[发明专利]一种高精度筒体线膨胀系数测量装置及方法

说明书

一种高精度筒体线膨胀系数测量装置及方法，其装置包括连接分光棱镜组件(1)、石英管组件(2)、连接反射镜组件(3)、V型块组件(4)。连接分光棱镜组件(1)和连接反射镜组件(3)安装于待测筒体(5)上下法兰两端，石英管组件(2)安装于连接分光棱镜组件(1)和连接反射镜组件(3)的V型槽内，温度变化时，测量反射镜和参考反射镜的移动量之差代表了待测件与参考件的长度变化量之差，也即为干涉仪读数。本发明不仅可以用于测量复合材料筒体结构的线膨胀系数，还能作适应性更改用于测量复合材料杆件及桁架结构的线膨胀系数。本发明测量装置有设备需求少、使用简单方便、环境适应性强、效率高、精度高的特点。

技术领域

本发明涉及一种高精度筒体线膨胀系数测量方法，特别是一种可用于空间相机复合材料筒体的线膨胀系数测试的简易装置及方法。

背景技术

航天高分辨率相机多采用筒体作为支撑结构，温度引起的各光学零件之间的间隔变化将由筒体的线膨胀系数决定，因此，用于航天高分辨率相机的筒体都具有温度线膨胀系数小的特点。碳碳化硅(C/SiC)材料是近几年发展起来的新型复合材料，具有较好的热稳定性，较高比刚度同时重量轻等特点，成为了空间高分辨率相机的首选材料。但碳碳化硅(C/SiC)筒体采用了碳纤维三维编织碳化硅增强成型，其线膨胀系数与纤维线膨胀系数相差很大，且筒体在三个方向的线膨胀系数均不同。要确保筒体线膨胀系数作为关键性能指标满足使用要求，要对其在使用范围内的线膨胀系数进行准确地测量，而测量的关键又在于测量其因温度变化而引起的长度的微小变化量，传统的测量方法存在测量准确度低、装置庞大等缺陷。

发明内容

本发明的技术解决问题是：结合干涉测长原理，利用对比测量法，设计了对称的测量光路，消除其他因素对测试的影响，保证测试精度，提供一种操作简便、通用准确的测量结构的线膨胀系数的方法。

本发明技术解决问题通过以下技术方案予以实现：一种高精度筒体线膨胀系数测量装置，包括连接分光棱镜组件(1)、石英管组件(2)、连接反射镜组件(3)、V型块组件(4)，

待测筒体(5)的两端设有上法兰和下法兰，

各部位的位置及连接关系：连接分光棱镜组件(1)和连接反射镜组件(3)安装于待测筒体(5)上下法兰两端，安装在待测筒体(5)上后，连接分光棱镜组件(1)和连接反射镜组件(3)相对的两个面上设有V型槽，

石英管组件(2)的两端分别安装于连接分光棱镜组件(1)和连接反射镜组件(3)中的V型槽内；

待测筒体(5)安装于V型块组件(4)上，调节V型块组件(4)使筒体(5)的中心轴线相对于地平面水平，调整连接分光棱镜组件(1)、石英管组件(2)和连接反射镜组件(3)相对位置关系使放置在连接分光棱镜组件(1)另一侧干涉仪接收到从连接分光棱镜组件(1)入射经过连接反射镜组件(3)反射后进入干涉仪的信号强度最大；

该装置需要在控温条件下，由干涉仪记录待测筒体(5)不同温度下的长度变化量，根据不同温度下的长度变化量，最终计算出待测筒体(5)的线膨胀系数。

所述的连接分光棱镜组件(1)包括分光棱镜组件(11)、分光棱镜连接件A(12)和分光棱镜连接件B(13)；

分光棱镜组件(11)和分光棱镜连接件A(12)均与分光棱镜连接件B(13)连接，分光棱镜连接件B(13)与待测筒体(5)一端法兰连接，分光棱镜连接件A(12)上开有V形槽；

如图4所示，分光棱镜组件(11)包括偏振分光组件(111)、分光棱镜镜室(112)、分光棱镜左盖(113)和分光棱镜右盖(114)；

偏振分光组件(111)安装于分光棱镜镜室(112)内，分光棱镜左盖(113)和分光棱镜右盖(114)一起盖住偏振分光组件(111)，起保护作用；