激光干涉法測(cè)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(zhì)的重要參數(shù)之一。準(zhǔn)確測(cè)量材料的熱膨脹率，對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)研究、技術(shù)創(chuàng)新、實(shí)際應(yīng)用都有著非常重要的意義。
　　 本研究是在中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院最新建立的激光干涉法固體材料熱膨脹率測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)裝置上進(jìn)行的，旨在對(duì)該裝置進(jìn)行復(fù)現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)研究和不確定度評(píng)估，為以后裝置的改進(jìn)提供依據(jù)，以及為我國(guó)熱膨脹率測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的建立和熱膨脹率量值傳遞奠定基礎(chǔ)。
　　 主要內(nèi)容是利用熱膨脹率測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)裝置，以美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)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(jìn)行復(fù)現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)研究，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行國(guó)際比對(duì)，以及對(duì)影響測(cè)量的因素進(jìn)行了分析討論，通過光路的改進(jìn)和新測(cè)量系統(tǒng)的開發(fā)對(duì)該裝置進(jìn)行了提高，最后重點(diǎn)對(duì)測(cè)量不確定度進(jìn)行分析。
　　 復(fù)現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)是在不同溫度對(duì)樣品進(jìn)行了多次的重復(fù)測(cè)量，測(cè)量結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)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(fù)性。
　　 為了驗(yàn)證裝置的可靠性，從常溫到

3、1200K對(duì)738奧氏體不銹鋼和單晶硅的測(cè)量數(shù)據(jù)與NIST參考數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)公布數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，相對(duì)偏差小于3％。
　　 在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)干涉信號(hào)漂移、光學(xué)元件膨脹、溫場(chǎng)梯度、升溫速率和升溫步長(zhǎng)等影響測(cè)量的因素進(jìn)行了分析討論，并對(duì)裝置進(jìn)行了改進(jìn)，同時(shí)開發(fā)了一套功能更全、操作更方便的全自動(dòng)采集控制軟件。這些研究對(duì)提高該裝置的性能具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　 最后，對(duì)測(cè)量不確定度進(jìn)行分析，結(jié)果表明：溫度測(cè)量、光學(xué)元件膨脹對(duì)熱膨脹率測(cè)量