本發(fā)明涉及材料膨脹系數(shù)的測試裝置，具體是一種低溫下不規(guī)則形狀材料熱膨脹系數(shù)測試裝置。

背景技術(shù)：

物體的體積或長度隨溫度的改變而發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為熱膨脹現(xiàn)象。其膨脹程度用熱膨脹系數(shù)來表示，材料的熱膨脹系數(shù)是材料主要物理性質(zhì)之一，它是衡量材料的熱穩(wěn)定性好壞的重要標(biāo)志。

對于不同材料和尺寸的試樣在各種溫度范圍內(nèi)熱膨脹系數(shù)測量的方法有很多，其中比較常見測量方法主要有頂桿法、光干涉法、電容法以及電阻測量法等機械、光學(xué)和電學(xué)的測量方法，通常這些方法都在室溫下進行且所測量的試樣大多數(shù)均為外形較為規(guī)則的試樣。目前，在低溫環(huán)境下對于形狀不規(guī)則的試樣材料熱膨脹系數(shù)測量裝置及方法的介紹相對較少。然而對于不規(guī)則形狀試樣的熱膨脹系數(shù)的測量在一些特殊應(yīng)用領(lǐng)域的特殊材料（如超導(dǎo)磁體中一些不規(guī)則形狀的復(fù)合材料填充塊）而言，其低溫下熱膨脹系數(shù)的準(zhǔn)確測量對超導(dǎo)磁體的裝配關(guān)系有一定的影響。因此，對于低溫下不規(guī)則形狀材料熱膨脹系數(shù)的測量具有一定的現(xiàn)實意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種低溫下不規(guī)則形狀材料熱膨脹系數(shù)測試裝置，實現(xiàn)低溫下不規(guī)則形狀材料熱脹系數(shù)測量。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種低溫下不規(guī)則形狀材料熱膨脹系數(shù)測試裝置，其特征在于：包括有由杜瓦外壁、杜瓦內(nèi)壁以及位于杜瓦外壁和杜瓦內(nèi)壁之間的隔熱真空腔形成的一個測試所需的隔熱低溫容器，隔熱低溫容器底部通過液氮管道與液氮罐連接，液氮管道上設(shè)有截止閥、電加熱器，所述隔熱低溫容器中設(shè)有支撐架，支撐架上放置有待測試樣、SiO₂石英片，待測試樣上粘貼有工作應(yīng)變片，SiO₂石英片上粘貼有補償應(yīng)變片，工作應(yīng)變片與補償應(yīng)變片均連接到應(yīng)變采集器，應(yīng)變采集器連接到應(yīng)變轉(zhuǎn)換器，應(yīng)變轉(zhuǎn)換器連接到計算機；所述待測試樣表面還粘貼有溫度計，溫度計連接到溫控儀上，溫控儀與電力調(diào)整器相連，電力調(diào)整器與所述的電加熱器相連。

所述的一種低溫下不規(guī)則形狀材料熱膨脹系數(shù)測試裝置，其特征在于：所述工作應(yīng)變片、補償應(yīng)變片的數(shù)量均為2個。

本發(fā)明的原理是：

粘貼于待測試樣表面的工作應(yīng)變片和粘貼于SiO₂石英片表面的補償應(yīng)變片形成一半橋測試橋路，利用SiO₂石英片本身熱漲系數(shù)極其微小的特性，對工作應(yīng)變片應(yīng)變測試值進行自補償，確保所測量的應(yīng)變值更加準(zhǔn)確可靠；同時，溫度計、溫控儀、電力調(diào)整器和電加熱器構(gòu)成單一負(fù)反饋閉環(huán)控制回路，溫度計實時采集試樣表面溫度，將其與溫控儀中預(yù)先設(shè)定值進行比較，將所得控制信號反饋到電力調(diào)整器上，通過調(diào)節(jié)電加熱器的功率來調(diào)節(jié)進口冷氮氣的溫度；通過對粘貼于待測試樣表面的工作應(yīng)變片應(yīng)變的測量，結(jié)合試樣降溫曲線，計算出待測試樣在降溫過程中材料的熱膨脹系數(shù)。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

本發(fā)明通過對粘貼于不規(guī)則形狀的試樣表面的應(yīng)變片應(yīng)變值的測量，進而計算出試樣降溫過程中材料的熱膨脹系數(shù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

參考圖1所示，一種低溫下不規(guī)則形狀材料熱膨脹系數(shù)測試裝置，包括液氮罐1、截止閥2、 杜瓦外壁3、隔熱真空腔4、杜瓦內(nèi)壁5、支撐架6、L形試樣7、工作應(yīng)變片8、SiO₂石英片9、補償應(yīng)變片10、溫度計11、溫控儀12、電力調(diào)整器13、電加熱器14、應(yīng)變采集器15、應(yīng)變轉(zhuǎn)換器16和帶有應(yīng)變控制軟件的計算機17。杜瓦外壁3、杜瓦內(nèi)壁4以及隔熱真空腔5形成一個測試所需的隔熱低溫容器；L形試樣7和SiO₂石英片9放置在支撐架6上，2個工作應(yīng)變片8粘貼到L形試樣7表面，2個應(yīng)變補償片10粘貼于SiO₂石英片9表面，同時將工作應(yīng)變片8與補償應(yīng)變片10均連接到應(yīng)變采集儀15，應(yīng)變采集儀15連接到應(yīng)變轉(zhuǎn)換器16，應(yīng)變轉(zhuǎn)換器16連接到帶有應(yīng)變控制軟件的計算機17。溫度計11粘貼于L形試樣件7表面，并將溫度計11連接到所述的溫控儀12上，溫控儀12與所述的電力調(diào)整器13相連，電力調(diào)整器13與所述的電加熱器14相連。

實驗具體實施步驟如下：

檢查應(yīng)變片粘貼質(zhì)量和應(yīng)變片橋路（半橋）連接方式是否正確，對計算機中應(yīng)變測試軟件界面參數(shù)進行設(shè)置，同時調(diào)試應(yīng)變測試橋路，并對所有應(yīng)變測點的應(yīng)變值清零。

同時開啟應(yīng)變測試儀與溫控儀分別對應(yīng)變片的應(yīng)變與溫度計的溫度進行監(jiān)控，打開液氮罐輸出管路上截止閥。向隔熱容器內(nèi)通入液氮。溫控儀對溫度計所采集到的試樣表面實時溫度與其內(nèi)部預(yù)設(shè)值進行分析比較，電力調(diào)整器根據(jù)溫控儀輸出的控制信號調(diào)節(jié)電加熱器，進而控制進氣口冷氮氣的溫度?？刂圃嚇颖砻娴慕禍厮俾试?0 K/h以內(nèi)。

當(dāng)試樣表面溫度降至77 K時，穩(wěn)定試樣溫度在77 K狀態(tài)下時常不低于20 min。確保試樣完全降溫至77 K.

關(guān)閉所述液氮罐輸出管路上截止閥，關(guān)閉應(yīng)變測試儀，停止采集應(yīng)變片的應(yīng)變值，關(guān)閉溫控儀與電加熱器，停止對進口冷氮氣溫度的調(diào)控。

對測試所采集的應(yīng)變數(shù)據(jù)進行整理。結(jié)合試樣降溫曲線，計算出所測試樣材料熱膨脹系數(shù)。