專利名稱：光學(xué)膨脹計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述的光學(xué)膨脹計。
背景技術(shù)：
膨脹計是借以測量試樣的作為溫度函數(shù)之線性熱膨脹的測量儀器。由EP1329687已知光學(xué)膨脹計，其中，在兩個光學(xué)系統(tǒng)之間設(shè)一個試樣支架。試樣在這里被一個管狀爐體圍繞，借此可將相應(yīng)的溫度作用在試樣上。為了測量長度變化，將一個試樣放入爐內(nèi)，以及，其中一個光學(xué)系統(tǒng)對準試樣的一端，而另一個光學(xué)系統(tǒng)對準試樣的另一端。光學(xué)系統(tǒng)或試樣的這種校準比較麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種膨脹計，它在結(jié)構(gòu)簡單的同時易于操作。
此目的通過一種具有權(quán)利要求1特征的爐子達到。在從屬權(quán)利要求中說明其他有利的設(shè)計。
按本發(fā)明，在爐子一側(cè)設(shè)置光源和視準儀，用于產(chǎn)生平行的射束路徑，以及，試樣的長度可通過設(shè)在對置側(cè)的傳感器由一陰影圖測得。由此可以取消校準光學(xué)系統(tǒng)或試樣的必要性，因為試樣可以在試樣架上任意位置進行測量。
按本發(fā)明一項優(yōu)選的設(shè)計，在接收側(cè)設(shè)有濾波器，它只允許通過規(guī)定波長的射束，確切地說，可通過在光源那面發(fā)射的射束。由此可以較為可靠地排除由于其他波長的光或射束造成干擾效應(yīng)。
優(yōu)選地，在接收側(cè)設(shè)置遠心的光學(xué)系統(tǒng)。因而通過試樣的陰影圖可以在傳感器上成像，傳感器為了自動檢測試樣長度而設(shè)計為高速直線CCD傳感器。為了快速和方便地測量，傳感器優(yōu)選地與A/D轉(zhuǎn)換器連接，后者與用于識別被檢測圖像的邊緣的控制裝置連接。
為了特別準確地測量，光源由大功率GaN-LED構(gòu)成，它的光有一種特別穩(wěn)定的波長。在此，還可以在光源與視準儀之間設(shè)置一個擴散器。
為了形成均勻的溫度剖面，試樣腔為圓柱狀，其中，試樣架沿徑向布置在試樣腔中心和上與下加熱元件之間。在試樣腔的對置的各側(cè)分別設(shè)有一個允許射束路徑穿過的窗口。
爐子的一種有利的結(jié)構(gòu)是將爐體分為上部和下部，其中，在上部與下部之間的分界面在上側(cè)與下側(cè)加熱元件之間穿過試樣腔。因此可以從爐體的下部取走上部，從而能輕易地接近試樣腔并還可以借助機器人技術(shù)非常方便地為試樣腔裝料。恰當?shù)兀谶@里爐體具有圓柱形基本形狀，它的軸線與試樣腔的軸線重合。爐子在工作時抽真空和充保護氣體。相應(yīng)的措施，如在分界面處和在光學(xué)窗口處的密封件，保證實施這種工作方式。


下面參見附圖借助兩種實施例詳細說明本發(fā)明。其中圖1按本發(fā)明爐子的一種實施例的剖切側(cè)視圖；圖2圖1所示爐子的剖切俯視圖；圖3圖1所示爐子的透視圖；圖4圖1所示爐子上部打開后的透視圖；圖5一種修改后的實施例透視圖；以及圖6圖5所示爐子上部打開后的透視圖。
具體實施例方式
圖1至4表示一個具有圓柱形基本形狀的爐子1的膨脹計。爐子1分成上部2和下部3，它們可以彼此移開，以及可沿一個水平延伸的分界面4疊合地彼此合攏。上部2的抬起和裝上可借助鉸鏈5進行，它固定在上部2以及下部3上。在對置側(cè)，上部2上設(shè)置有手柄6。
在圓柱形爐體1內(nèi)部的中心，上部2和下部3圍繞著一個試樣腔8，它有扁平的空心圓柱體構(gòu)型以及同軸地設(shè)在爐體1內(nèi)。隨著將上部2裝在下部3上，試樣腔8被封閉。試樣腔8在上側(cè)以加熱元件9為界，它基本上可以有一種設(shè)在上部2朝分界面4方向的下側(cè)上的例如為圓形盤的構(gòu)型。以類似的方式，試樣腔8向下方以下部加熱元件10為界，在這里圓形加熱元件9和10彼此完全相同。
空心圓柱形試樣腔8有一個比試樣腔8的直徑小多倍的高度。試樣腔被形式上為環(huán)繞的圓柱形內(nèi)表面的側(cè)壁13包圍，分界面4的接縫穿過它外延。試樣腔8的直徑與上和下加熱元件9和10大體同樣大小，它們在邊緣側(cè)被隔熱裝置19包圍。在爐體1上部2和下部3內(nèi)的隔熱裝置設(shè)置為，當關(guān)閉上部2時使得試樣腔8隔熱，以及可加熱到例如達2000℃的高溫。
在試樣腔8中央設(shè)置基座14作為試樣架，它有一個平的水平上側(cè)?？蓮纳戏街萌氲脑嚇?1放在基座14上。為了測量，試樣11可以在射束路徑35的區(qū)域內(nèi)放在基座14的任何位置上，在這里通過設(shè)置加熱元件9和10在基座14的區(qū)域內(nèi)形成均勻的溫度剖面。
在基座14附近還有一個試樣熱電偶18，以及在加熱盤10內(nèi)或上有一個控制熱電偶17。此外，為了爐子1在高溫下工作，還在上部2和下部3內(nèi)設(shè)水冷裝置25。
鄰接于爐子1設(shè)置一個光學(xué)系統(tǒng)，它測量試樣11的取決于溫度的長度變化。
光學(xué)系統(tǒng)包括一個光學(xué)發(fā)送器30和一個接收器31。發(fā)送器30有一個發(fā)射一種波長非常穩(wěn)定的光的形式上為大功率GaN-LED 32的光源，并有一個擴散器33以及一個平行地發(fā)射光的視準儀透鏡34。由此產(chǎn)生的平行的射束路徑35穿過設(shè)計在下部3上的窗口21進入并在那里命中試樣11。射束路徑35在這里設(shè)計為比試樣架14的寬度略寬。只有未命中試樣11的射束才重新通過窗口20射出，窗口20設(shè)在下部3上與窗口21對置的那側(cè)。
窗口21經(jīng)由密封裝置23以及窗口20經(jīng)由密封裝置22固定在試樣腔8的側(cè)壁上。此外，具有密封裝置24的上部2密封地裝在下部3上，所以試樣腔8可充填氣體或可以規(guī)定抽成真空。
通過光源32和試樣11形成陰影射束，它們在接收側(cè)31首先命中濾波器36。濾波器36可設(shè)計為，它只允許具有由大功率GaN-LED 32發(fā)射的波長的射束通過。接著，射束通過一個包括一個或多個透鏡的遠心的光學(xué)系統(tǒng)37，然后命中高速直線CCD傳感器38。傳感器38的信號在A/D轉(zhuǎn)換器進行處理，然后進一步傳給數(shù)字式邊緣識別處理機和CPU單元。
圖5和6表示爐子1’的一種經(jīng)修改的實施形式，其中，取代鉸鏈5，采用提升和回轉(zhuǎn)機構(gòu)7。上部2借助提升和回轉(zhuǎn)機構(gòu)7從下部3抬起并側(cè)向轉(zhuǎn)開，從而可以從上方接近試樣腔8，以便置入或取出試樣11。其他方面，爐子1’與上述的實施例同樣設(shè)計。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)膨脹計，包括爐子，試樣(11)在該爐子中可放在試樣架(14)上；還包括用于在不同溫度時測量試樣長度的光學(xué)系統(tǒng)，其中，在試樣腔(8)上設(shè)有用于穿過射束(35)的窗口(20、21)，其特征為在爐子一側(cè)設(shè)置光源(32)和視準儀(34)，用于產(chǎn)生平行的射束路徑，以及，試樣(11)的長度可通過設(shè)在對置側(cè)的傳感器(38)由一陰影圖測得。
2.按照權(quán)利要求1所述的膨脹計，其特征為，在接收側(cè)設(shè)有濾波器(36)，它只允許通過規(guī)定波長的射束，確切地說，可通過在光源(32)那面發(fā)射的射束。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的膨脹計，其特征為，在接收側(cè)設(shè)置遠心的光學(xué)系統(tǒng)(37)。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的膨脹計，其特征為，傳感器(38)設(shè)計為高速直線CCD傳感器。
5.按照權(quán)利要求1至4之一所述的膨脹計，其特征為，傳感器(38)與A/D轉(zhuǎn)換器連接，所述A/D轉(zhuǎn)換器與用于識別被檢測圖像的邊緣的控制裝置連接。
6.按照權(quán)利要求1至5之一所述的膨脹計，其特征為，光源(32)由大功率GaN-LED構(gòu)成。
7.按照權(quán)利要求1至6之一所述的膨脹計，其特征為，在光源(32)與視準儀(34)之間設(shè)置擴散器(33)。
8.按照權(quán)利要求1至7之一所述的膨脹計，其特征為，射束路徑(35)的寬度大于試樣架(14)的寬度。
9.按照權(quán)利要求1至8之一所述的膨脹計，其特征為，試樣腔(8)為圓柱狀，試樣架(14)沿徑向布置在試樣腔(8)中心，以及，在試樣腔的對置的各側(cè)分別設(shè)有一個允許射束路徑(35)穿過的窗口(20、21)。
10.按照權(quán)利要求1至9之一所述的膨脹計，其特征為，爐子分為上部(2)和下部(3)，其中，在上部(2)與下部(3)之間形成一個水平的分界面，以及，在打開試樣腔時可從上方自由接近試樣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)膨脹計，包括爐子，試樣(11)在該爐子中可放在試樣架(14)上；還包括用于在不同溫度時測量試樣長度的光學(xué)系統(tǒng)，其中，在試樣腔(8)上設(shè)有用于穿過射束(35)的窗口(20、21)。在爐子的一側(cè)設(shè)置光源和視準儀，用于產(chǎn)生平行的射束路徑，其中，試樣(11)的長度可通過設(shè)在對置側(cè)的傳感器(38)和透鏡系統(tǒng)由一陰影圖測得。這種膨脹計允許方便地測量長度，而無需校準光學(xué)系統(tǒng)。
文檔編號G01N25/00GK101063604SQ200710101239
公開日2007年10月31日 申請日期2007年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月24日
發(fā)明者H·貝爾 申請人:貝爾-熱分析有限公司