激光干涉法測量固體材料熱膨脹率的不確定度研究.pdf

1、熱膨脹率是表征材料熱物理性質的重要參數(shù)之一。準確測量材料的熱膨脹率，對基礎科學研究、技術創(chuàng)新、實際應用都有著非常重要的意義。
　　 本研究是在中國計量科學研究院最新建立的激光干涉法固體材料熱膨脹率測量標準裝置上進行的，旨在對該裝置進行復現(xiàn)性實驗研究和不確定度評估，為以后裝置的改進提供依據(jù)，以及為我國熱膨脹率測量標準裝置的建立和熱膨脹率量值傳遞奠定基礎。
　　 主要內(nèi)容是利用熱膨脹率測量標準裝置，以美國國家標準技術研究院（

2、NIST）提供的738奧氏體不銹鋼和單晶硅為樣品，在常溫、300℃、600℃和800℃進行復現(xiàn)性實驗研究，并對測量數(shù)據(jù)進行國際比對，以及對影響測量的因素進行了分析討論，通過光路的改進和新測量系統(tǒng)的開發(fā)對該裝置進行了提高，最后重點對測量不確定度進行分析。
　　 復現(xiàn)性實驗是在不同溫度對樣品進行了多次的重復測量，測量結果相對標準偏差在1％以內(nèi)。由此可得，該裝置在不同溫度具有較高的重復性。
　　 為了驗證裝置的可靠性，從常溫到

3、1200K對738奧氏體不銹鋼和單晶硅的測量數(shù)據(jù)與NIST參考數(shù)據(jù)和文獻公布數(shù)據(jù)進行比對，相對偏差小于3％。
　　 在實驗基礎上，對干涉信號漂移、光學元件膨脹、溫場梯度、升溫速率和升溫步長等影響測量的因素進行了分析討論，并對裝置進行了改進，同時開發(fā)了一套功能更全、操作更方便的全自動采集控制軟件。這些研究對提高該裝置的性能具有實際應用價值。
　　 最后，對測量不確定度進行分析，結果表明：溫度測量、光學元件膨脹對熱膨脹率測量