Устройство для определения коэффициента теплового расширения твердых тел

 

О П И С А Н И Е ()960@)4

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социалистически к республик (61) Дополнительное к авт.саид-ву (22) Заявлено 23.03. 81 (21) 3264182/18-25

/ с присоединением заявки М (5 l ) M. Кл.

G 01 и 25/16

1Ъеудэрстеае4 кемктет

СИР

Io двлзм взабретеккй и еткрытк11 (23) Приоритет

Опубликовано 23. 09. 82. Бюллетень М 35 (53) УДК536.41 (088. 8) v

Дата опубликования описания 25 .09. 82 (72) Авторы изобретения

P.Ю. бансевичюс, И.A. Воболис, Р.А. Йо и К.Н. Рагульскис

Каунасский политехнический институт им. А (71) Заявитель (54) ЬСТРОИСтВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ТЕПЛОВОГО РАСВИРЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Изобретение относится к и эмери" тельной технике и предназначено для особо точного определения коэффициента теплового расширения твердых тел.

Известен дилатометр, содержащий столик с трубкой, в которую помещены измеряемый образец и образец сравнивания, два штока, опирающиеся на об" разцы, блок регистрации перемещения штоков и датчик температуры 1 1).

Недостатки этого устройства заключаются в недостаточной точности .измерения из-за существующих механичес" ких соединений для перемещения штоков при тепловом расширении измеряемого образца и образца сравнивания.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является дилатометр, содержащий держатель образца и подключенную к регистрирующему устройству измерительную емкость, один из электродов которой связан с образцом, а другой неподвижен Q 2).

Недостатком известного устройства является механический контакт измеряемого образца со штоком, на котором укреплен один из электродов измерительной емкости, что ограничивает точность устройства.

Цель изобретения - повышение точности измерения коэффициента теплового расширения твердых тел.

Поставленная цель достигается тем, . что в устройстве, содержащем держа" тель и регистратор размеров образца, регистратор размеров образца содержит пьезокерамический датчик, выполненный в виде пластины с сигнальным и заземленными электродами и сигнальный электрод электрически разделен на две части, а пластина прикреплена заземленным электродом к одному концу из- меряемого образца, усилитель, подстраиваемый генератор электрических колебаний и блок измерения частоты биений, причем две части сигнального электрода соединены между собой полос гГ

3 96060 жительной обратной связью через усилитель, выход которого подключен к одному входу блока измерения частоты биений, а на другой вход которого подключен подстраиваемый генератор элект- рических колебаний.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - расположение электродов на пьезокерамической пластинке; на фиг. 3 - зависимость,удли- 10 нения измеряемого образца от частоты биений.

Устройство содержит держатель 1 образца 2, к одному концу которого при-, креплена пьезокерамическая пластинка 3>1s (с обеспечением акустического контакта), один из электродов которой

1разделен на две части, являющиеся са мостоятельными электродами " электрод вибратора 4. и электрод датчика 5 (фиг. 2), которые соединены меж". ду собой через усилитель 6 положи" тельной обратной связью. Электрод 7 с другой стороны пластинки заземпен.

Устройство также содержит блок 8 измерения частоты биений, подключенный одним входом на выходе усилителя 6, и подстраиваемый генератор 9 электрических колебаний, вход которого под. ключен к второму входу блока 8 измерения частоты биений.

Устройство работает следующим образом.

В начале подготавливается пьезокерамическая пластинка 3, для чего электрод с одной стороны пластинки 3 покрывается лаком, который удаляется в местах, подлежащих удалению металла, Остаются покрытые лаком только зоны будущих электродов 4 и 5 (фиг. 2).

Злектрод 7 с другой стороны пластинки (заземлен) весь покрывается лаком. После этого вся пластинка 3 опускается в раствор азотной кислоты. Места электрода, непокрытые лаком,растворяются. После этого лак снимается с остальных частей электродов пьезокерамической пластинки 3 и подготовленная пластинка 3 прикрепляется с обеспечением акустического контакта к одному концу измеряемого, образца 2. о

При закреплении на держателе измеряемого образца 2 он совершает . под действием окружающей среды малые затухающие продольные колебания. Зти колебания воспринимаются электродом датчика 5 и подаются на усилитель 6, на одном выходе которого подключен электрод вибратора 4 (неустойчивая

4 4 система с положительной обратной связью). Фазовые соотношения подобраны так, что на электрод вибратора 4 подается сигнал с фазой сигнала от электрода датчика 5 и измеряемый образец 2 начинает совершать незатухающие продольные .колебания на резонансной частоте где с - скорость звука в исследуемом материале; (— длина измеряемого образца с пьезокерамической пластинкой.

Зти колебания подаются на блок 8 измерения частоты биений, На другой вход блока 8 подается напряжение от подстраиваемого генератора 9 электрических колебаний.. В начальных условиях частота fg генератора 9 подбирается равной частоте f продольных коле" баний измеряемого образца 2, твк что-, бы частота биений f = Е -Е равня- лась нулю, При изменении температуры меняются размеры измеряемого образца 2,.тем самым изменяется и частота продольных колебаний. Получается частота биений f = Е - f<, пропорциональная удлинению измеряемого образца 2 (фиг. 3), частота Е во время измерений поддерживается постоянной. Используя прецизионные частотомеры для измерения частоты биений, можно с высокой точностью определить размеры образцов.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения в среднем на 753, так как et-o чувствительность зависит.от величины употребляемых час" тот (Е„ и Е ), которые могут достигать порядка 40000 Гц. Высокая точность .измерения получается из-за того, что в устройстве исключено влияние всяких механических соединений.

Формула изобретения

Устройство для определения коэффициента теплового расширения твердых тел, содержащее держатель и регистратор размеров образца, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения, регистратор размеров образца содержит пьезокерамический датчик, выполненный в виде пластины с сигнальным и заземленными электродами, причем сигнальный электрод электрически разделен на две части, а пластина прикреплена заземленным электоо5 . .960604 4 дом к одному концу измеряемого образ-. вход которого подключен подстраиваемый ца, усилитель, подстраиваемый ге нера- генератор электрических колебаний. тор электрических колебаний и блок Источники инФормации, измерения частоты биений, причем две принятые во внимание при экспертизе части сигнального электрода соединены g 1. Авторское свидетельство СССР ,между собой положительной обратной ll 303578, кл. 6 01 Й 25/16е 1971 ° связью через усилитель, выход которо- 2. Авторское свидетельство СССР го подключен к одному входу блока из- Р 365637, кл. G 01 И 25/ l6, 1973 мерения частоты .биений, а на другой (прототип) . фигЗ

ВНИИПИ Заказ 7251/48

4-Уу Тираж 887 Подписное Филиал Rllfl "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4