黑龙江大学 电子工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
物体的热膨胀性质反映了材料本身的属性, 通常将固体受热后在一维方向上长度的变化称为线膨胀。测量材料的线膨胀系数, 不仅对新材料的研制具有重要意义, 而且也是选用材料的重要指标之一。将激光外差技术与多普勒效应深度融合, 提出一种多光束激光外差测量金属线膨胀系数的新方法, 即利用多普勒振镜把待测参数信息调制到多光束激光外差信号的频率差中, 信号解调后可以同时获取多个待测参数信息, 对多个待测参数加权平均, 从而可以精确得到待测样品长度随温度的变化量, 最终提高待测样品线膨胀系数的测量精度。基于该方法, 对不同温度情况下金属棒线膨胀系数进行了仿真研究, 结果表明该方法测量金属棒线膨胀系数的相对误差为0.1%。与传统测量方法相比, 测量精度提高了一个数量级。
线膨胀系数 多光束激光外差 多普勒效应 linear expansion coefficient multi-beam laser heterodyne Doppler effect 红外与激光工程
2018, 47(7): 0706005
合肥工业大学 特种显示技术教育部重点实验室 特种显示技术国家工程实验室 现代显示技术省部共建国家重点实验室 光电技术研究院, 安徽 合肥 230009
针对液晶面板和触摸屏绑定后容易出现显示Mura的问题, 提出了不同液晶原屏需选用不同光学胶或者不同绑定工艺的方法。首先, 对液晶屏的结构进行等效简化, 将其等效为: 上偏光片、CF基板、液晶层、TFT基板以及下偏光片, 并对不同液晶原屏的各部分参数进行测试。接着, 根据实际尺寸建立仿真模型并将光学胶的参数代入进行仿真分析。热分析结果表明, 不同的液晶原屏需要采用不同热力学参数的光学胶进行绑定。通过仿真得出结论, 文中所用的液晶原屏1需采用弹性模量为1.65×108Pa以下、线膨胀系数为1.2×10-3m/℃以下的光学胶, 而液晶原屏2需采用弹性模量为1.65×107Pa以下、线膨胀系数为1.2×10-3m/℃以下的光学胶。本文提出的光学胶的选用方法可操作性强, 对实际生产中的良品率提高具有重要的意义。
触摸屏 光学胶 弹性模量 线膨胀系数 touch panel optical adhesive elastic modulus linear expansion coefficient
HgCdTe面阵探测器是空间红外遥感相机的关键部件, 随着性能需求的不断提高, 器件的规模尺寸不断扩大。HgCdTe面阵探测器在常温下与承载板进行装配, 但在深冷状态下工作, 需要耐受200 K左右的温度波动。由于探测器与承载板的线膨胀系数不匹配, 温度波动会引起探测器翘曲变形, 变形严重时, 将导致探测器损伤。提出基于高导热碳纤维的HgCdTe大面阵探测器热适配结构, 以碳纤维的轴向高热导率降低结构热阻, 以碳纤维的极小抗弯截面模量实现热适配结构两端面间的刚度解耦。相对于探测器与承载板直粘, 引入基于高导热碳纤维的热适配结构后, 探测器与承载板间的热阻仅增加了约1%, 而探测器热失配翘曲变形衰减了99.9%, 解决了大面阵探测器与承载板间的热失配翘曲变形损伤问题。并对基于碳纤维的热适配结构制备工艺方案进行了简单介绍。
热适配结构 HgCdTe面阵探测器 空间红外遥感相机 碳纤维 悬臂梁 线膨胀系数 thermal adapter HgCdTe plane array detector infrared space camera carbon fiber cantilever beam coefficient of thermal expansion(CTE) 红外与激光工程
2016, 45(7): 0704001
基于迈克尔逊干涉仪能够测量微小长度变化量的原理, 自行改装并设计出利用等光程法实现对固体材料线膨胀系数精确测量的装置。基本思路是将原迈克尔逊干涉仪上的两个反射镜都改装成动镜, 并将改装后的一动镜放在新增的导轨上, 然后将其和待测金属棒的一端相连接, 当金属棒受热后会产生细微的伸长, 进而顶着动镜产生细微的移动, 通过调节并观测受热前后屏上干涉条纹“缩进”和“涌出”的分界点来确定金属棒产生的微小形变量, 然后根据公式计算出待测金属棒的线膨胀系数。该测量方法克服了传统数条纹方式的缺陷, 可实现对金属棒线膨胀系数的精确测量, 具有操作简便, 实用性强的优点。
迈克尔逊干涉原理 等光程 线膨胀系数 分界点 Michelson interference principle aplanatism coefficient of linear thermal expansion boundary point
1 昆明理工大学 工程力学系 云南省先进材料力学行为与微观结构设计高校重点实验室，云南 昆明 650500
2 云南大学，云南 昆明 650500
为了提高数字图像相关曲面拟合法在实际应用中的亚像素定位精度，对曲面拟合法进行了修正，并用修正后的曲面拟合法研究了WC颗粒大小和含量对WC/Cu复合材料线膨胀系数的影响。首先，分析了曲面相关拟合法在实际应用中的测量误差来源，并对其进行了修正。然后，用粉末冶金法制备出WC/Cu复合材料，对表面制备有耐高温散斑的试件进行热膨胀实验，并利用修正后的曲面拟合法测量了不同温度下WC/Cu复合材料的热变形场。最后，通过一元二次多项式拟合建立了WC/Cu复合材料热膨胀系数真值。结果表明：修正后的曲面拟合法有效地改善了传统方法的亚像素位移在0.5像素左右位移场不连续的问题，减小了亚像素定位误差，获得了更为准确的测量数据。
WC/Cu复合材料 数字图像相关 曲面拟合法 亚像素 线膨胀系数测量 WC/Cu composite digital image correlation curved surface fitting method sub-pixel linear expansion coefficient measurement 光学 精密工程
2013, 21(10): 2696
利用固体线膨胀时的长度改变引起入射到法布里-波罗干涉仪的激光光束角度发生变化的特点, 设计了一种测量固体线膨胀系数的装置, 并使用CCD精确测量干涉光斑发生的位移, 测量了固体棒的线膨胀系数。实验结果表明该方法具有较高的可靠性和精确性, 同时介绍了一种可以用于精确测量两平行平面间距的方法。
F-P干涉仪 线膨胀系数 Fabry-Perot interference linear expansion cofficient CCD charge coupled device
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春130033
2 中国科学院 研究生院，北京100039
介绍了超光谱成像仪采用的组合色散棱镜的支撑结构形式，讨论了温度变化对成像的影响。根据使用需求选择了支撑座的材料，模拟了5~10 ℃温差条件下棱镜组件的变形情况。利用有限元法解决材料线膨胀系数不同所引起的棱镜反射面变形，并分析了采用聚四氟乙烯垫片做温度补偿后垫片的厚度及接触面积对石英棱镜面型的影响。实验结果表明,在支撑座和棱镜之间增加聚四氟乙烯垫片后，石英棱镜的面型达到了λ/6的指标要求。本文提出的优化方法为组合色散棱镜支撑结构的设计提供了参考依据。
棱镜 支撑结构 线膨胀系数 面型 有限元法 prism support structure linear expansion coefficient surface type Finite Element Method(FEM)
1 北京工业大学，北京 100022
2 中国计量科学研究院，北京 100013
利用中国计量科学研究院自行设计的基于激光干涉法的材料线膨胀系数测量装置进行了材料线膨胀系数测量试验。该装置采用单频激光干涉，对称光路设计，其干涉仪分辨率小于1 nm。实验过程中改进并完善了该装置，重新设计了加热炉，改进了实验方法，使该装置在800 K以上的高温环境下能进行材料线膨胀系数的测量。在800 K到1200 K温度范围内，对单晶硅试样采用分段加热进行测量，并对样品变化过程及测量结果作了分析，得到了单晶硅线膨胀系数的曲线，实现了在1200 K环境下采用激光干涉法材料线膨胀系数的纳米级测量。
线膨胀系数 激光干涉仪 单晶硅 linear expansion coefficient laser interferometer silicon
1 南京理工大学,应用物理系,南京,210094
2 南京理工大学,机械工程学院,南京,210094
固体材料的线膨胀系数在精密仪器产业及高精度实验领域是一个非常重要的物理量,要实现对线膨胀系数较低的固体材料进行测量,通常采用激光干涉的方法.采用光路补偿的方法,即激光干涉仪中两干涉臂同支架来测量低膨胀固体材料的线膨胀系数,不但能够抵消支架膨胀对材料受热伸长的影响,还有效地抵消了地面振动对干涉仪的影响,并能够对线膨胀系数在10-6/℃量级的材料的线膨胀系数进行测量.如果改进试验工艺,且采用条纹稳定技术,该方法可以用于更高量级的线膨胀系数的测量.
线膨胀系数 激光干涉仪 光路补偿 低膨胀固体材料 陶瓷
