個(gè)測試頭上，分別測試測試頭之間不同長度的電阻值，代入公式AX＝R和D＝4ρL/πR中，計(jì)算出超細(xì)鎢絲的直徑D。本發(fā)明適用于Z箍縮絲陣負(fù)載上原料鎢絲的直徑測量，采用本發(fā)明能夠消除測量電路中接觸電阻對(duì)測量結(jié)果的影響，且在測試時(shí)使用標(biāo)距取樣能夠滿足長度測量的精確要求。本發(fā)明的測量方法操作方便，測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。
文檔編號(hào)G01B7/12GK101520302SQ20081014814
公開日2009年9月2日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者斌 余, 劉旭東, 吳衛(wèi)東, 周秀文, 波 楊, 蔡紅梅 申請人:中國工程物理研究院激光聚變研究中心