Оптический эстензометр

Рй 80248 Класс 421, 21 щ СССР ИСАНИ К АВТОРСКО ЙфФ г ;К ис,эр 1 1у бер и ЭКСТЕНЗОМЕ ПТИЧЕ 2 октября 1948 года в Комитет нри Совете Министров ССС Опубликовано 31 января 1950 го но изобретениямР за385620 ткрытия явле являетс ыми недосследуетподвижныхв и колеб освещает диа.нне диафрагпри помощи кала 3 через расстояние от Предметом изобретенияяоптический экстензометр.Известны оптические экстензомет.ры для измерения различного родадеформаций (в частности, удлинений) в процессе механических испытаний материалов с применениеммикроскопа, снабженного источником искусственного света и системойотражающей и преломляющей оптики,Основн татками этихприборов считать непостоянство механическихконтакто ания температуры,В предлагаемом экстензометреэти недостатки усгранены тем, чтов нем применен способ интерференционного измерения отраженногосвета с использованием в качествелинейного масштаба длины световой волны.На чертсже показана схема оптического экстензометра.Схема составлена для случая,когда производится испытание нар астяже н ис.Свет от источника 1фрагму 2, Изображемы 2 проектируетсяполупрозрачного зерс . ъски в 4, Общее ЗОВРЕт СВИДЕТЕЛЬСТВУ объектива до диафрагмы по лучу равно главному фокусному расстоянию объектива, Поэтому из объектива исходит почти параллельный пучок света, который направляется на призму 5. В призме пучок поворачивается вниз, выходит из нижней грани призмы 5 и частично проходит в призму 6, Свет, отраженный от нижней грани призмы 5 и верхней грани призмы 6, интерферирует. Интерференционная картина проектируется через призму 5 обратно в микроскоп 7.При применении величины зазора между призмами 5 и 6 на /а длины волны применяемого света, интерференционная картина смещается в определенную сторону на целую полосу.Применяя чистые стеклянные или кварцевые призмы, можно надежно регистрировать смещения на 4 полосы, что дает для желтого света величину в 0,06 микрона.Если покрыть верхнюю грань призмы 6 и нижнюю грань призмы 5 тонким зеркальным слоем металла с коэфициснтом отражения около 0,8, то значительно увеличится резкость и контрастность полос. В этом случае можно надежно отсчитьгвать смещения на /аполосы.271что составляет для желтого света около 0,01 микрона. При длине образца в 200 мм чувствительность составит 5.10 - мльНебольшие перекосы не мешакт выполнять измерения, ибо они производятся в долях полосы. Перекосы можно обнаружить по внешнему виду интерференционной картины и в случае необходимости их можно устранить, корректируя центрирующее приспособление зажимов пресса.Если необходимо увеличить диапазон измерений, то следует применять монохроматический свет и более тщательно коллимировать (параллелизовать) пучок света в зазоре между призмами.Шины 8 и 9 со струбцинками изготовляются из различных материалов с таким расчетом, чтобы коэфициенты линейного расширения а, :и а, были один больше, другой меньше ксэфициента линейного расширения испытуемого материала аТак как призмы 5 и 6 устанавливаются почти вплотную одна над другой, то:г - 12 т 3 (1)Если с изменением температуры будет соблюдаться условие, при которомг,а,=г,+г, (2)(3)га - адТаким образом, чтобы максималь:но исключить влияние температур ных колебаний на результат измерения, надо перед опытом выяснитьзатем, зная аи аз, определить г и гз по уравнениям (3) и установить соответствующим образом каретки 10 и 11.Компенсация линейного расширения необходима вследствие чувствительности применяющегося метода,272ьгЬ=г, (а, - а,)Подставляя в уравнение (4) принятые выше числа, имеем:Ы= 1/60 С ( Ь г= 0,01 микрона).Пользуясь описанным выше методом компенсации и допуская ошибку в определении а а а равной а, которая возможна вследстьие различной зависимости от температурыдля различных материалов, будем иметь в самом неблагоприятном случае (суммирование погрешностей):МЬ=2 га(5) Если знать значения а с точностью до 1 % (это нетрудно сделать, использовав этот же экстен. зометр в качестве дилатометра), то Ь г : 5 С, что значительно облегча ет задачу поддержания постоячства температуры,В случаях, когда совсем нет возможности поддерживать постоянство температуры, а также и,в тех, когда неизвестно точное значение коэфициентов линейного расширения, можно перед наложением нагрузки опытным путем подобрать г и гз так, чтобы достаточно хорошо компенсировать температурные погрешности.Для этого только необходимо, чтобы:а,)а)а, или а,)а,)а, (6) В этом случае, руководствуясь уравнениями (3), можно очень быстро подобрать 19 и гз и убедиться непосредственным наблюдением, что температурные колебания не вызывают заметных изменений интерференционной картины. После Приведем численный пример.Пусть г = 30 см; а, = 12.10-6; а= 10.10 - "; а, = 14,10 -",Если изготовить обе шины из одного материала (пусть коэфициент линейного расширения этого материала будет а), то необходимо при заданной точности измерения деформации Л г требовать постоян ства температуры с точностью до - г. При этом:80248 этого можно, пе меняя температурного режима, приступить к механическим испытаниям,Следует предусмотреть необходимые мсрь 1 лля того, чтооы температура образца чрезмерно не изменялась в процессе деформации. В противном случае измерения можно производить лишь после того, как 11 аступит достаточное выравнивание температуры между образцом и шинами.Конструкция экстензометра пригодна для различных механических и дилатометрических испытаний, при которых абсолютное изменение длины весьма мало, начиная с 0,01 микрона. В конструкции предусмотрена возможность компенсации колеоаний температуры, Особо пригоден этот экстензометр для исследования ползучссти материалов,Предмет изобретения 1. Оптический экстензометр, о тл и ч а ющи йся тем, что, с целью измерения деформации обЧ 8 Своп. Выпуск 1, посты В, 19;0 г,разца по способу интерференции световых лучей в процессе механических испытаний материалов, оп выполнен в виде снабженного источником искусственного света, диафрагмой, наклонным зеркалом и объективом микроскопа, воспринимающего направленный им на грани закрепленных на испытуемом образце призм пучок световых лучей, смещение интерференционных полос которых в процессе испытаний определяет деформацию испытуемого образца.2. В экстензометре по п. 1 применение шин со струбцинками и подвижными каретками для крепления призм, отражающих световой пучок,3, В экстензометре по п. п. 1 и 2 применение верхней и нижней шин из материалов с различными коэфициентами линейного расширения, отличными от коэфициента линейного расширения испытуемого образца, с целью компенсации температурных колебаний.