[发明专利]用于测量金属样品的膨胀计

说明书

本发明涉及一种用于测量金属样品的膨胀计（1），包括：样品保持器（4、14），样品（3）能够固定在该样品保持器上；至少一个设置在样品（3）上的感应线圈（5），用于加热样品（3）；和至少一个测量感应器（11），用于测量样品（3）的温度，其中，设有光学测量装置（6、9），用于测定样品（3）的长度变化。由此能够精确地测定样品的与温度相关的长度变化。

技术领域

本发明涉及一种用于测量金属样品的膨胀计。

背景技术

存在这样的膨胀计，其中金属样品沿纵向方向夹紧在两个支柱之间。通过感应线圈加热样品，并且借助于两个支柱测量长度变化。此外测定在样品的中心区域中的样品温度。这样的膨胀计的缺点是，在与支柱的接触面上热量从样品中散出，并且由此在样品内形成温度梯度，从而已测量的温度和长度变化之间的相关性受到影响。特别是在待研究的相变的情况下，这能够导致在样品内的相变不同时进行，因为例如在中心区域中的相变已经结束，而在样品的边缘区域中的相变才开始。感应场的不均匀性对所述温度梯度造成附加的不利影响。在这样的膨胀计中，因为不能毫无问题地检测所述相变，因此测量具有错误，这尤其在高的加热速度和冷却速度的情况下可以察觉到。

发明内容

因此本发明的目的是，完成一种用于测量金属样品的膨胀计，借助于所述膨胀计能够精确地测量与温度相关的长度变化。

根据本发明，膨胀计包括用于测定样品的长度变化的光学测量装置。由此可以无接触地测量长度变化。由于所述无接触的测量，没有热量在测量位置上散出。此外，长度变化能够借助光学测量装置以高精度测量。

光学测量装置优选测定在测量平面中的长度变化，并且用于测量样品温度的测量感应器测量在所述平面的区域中的温度。由此即使在沿纵向方向存在温度梯度的情况下这也能够实施精确的长度变化测量，因为温度的测量在纵向变化的测量区域中发生。在本文中，“长度变化”的测量不一定意味着沿样品的纵向方向的测量，而是沿样品的任一方向、优选横向于样品的纵向方向的测量。测量感应器能够测定在光学测量装置的测量平面的区域中的温度，其中在所述区域中还应测定测量感应器与测量平面的微小的距离，该距离不利地影响测量。

根据本发明的另一构造方案，光学测量装置具有发送器和接收器以及用于测量温度的至少一个测量感应器，所述测量感应器位于样品的朝向接收器或背离接收器的一侧上的光学测量装置的阴影中。因此，温度测量能够在测量平面中精确地进行，其中测量感应器不干扰所述光学测量装置，因为所述测量感应器位于阴影中或位于朝向发送器的一侧上。仅样品的通过光学测量装置测量的边缘区域应与测量感应器保持分隔开。

在所述光学测量装置中，作为发送器能够使用具有用于生成平行光路的准直仪的光源。作为接收器能够使用测定样品的阴影图像的传感器，例如高速线性CCD(ChargeCoupled Device，电荷耦合元件)传感器。因此，用于测量温度的测量感应器能够在光学测量装置的“阴影区域”中接触样品，并因此不阻碍长度变化的测量。

优选的是，测量感应器构造为热电偶，所述热电偶借助尖端固定在样品上。由于热电偶的导体的小的横截面，所述热电偶不会持久地影响样品的温度。

至少一个感应线圈在中心区域中优选具有间隙，并且光学测量装置的测量平面设置在所述间隙的区域中。由此，测量平面能够垂直于样品的纵向方向定向，其中仅微小地提高感应线圈的在间隙的区域中的节距，以便提供用于光学测量装置的测量平面的空间。至少一个感应线圈能够具有任意的形状。优选使用圆形线圈，但是也使用扁平线圈和特殊适配的线圈，所述线圈为了光学测量装置在中心区域中具有间隙，因此测量光束能够不受阻碍地测定样品的长度变化。此外还可能的是，设有具有均匀的绕组的螺旋形感应线圈，并且所述测量平面与所述绕组的节距基本上平行地定向，从而能够不必在感应线圈的区域中设置较宽的间隙。