線膨脹系數(shù)精確測(cè)量的一種方法肖向忠1龍益民1李桐1（1、重慶交通大學(xué)河海學(xué)院給水排水工程0901班，重慶400074）摘要：介紹線膨脹系數(shù)精確測(cè)量的一種方法的原理，實(shí)驗(yàn)器材，精度評(píng)估，自動(dòng)化探索，可行性分析等內(nèi)容。關(guān)鍵詞：線膨脹系數(shù)精確測(cè)量快速自動(dòng)可行性固體在溫度變化時(shí)都有熱脹冷縮現(xiàn)象，物體的這種特性在生產(chǎn)、生活中給人們帶來(lái)不良影響，而且在研究鋁箔的力學(xué)性能及線膨脹系數(shù)的顯著的熱不穩(wěn)定性，測(cè)定AZ91D鎂合金加熱溫度與膨脹量的關(guān)系、以便為鎂合金的其他研究與應(yīng)用提供理論參考依據(jù)的研究，用經(jīng)典的和量子的方法分別討論非簡(jiǎn)諧效應(yīng)對(duì)晶體熱膨脹的影響等某些精密測(cè)量的領(lǐng)域也應(yīng)用廣泛，關(guān)系重大。那么出現(xiàn)快速化、精確化、自動(dòng)化的線膨脹系數(shù)測(cè)量?jī)x器的需求日益顯現(xiàn)并尤為急迫，在此探究一種方法拋磚引玉。一、實(shí)驗(yàn)原理（1）線膨脹系數(shù)的測(cè)量原理固體受熱后其長(zhǎng)度的增加稱為線膨脹，經(jīng)驗(yàn)表明，在一定的溫度范圍內(nèi)，原長(zhǎng)為L(zhǎng)物體受熱后其伸長(zhǎng)量L與溫度的增加量t近似成正比，與原長(zhǎng)亦成正比，即L=Lt式中的比例系數(shù)稱為固體的線膨脹系數(shù)所以=L/(Lt)=L/(Lt)（2）微小長(zhǎng)度的測(cè)量原理G1和G2是兩塊材料相同厚薄均勻、幾何形狀完全相同的玻璃板。一束光在A處分振幅形成的兩束光的光程差，就相當(dāng)于由M1和M2形成的空氣膜上下兩個(gè)面反射光的光程差。當(dāng)M1每平移/2時(shí)，將看到一個(gè)明（或暗）條紋移過(guò)視場(chǎng)中某一固定直線，條紋移動(dòng)的數(shù)目m與M1鏡平移的距離關(guān)系為：所以，只要精確測(cè)量出m，即可求出d（3）L與d的連桿放大原理根據(jù)杠桿原理，可將微小長(zhǎng)度變化放大，d/X1=L/X2,可得d=（X1/X2）L，令=X1/X2，記為連接放大倍數(shù)，而X1和X2可以通過(guò)一般的螺旋測(cè)微器測(cè)得，即可以測(cè)得。通過(guò)杠桿的支點(diǎn)調(diào)節(jié)不同的取值。2/md（4）溫度變化的精確測(cè)量用一種高精度的溫度傳感器能夠相當(dāng)精確的跟蹤溫度的微小變化，轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)讀出，如集成化高精度溫度傳感器AS300，高精度溫度傳感器EL700等傳感器都可達(dá)到這一目的。（5）實(shí)驗(yàn)原理一體化綜述按照實(shí)驗(yàn)教材金屬線膨脹系數(shù)的測(cè)量的前期準(zhǔn)備安裝圓柱體，將杠桿的一端與圓柱體的一端相連，另一端與控制邁克爾遜干涉儀鏡面的螺釘相連，螺釘須有彈簧固定，受力后鏡面可移動(dòng)。被加熱發(fā)生熱膨脹時(shí)，邁克爾遜干涉儀的動(dòng)鏡被推向光屏的方向，光屏上的干涉圖像就發(fā)生變化，從干涉環(huán)變化的數(shù)量，可以算出圓柱軸方向的膨脹變化，再由高精度溫度傳感器顯示的溫度的變化，進(jìn)一步可求得線膨脹系數(shù)。計(jì)算式為：=（m）/（2Lt）簡(jiǎn)易裝置如圖二、精度評(píng)估式中=（m）/（2Lt）需要測(cè)定的變量為m、L、t，需要給定，其中的精度關(guān)系重大，縮短試件的長(zhǎng)度，可用螺旋測(cè)微器測(cè)量增加精度?，F(xiàn)分析其精度項(xiàng)目mLt整體精度1（不估讀）10-310-310-310-610-3可見(jiàn)精度符合要求三、該裝置的自動(dòng)化探索當(dāng)確定了、L，如果可以自動(dòng)控制m和t即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。t的自動(dòng)控制可以由高精度溫度傳感器實(shí)現(xiàn)。而m的自動(dòng)控制可由邁克爾遜干涉儀條紋計(jì)數(shù)器計(jì)得。邁克爾遜干涉儀條紋計(jì)數(shù)器的原理或者改進(jìn)方法已經(jīng)很多，在此不做贅述。再將t、m的信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，通過(guò)一定的程序可自動(dòng)求出。符合自動(dòng)化要求。本方案得到了周平、周木老師的大力指導(dǎo)與支持參考文獻(xiàn)：1、重慶交通大學(xué)物理教學(xué)部.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)2、馬文蔚周雨青解希頓.物理學(xué)教程第二版下冊(cè).高等教育出版社3、譚?？ζ?邁克爾遜干涉儀的讀數(shù)系統(tǒng)的改進(jìn).黔西南師范高等專