1. Дилатометричний датчик

В технічних дилатометрах і в багатьох приладах, призначених для наукових досліджень, зразок поміщають у кварцову трубку із запаяним кінцем, закріплену в корпусі приладу (мал. 1.3). Зміна довжини зразка через кварцовий стрижень повідомляється вимірювальній головці. Вибір кварцу для деталей дилатометричного датчика зумовлений його малим коефіцієнтом лінійного розширення: в інтервалі від нуля до 1100 °C α_к ≈ 0,55 10–6 1/К. При 1150 °С у кварці відбувається поліморфне перетворення в результаті чого α_к зростає до 7·10^–6, что унеможливлює застосування кварцу при температурах вище 1100 °C. Крім того, при високих температурах кварц розм'якшується, а при 1300 °С плавиться.

Мал. 1.3. Дилатометричний датчик: 1 - зразок, 2, 3 - кварцові трубки

і стрижень, 4- сполучна муфта, 5 - корпус дилатометра

Переміщення правого торця стрижня 3 (мал. 1.3), як випливає з конструкції датчика, дорівнює різниці розширень зразка і кварцової трубки на довжині зразка. Так як трубка й стрижень виготовлені з одного й того ж матеріалу, то їхнє розширення при нагріванні за межами довжини зразка взаємно компенсується.

При вимірах за диференціальною схемою застосовують еталон, з яким порівнюється зміна довжини зразка. Еталон виготовляють із матеріалу, що не має фазових перетворень, з відомою залежністю коефіцієнта лінійного розширення, близької до досліджуваних зразків. Крім того, еталон повинен зберігати свої властивості при багатократному застосуванні, бути жаростійким, стійким проти окислювання при високих температурах. Найпоширеніші еталони з піроса, що містить 82 % Ni, 7 % Cr, 5 % W, 3 % Mn і 3 % Fe. Пірос придатний для використання до 1050 °С. Магнітне перетворення, що протікає в пиросі при 200 °С, супроводжується мізерно малим об'ємним ефектом, що не впливає на точність дилатометричних вимірювань. Розширення й стиск піроса при нагріванні й охолодженні практично оборотне. Значення коефіцієнта розширення піроса при різних температурах наведені в табл. 1.1.

Таблиця 1.1

Температурна залежність істинного коефіцієнта лінійного розширення піроса

t, ºС	0	100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000
α, 10-6 К-1	12.33	13.43	14.35	15.25	16.15	17.08	17.91	18.79	19.55	20.20	20.72

Еталон поміщають у таку ж кварцову трубку, що й зразок, і з’єднують його з вимірювальною головкою кварцовим стрижнем. Трубки із зразком і еталоном розташовують горизонтально, впритул, одну над іншою (трубка з еталоном знаходиться зверху). У результаті утвориться єдиний

диференціальний дилатометричний датчик, що дозволяє реєструвати температуру еталона і різницю розширень зразка і еталона або

зразка і кварцової трубки залежно від конструкції вимірювальної

головки.

2. Індикаторні дилатометри

Індикаторні дилатометри найбільш прості по конструкції й легко

можуть бути виготовлені в лабораторних умовах. Простий дилатометричний датчик (мал. 1.3) і індикатор годинного типу жорстко з'єднуються

між собою так, щоб поздовжні осі їх збігалися. При цьому зміна довжини зразка безпосередньо передається штоку індикатора і покази останнього змінюються.

Коефіцієнт збільшення приладу k дорівнює відношенню величини спостережуваного зміщення стрілки індикатора уздовж його шкали до переміщення Δl кварцового стрижня, пов'язаного зі зразком. Якщо

Δl = Δlо − Δlк , R – довжина стрілки, вважаючи від її осі, то при повному оберті стрілки

, (1.9)

Чутливість індикаторного дилатометра можна значно підвищити, якщо стрілку замінити дзеркальцем, площина якого повинна бути паралельна осі стрілки. При повороті дзеркальця на кут α промінь світла, що падає на дзеркальце й відбивається від нього, повернеться на кут 2α . Крім того, відстань від осі дзеркальця до шкали R можна зробити у багато разів більше довжини стрілки. Наприклад, при використанні індикатора, вісь якого робить один оберт при зміщенні штока на 1мм і відстань від дзеркальця до шкали 500 мм k=2 ·500=3140.