[发明专利]固－液相变材料常压下热膨胀率和作功量数字测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字测量装置，特别是一种固-液相变材料常压下热膨胀率和作功量数字测量装置，属于物理测量技术领域。

背景技术

固-液相变材料在温度变化下的体积膨胀率及其作功量大小，是科学研究的重要数据。通常，固-液相变材料在温度变化下的体积膨胀率是通过人工读数、手工记录进行测量的，既不能保证测量的精度，又不能与计算机连接以进行数字化处理，更不能对测量环境做出自动控制以提高测量工作的效率，使相变材料重要性能数据的测量发生困难。已有技术中，申请号为02277190.5、名称为“一种测量混凝土收缩率的装置”实用新型专利，主要完成测量水泥、水泥砂浆、混凝土浇注零时起的变形，即可测量浇注后一天内的收缩率，不能完成相变材料在不同温度下体积变化的测定，也不能完成体积变化引起的作功效果的测定，无法为数字采集系统提供数字化信息。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种固-液相变材料常压下热膨胀率和作功量数字测量装置。该装置不但能够自动采集常压下热膨胀率的试验信息并进行数字处理，又可以对测量的加热环境进行自动控制，还可以对热膨胀过程的容积变化信号和压力信号同时进行处理和运算，获得作功量的精确数据，为固-液相变材料的性能测量提供了方便、可靠的途径。

本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明包括内胆、外胆、放气塞、压力传感器、水位计密封座、水位计、泄水阀、补水阀、采样控制单元、热电偶和自动电加热器。

内胆包括压盖、压环、内胆筒体和乳胶薄膜。内胆筒体是一个由不锈钢材料制成、两端带有内凸肩的圆筒体，压盖通过橡胶密封圈与内胆筒体一端螺纹连接，乳胶薄膜置放在内胆筒体另一端的内凸肩上，压环与内胆筒体另一端螺纹连接，O型胶圈置于乳胶薄膜与压环之间，使乳胶薄膜周边不泄漏工质。压盖是一个由不锈钢材料制成的带有凸肩的回旋体，顶部外侧的柱面加工成滚花，以便于手工旋紧压盖。压环是一个由不锈钢材料制成的带凸肩的环状回旋体，其顶部外侧柱面加工成滚花。乳胶薄膜具有足够的弹性和伸缩性，并具有足够的强度，使表面充分扩大也不破裂。放气塞与压力传感器分别安装在内胆筒体外表面的两个螺孔内。放气塞是一个由不锈钢材料加工成带有T型孔道的螺钉，底部的孔口与内胆内部相通。当放气塞向外旋动时，水平孔道与外界相通，可释放出内胆中的气体。当放气塞向内旋紧时，内胆与外界隔绝，形成密闭空腔。

外胆是一个由不锈钢板焊接而成的长方体密闭空腔，在0.5MPa试压时不泄漏。在外胆前后两面安装有透明的水密观察窗，以方便测量，在外胆的左侧面安装有水密门，便于内胆的取出和装入。两只由不锈钢板材制作、上边沿为凹半圆形的支架安装在外胆内的底面上，内胆横置于支架上。补水阀通过管路与外胆的顶面连通，以补充水量；泄水阀通过管路与外胆的底面相通，以便排泄外胆内的水。热电偶插入外胆内以测量外胆内的水温。水位计通过水位计密封座安装在外胆的顶面上，自动电加热器安装在外胆的右侧内底部，以便加热外胆内容纳的水以达到设定的温度。

水位计包括外管、内管、干式舌簧管、精密电阻和磁性浮环。多个干式舌簧管自下而上叠置在水位计内管内，每两个干式舌簧管之间的间隔为4mm，干式舌簧管的数目根据水位变化范围确定，干式舌簧管由两片或多片铁镍合金簧片封装在小玻璃管内制成，每个干式舌簧管都与一个精密电阻连接组成串联电路。磁性浮环套在内管外侧，漂浮在水面上，当磁性浮环随水位高低上下游动时，磁性浮环所带有的磁性磁化了相对应的干式舌簧管舌簧的复原力矩，从而使被控电路闭合，串联电路的电阻值对应着磁性浮环所处的高度，输出液位高度的数据信号。在外管和内管之间，与水位计密封座对应位置的外胆顶面上开有两个小孔穿过水位计密封座，使外胆内的水可以溢出并进入内管和外管之间，其水位的高度反映工质的体积膨胀率。

水位计和热电偶的输出端均与采样控制单元的输入端电连接，分别提供液位信号即体积膨胀信号和温度信号；压力传感器的输出端通过安装在外胆顶部的密封接头与采样控制单元的输入端电连接，提供压力信号。采样控制单元的控制输出端与自动电加热器的控制信号输入端电连接。采样控制单元的数字信号输出端与计算机的数据输入端电连接。