Устройство для определения коэффициента теплового расширения твердых тел

О П И С А Н И Е (и)960604ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциапистическикреспублик к авт. свид-ву(1) Дополнительное (22) Заявлено 23.03 с присоединением зая (23) Приоритет 5)М. Кл,И 25/16 3 Ъеуларстевей 11 кемктет С.ИР ав лемм взабретвак и етврыткя) Авторыизобретения Каунасски 1) Заявитель техническии институт им.(54) ЬСТРОИСтВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭффИЦИЕН ТЕПЛОВОГО РАСВИРЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ ащиймещены авниИзобретение относится к измери" . тельной технике и предназначено для особо точного определения коэффициен та теплового расширения твердых тел. Известен дилатометр, содерж5 столик с трубкой, в которую по измеряемый образец и образец ср вания, два штока, опирающиеся на об" разцы, блок регистрации перемещения штоков и датчик температуры 11.Недостатки этого устройства заключаются в недостаточной точности .измерения иэ-за существующих механичес" ких соединений для перемещения штоков 15 при тепловом расширении измеряемого образца и образца сравнивания.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является дилатометр, содержащий держатель образ ца и подключенную к регистрирующему устройству измерительную емкость, один из электродов которой связан с образцом, а другой неподвижен 1, 21. Недостатком известного устройства является механический контакт измеряемого образца со штоком, на котором укреплен один из электродов измерител ной 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 пьеэокерамический датчик, выполнен" ный 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 поло3 96060жительной обратной связью через усилитель, выход которого подключен к одному входу блока измерения частотыбиений, а на другой вход которого подключен подстраиваемый генератор элект-рических колебаний.На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства; на фиг. 2 - расположениеэлектродов на пьезокерамической пластинке; на фиг. 3 - зависимость,удли онения измеряемого образца от частотыбиений,Устройство содержит держатель 1 образца 2, к одному концу которого при-,креплена пьезокерамическая пластинка,3 и(с обеспечением акустического контакта), один из электродов которой1 разделен на две части, являющиеся самостоятельными электродами " электрод вибратора 4. и электрод датчика 5 (фиг. 2), которые соединены меж".ду собой через усилитель 6 положи"тельной обратной связью. Электрод 7с другой стороны пластинки заземпен.Устройство также содержит блок 8 измерения частоты биений, подключенныйодним входом на выходе усилителя 6,и подстраиваемый генератор 9 электри" .ческих колебаний, вход которого под. ключен к второму входу блока 8 измерения частоты биений.Устройство работает следующим образом.В начале подготавливается пьезокерамическая пластинка 3, для чегоэлектрод с одной стороны пластинкипокрывается лаком, который удаляетсяв местах, подлежащих удалению металла,Остаются покрытые лаком только зоныбудущих электродов 4 и 5 (фиг. 2).Электрод 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 снимаетсяс остальных частей электродов пьезокерамической пластинки 3 и подготовленная пластинка 3 прикрепляется собеспечением акустического контактак одному концу измеряемого, образца 2. вПри закреплении на держателеизмеряемого образца 2 он совершает .под действием окружающей среды малыезатухающие продольные колебания. Этиколебания воспринимаются электродом Здатчика 5 и подаются на усилитель 6,на одном выходе которого подключенэлектрод вибратора 4 (неустойчивая 4 асистема с положительной обратной связью), Фазовые соотношения подобранытак, что на электрод вибратора 4 подается сигнал с Фазой сигнала отэлектрода датчика 5 и измеряемый образец 2 начинает совершать незатухающие продольные .колебания на резонансной частоте где с - скорость звука в исследуемомматериале;- длина измеряемого образцас пьезокерамической пластинкой.Эти 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 Г генератора 9 подбирает" ся равной частоте Е продольных коле" баний измеряемого образца 2, твк что-, бы частота биений Г = 1 -1 равня лась нулю. При изменении температуры меняются размеры измеряемого образца 2 тем самым изменяется и частота продольных колебаний. Получается частота биений 1 = 1 - Г 1, пропорциональная удлинению измеряемого образца 2 (фиг. 3), частотаво 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 его чувствительность зависит от величины употребляемых час" тот (1 и 1), которые могут достигать порядка 40000 Гц. Высокая точность .измерения получается из-за того, что в устройстве исключено влияние всяких механических соединений. Формула изобретения 1Устройство 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 электоо, .960604 4 дом к одному концу измеряемого образ" вход которого подключен подстраиваемый ца, усилитель, подстраиваемый генера- генератор электрических колебаний. тор электрических колебаний и блок Источники информации, измерения частоты биений, причем две принятые во внимание при экспертизе части сигнального электроа соединены1, Авторское свидетельство СССР ,между собой положительной обратной У 303578, кл. 6 01 й 25/16, 1971. связью через усилитель, выход которо. Авторское свидетельство СССР го подключен к одному входу блока из г 365637, кл 0 01 И 25/16 1973 мерения частоты биений, а на другой (прототип).еВНИИПИ Заказ 7251/4Тираж 887 Подписное филиал ППП "Патент", .г.ужгород,ул.Проектная