不規(guī)則固體熱脹冷縮體積變化量的高精度量測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及巖土工程與物理實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，適宜量測(cè)溫度變化時(shí)不規(guī)則固體熱脹 冷縮的體積變化量。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱脹冷縮是自然界萬物本質(zhì)屬性之一，在宏觀上表現(xiàn)為溫度升高，體積增大，溫度 降低，體積減小。針對(duì)巖土工程領(lǐng)域，當(dāng)前量測(cè)固體材料熱脹冷縮體積變化量的方法是將其 預(yù)制成長方體或圓柱體試樣，先用游標(biāo)卡尺測(cè)量試樣某一端面的線應(yīng)變，而后再根據(jù)幾何 特征計(jì)算其體積變化量。這種方法存在兩大弊端；其一，對(duì)試樣幾何外形有特定要求，無法 量測(cè)不規(guī)則體在溫度改變時(shí)的體積變化量；其二，混凝土、巖石等多數(shù)巖土體均屬于各向異 性材料，這種由單一端面線應(yīng)變推算其整體體積變化量的方法與實(shí)際情況不相吻合，存在 較大誤差。針對(duì)物理實(shí)驗(yàn)方法，通常是采用帶有刻度的容器直接測(cè)量溢出液體體積，并以其 替代試樣體積，該法雖可先測(cè)量出不規(guī)則體在不同溫度下的體積，而后再計(jì)算出體積變化 量，但由于固體材料對(duì)溫度變化的敏感度一般較低，當(dāng)試樣體積或溫度變化量較小時(shí)，量測(cè) 結(jié)果不明顯，精度無法滿足要求。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提出了一種高精度量測(cè)裝置，可對(duì)任意幾何外形固體 材料在熱脹冷縮時(shí)的體積變化量進(jìn)行高精度量測(cè)。
[0004] 一種不規(guī)則固體熱脹冷縮體積變化量的高精度量測(cè)裝置，它包括鐵架臺(tái)、玻璃杯、 橡膠塞、玻璃圓直管、液體、泡沫薄板和千分表。其中，鐵架臺(tái)包括鐵架臺(tái)豎直桿、鐵架臺(tái)橫 梁和鐵架臺(tái)底座；玻璃杯置于鐵架臺(tái)底座上；橡膠塞直徑與玻璃杯內(nèi)徑匹配，玻璃圓直管 橫穿通過橡膠塞正中央，且底端與橡膠塞下端面齊平；泡沫薄板為圓形，直徑與玻璃圓直管 內(nèi)徑匹配，漂浮于玻璃圓直管內(nèi)的液面，可在管內(nèi)隨液面的升降而上下自由滑動(dòng)；千分表量 程10mm，分度值0. 001mm，固定于鐵架臺(tái)的橫梁上。
[0005] 上述的鐵架臺(tái)豎直桿高350-400mm，鐵架臺(tái)底座為正方形，其邊長為250-300mm， 鐵架臺(tái)橫梁長200-220mm ;玻璃杯壁厚2-3mm，內(nèi)徑150-260mm，高150-300mm ;橡膠塞厚 25-30mm ;玻璃圓直管壁厚l-2mm，內(nèi)徑20-25mm，長55-70mm ;泡沫薄板厚2-3mm。
[0006] 本實(shí)用新型有如下有益效果：
[0007] 1、固體材料的幾何外形不受限制，可量測(cè)任意形狀試樣的熱脹冷縮體積變化量；
[0008] 2、測(cè)量方法綜合考慮了溫度改變對(duì)玻璃杯尺寸及液體體積的影響，檢測(cè)精度高；
[0009] 3、利用千分表指針的偏轉(zhuǎn)來衡量玻璃圓直管中液面高度的變化，不僅可消除液體 粘性對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，而且檢測(cè)精度遠(yuǎn)高于對(duì)玻璃圓直管中液面高度的直接讀??；
[0010] 4、量測(cè)裝置原材料來源廣泛，價(jià)格低廉，測(cè)量步驟簡(jiǎn)易。
【附圖說明】
[0011] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0012] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖中：鐵架臺(tái)豎直桿1，鐵架臺(tái)橫梁2,玻璃圓直管3,泡沫薄板4,千分表5,橡膠塞 6,液體7,玻璃杯8,鐵架臺(tái)底座9,超薄彈力橡皮10,固體試樣11。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 參見圖1，一種不規(guī)則固體熱脹冷縮體積變化量的高精度量測(cè)裝置，它包括鐵架 臺(tái)、玻璃杯8、橡膠塞6、玻璃圓直管3、液體7、泡沫薄板4和千分表5。其中，鐵架臺(tái)包括鐵 架臺(tái)豎直桿1、鐵架臺(tái)橫梁2和鐵架臺(tái)底座9;玻璃杯置于鐵架臺(tái)底座上；橡膠塞直徑與玻 璃杯內(nèi)徑匹配；玻璃圓直管橫穿通過橡膠塞正中央，且底端與橡膠塞下端面齊平；泡沫薄 板為圓形，直徑與玻璃圓直管內(nèi)徑匹配，漂浮于玻璃圓直管內(nèi)的液面，可在管內(nèi)隨液面的升 降而上下自由滑動(dòng)；千分表量程l〇mm，分度值0. 001mm，固定于鐵架臺(tái)的橫梁上。
[0015] 所述的鐵架臺(tái)豎直桿高350-400mm，鐵架臺(tái)底座為正方形，其邊長為250-300mm， 鐵架臺(tái)橫梁長200-220mm ;玻璃杯壁厚2-3mm，內(nèi)徑150-260mm，高150-300mm ;橡膠塞厚 25-30mm ;玻璃圓直管壁厚l-2mm，內(nèi)徑20-25mm，長55-70mm ;泡沫薄板厚2-3mm。所述的液 體為水或油。
[0016] 當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，固體試樣、液體、玻璃杯、玻璃圓直管等的尺寸都將產(chǎn)生改變， 但液體的質(zhì)量是恒定的，記為m。
[0017] 設(shè)溫度條件下，試樣體積記為Vi，液體密度記為P i，玻璃杯內(nèi)徑記為D1，玻璃杯 內(nèi)液面高度記為H1，玻璃圓直管內(nèi)徑記為Cl1，玻璃圓直管內(nèi)液面高度記為Ii1，千分表讀數(shù)記 SS 1。此時(shí)，裝置及試樣的尺寸存在幾何關(guān)系：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種不規(guī)則固體熱脹冷縮體積變化量的高精度量測(cè)裝置，其特征在于：它包括鐵架 臺(tái)、玻璃杯（8)、橡膠塞（6)、玻璃圓直管（3)、液體（7)、泡沫薄板（4)和千分表（5);其中，鐵 架臺(tái)包括鐵架臺(tái)豎直桿（1)、鐵架臺(tái)橫梁（2)和鐵架臺(tái)底座（9);玻璃杯置于鐵架臺(tái)底座上； 橡膠塞直徑與玻璃杯內(nèi)徑匹配；玻璃圓直管橫穿通過橡膠塞正中央，且底端與橡膠塞下端 面齊平；泡沫薄板為圓形，直徑與玻璃圓直管內(nèi)徑匹配，漂浮于玻璃圓直管內(nèi)的液面，可在 管內(nèi)隨液面的升降而上下自由滑動(dòng)；千分表固定于鐵架臺(tái)的橫梁上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不規(guī)則固體熱脹冷縮體積變化量的高精度量測(cè)裝置，其特征 在于：所述的鐵架臺(tái)豎直桿高350-400mm，鐵架臺(tái)底座為正方形，其邊長為250-300mm，鐵架 臺(tái)橫梁長200-220mm;玻璃杯壁厚2-3mm，內(nèi)徑150-260mm，高150-300mm;橡膠塞厚25-30 臟；玻璃圓直管壁厚內(nèi)徑20_25mm，長55_70mm;泡沫薄板厚2_3mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不規(guī)則固體熱脹冷縮體積變化量的高精度量測(cè)裝置，其特征 在于：千分表量程l〇mm，分度值0. 001mm。
【專利摘要】一種不規(guī)則固體熱脹冷縮體積變化量的高精度量測(cè)裝置，它包括鐵架臺(tái)、玻璃杯、橡膠塞、玻璃圓直管、液體、泡沫薄板和千分表。其中，鐵架臺(tái)包括鐵架臺(tái)豎直桿、鐵架臺(tái)橫梁和鐵架臺(tái)底座；玻璃杯置于鐵架臺(tái)底座上；橡膠塞直徑與玻璃杯內(nèi)徑匹配；玻璃圓直管橫穿通過橡膠塞正中央，且底端與橡膠塞下端面齊平；泡沫薄板為圓形，直徑與玻璃圓直管內(nèi)徑匹配，漂浮于玻璃圓直管內(nèi)的液面，可在管內(nèi)隨液面升降而上下自由滑動(dòng)；千分表固定于鐵架臺(tái)的橫梁上。本實(shí)用新型利用千分表指針的偏轉(zhuǎn)來衡量玻璃圓直管中液面高度的變化，檢測(cè)精度遠(yuǎn)高于對(duì)玻璃圓直管中液面高度的直接讀取，推算過程有效消除了溫度改變對(duì)玻璃杯尺寸及液體體積的影響。
【IPC分類】G01N25-16
【公開號(hào)】CN204389420
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520108986
【發(fā)明人】周明濤, 胡旭東, 許文年, 張守德, 高家禎
【申請(qǐng)人】三峽大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年2月15日