激光干涉法熱膨脹測(cè)試系統(tǒng)

一、簡(jiǎn)介

依陽(yáng)公司在次推出了溫度范圍和精度的激光干涉法熱膨脹性能測(cè)試系統(tǒng)。這套測(cè)試系統(tǒng)采用了目前國(guó)際上溫漂的雙頻外差式激光干涉儀，解決了以往必須具備苛刻隔振條件下才能進(jìn)行超低熱膨脹性能測(cè)試難題，而且測(cè)試溫度范圍覆蓋了-20℃~1400℃的中溫范圍，可以滿足目前絕大多數(shù)低膨脹材料熱膨脹性能的高精度測(cè)量。 依陽(yáng)公司出品的激光干涉法熱膨脹測(cè)試系統(tǒng)所采用的雙頻外差式激光干涉法是以激光波長(zhǎng)為基準(zhǔn)的長(zhǎng)度測(cè)量設(shè)備，激光干涉法熱膨脹性能的測(cè)量就成為一種測(cè)量方法，在消除了振動(dòng)、溫漂、氣體折射率、溫度梯度和傾斜變形等一系列影響因素后，此測(cè)試系統(tǒng)可用于其他所有熱膨脹性能測(cè)試方法和測(cè)試設(shè)備的校準(zhǔn)。

二、技術(shù)指標(biāo)

（1）量程：2mm

（2）分辨率：±0.5nm

（3）位移測(cè)量精度：±5 nm

（4）位移測(cè)量重復(fù)性：±3nm

（5）測(cè)量溫度范圍：-40℃~200℃（依據(jù)所采用的油浴溫度范圍）；200℃~1400℃（石墨發(fā)熱體通電加熱）

（6）試樣形狀：板狀、棒狀、塊狀

（7）試樣尺寸：截面積尺寸；厚度5mm~100mm。

（8）試驗(yàn)氣氛：100Pa以下壓強(qiáng)氣體（空氣或惰性氣體）

（9）測(cè)試方法：ASTM E289。

三、特點(diǎn)

1. 依陽(yáng)公司出品的激光干涉法熱膨脹測(cè)試系統(tǒng)采用了雙頻激光外差式干涉技術(shù)。采用這種干涉技術(shù)是因?yàn)樗峁┝吮绕渌す飧缮娣ǜ叩男旁氡?，而且外差式干涉技術(shù)對(duì)環(huán)境幅度變化并不十分敏感，即使光強(qiáng)衰減90%，仍然可以得到有效的干涉信號(hào)，可以達(dá)到更好的分辨率和測(cè)量精度。從固有的測(cè)量精度上來(lái)考慮，雙頻或雙光束干涉法要低于多光束干涉法，但雙頻所具有的優(yōu)勢(shì)就是可以明顯降低測(cè)試中對(duì)試樣的要求。因此，采用外差式技術(shù)，被測(cè)材料試樣的加工要求相對(duì)較低、熱膨脹范圍和尺寸可以很寬泛，測(cè)試步驟簡(jiǎn)單而快捷，數(shù)據(jù)處理過(guò)程簡(jiǎn)單。

2. 激光干涉儀的溫度漂移是影響干涉儀測(cè)量精度的重要參數(shù)，依陽(yáng)公司出品的激光干涉法熱膨脹儀采用了具有2nm/℃的高穩(wěn)定性外差式激光干涉儀，同時(shí)采用了恒溫精度為±0.05℃的恒溫水浴使得激光干涉儀處于一個(gè)恒溫狀態(tài)，有效的保證了膨脹儀的測(cè)量精度。

3. 為了適用于各種材料的熱膨脹性能測(cè)試，被測(cè)試樣和加熱裝置放置在可抽氣的真空箱內(nèi)，并使得真空箱內(nèi)處于真空狀態(tài)，以避免箱內(nèi)氣體折射率隨溫度變化的波動(dòng)對(duì)激光束產(chǎn)生影響，但如果真空度過(guò)高則會(huì)大大提高加熱試樣和試樣溫度均勻化的時(shí)間。因此，依陽(yáng)公司出品的激光干涉熱膨脹測(cè)試系統(tǒng)配備了相應(yīng)的真空度控制裝置，使得真空箱內(nèi)的真空度始終保持在100Pa左右，這樣既能消除氣體折射率的影響，又能保持真空箱內(nèi)氣體的傳熱效率不會(huì)降低。

4. 盡管雙頻激光干涉對(duì)干涉光束的輕微偏移不敏感，但為了防止由于試樣和試樣架上溫度梯度和膨脹系數(shù)不匹配產(chǎn)生嚴(yán)重傾斜從而出現(xiàn)光學(xué)失準(zhǔn)現(xiàn)象，依陽(yáng)公司出品的激光干涉法熱膨脹測(cè)試系統(tǒng)中配置了傾斜調(diào)整機(jī)構(gòu)，可以幫助操作者完成干涉儀的精密對(duì)準(zhǔn)。

5. 為了在盡可能寬泛的溫度范圍內(nèi)高精度的測(cè)量材料的熱膨脹性能，依陽(yáng)公司出品的熱膨脹測(cè)試系統(tǒng)針對(duì)不同的溫度范圍采用了不同的加熱方式。在200℃以下采用的是循環(huán)油浴控溫方式，在200℃以上則采用了石墨發(fā)熱體通電加熱方式。更低的溫度范圍可以選擇不同的循環(huán)油浴或液氮控溫實(shí)現(xiàn)，高溫可以選擇達(dá)到1600℃以上的加熱方式。

6. 依陽(yáng)公司出品的激光干涉法熱膨脹性能測(cè)試系統(tǒng)采用了試樣直立式結(jié)構(gòu)，可以測(cè)量各種剛性和彈性體材料的熱膨脹性能隨溫度的變化，試樣厚度最小可以達(dá)到1mm。

四、技術(shù)資料

（1）GB 10562-1989 金屬材料超低膨脹系數(shù)測(cè)量方法 光干涉法

（2）ASTM E289 Standard Test Method for Linear Thermal Expansion of Rigid Solids with Interferometry

（3）激光干涉熱膨脹儀樣本

（4）航天器尺寸高穩(wěn)定性復(fù)合材料桁架結(jié)構(gòu)——第1部分：熱變形測(cè)試技術(shù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀分析

（5）航天器尺寸高穩(wěn)定性復(fù)合材料桁架結(jié)構(gòu)——第2部分 熱變形測(cè)試方案和可行性試驗(yàn)研究