Analysis of the Metrological Characteristics of the Speckle Dilatometer of the State Secondary Standard of the Unit of Thermal Coefficient of Linear Expansion of Solids in the Range of Values From 0.05 · 10–6 to 100.0 · 10–6 K–1 in the Range of Temperature Values from 90 to 1,900 K

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

   Thermal expansion is an important design parameter of materials, which should be taken into account when developing, producing and using products. To control this significant characteristic of new materials, it is necessary to develop equipment, methods and measurement procedures that take into account the novelty of the specific behavior of these materials. The production of specially shaped samples is the main limitation in thermal expansion measurements. This primarily applies to new materials (heterogeneous, composite, poorly processed) developed for special tasks. These factors necessitated the development of a method for measuring the temperature coefficient of linear expansion of products and materials with arbitrary sample shapes, which was not available in previous implementations of interferometric methods. An interference speckle dilatometer SD was developed for measuring samples with irregular shape in the temperature range from 200 to 400 K. When creating the speckle dilatometer SD, the speckle interferometry method was implemented to measure the elongation of samples with an irregular surface with nanometer sensitivity. Since this device has no analogues, a study was conducted on the uncertainty components arising when measuring the thermal coefficient of linear expansion of materials on this device. The analysis of the uncertainty components of the measurement of the thermal coefficient of linear expansion of materials on the speckle dilatometer SD was carried out. An experimental determination of the measurement uncertainty of the thermal coefficient of linear expansion of TCLE measures of arbitrary shaped samples was obtained using the SD speckle dilatometer. After research and initial certification, the developed measurement instrument was approved and included in the State Secondary Standard of the unit of thermal coefficient of linear expansion of solids in the range of values from 0.05 · 10–6 to 100.0 · 10–6 K–1 in the range of temperature values from 90 to 1,900 K.

About the authors

N. F. Pukhov

D. I. Mendeleyev Institute for Metrology

Email: n.f.pukhov@vniim.ru
ORCID iD: 0000-0002-6618-6819

References

  1. Оптико-электронная измерительная система высокотемпературного дилатометра / И. Г. Бронштейн// Измерительная техника. 2015. № 12. С. 38–42.
  2. Topics in applied physics. Vol. 9. Laser Speckle and Related Phenomena. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1975. 295 p.
  3. Robertson E. R. The engineering uses of coherent optics : proceedings and edited discussion of a conference held at the university of Strathclyde, Glasgow 8–11 April 19. Cambridge University Press, 1976. 798 p.
  4. Компан Т. А. Измерительные возможности и перспективы развития дилатометрии // Мир измерений. 2011. № 7. С. 14–21.
  5. Джоунс Р., Уайкс К. Голографическая и спекл-интерферометрия. М. : Мир, 1986. 328 с.
  6. Метод спекл-интерферометрии для определения теплового расширения наноматериалов / Т. А. Компан// Измерительная техника. 2011. № 4. С. 48–52.
  7. Метод регистрации и обработки данных спекл-интерферометра для определения температурного расширения образцов абсолютным методом / М. В. Волков// Температура – 2011 : сборник тезисов 5-й Всероссийской и стран-участниц КООМЕТ конференции по проблемам термометрии, Санкт-Петербург, 19–21 апреля 2011 г. / ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева». Санкт-Петербург: ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева», 2011. С. 284–286.
  8. Лебедев М. В., Мисочко О. В., Дремин А. А. Интерферометр Майкельсона с многоканальной регистрацией интерферограммы // Оптика и спектроскопия. 2009. Т. 107, № 5. С. 870–873.
  9. Novak J. Five-step phase-shifting algorithms with unknown values of phase shift // Optik. 2003. Vol. 114, Iss. 2. P. 63–68. doi: 10.1078/0030-4026-00222
  10. Ennos A. E. Speckle interferometry // Laser speckle and related phenomena / J. C. Dainty ed. Berlin: Springer-Verlag, 1975. P. 203–253. doi: 10.1007/978-3-662-43205-1
  11. Васильев В. Н., Гуров И. П. Компьютерная обработка сигналов в приложении к интерферометрическим системам. СПб.: БХВ-Санкт-Петербург, 1998.
  12. Компан Т. А. Метрологическое обеспечение измерений теплового расширения материалов. Краткий анализ, разработки последнего десятилетия и перспективы развития тематики во ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева» // Главный метролог. 2007. № 4. С. 36–45.
  13. Интерференционные дилатометры для измерения температурного коэффициента линейного расширения термостабильных оптических материалов / А. А. Шаров// Оптический журнал. 2013. Т. 80, № 4. С. 65–69.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).