低溫膨脹儀 SLYPZ-DW(-30～100℃)熱膨脹系數(shù)測(cè)定儀使用說明書

一、概述

該儀器適用于測(cè)量從低溫(-30℃)至300℃之間金屬材料，陶瓷、釉料、耐火材料以及其它非金屬材料等隨溫度變化發(fā)生的體積變化（膨脹和收縮）。儀器參考標(biāo)準(zhǔn)：GB/T1036-2008《塑料線性膨脹系數(shù)的測(cè)定-石英膨脹計(jì)法》,GB/T2572-2005 纖維增強(qiáng)塑料平 均線膨脹系數(shù)試驗(yàn)方法。

為工廠、技術(shù)檢驗(yàn)部門中間檢測(cè)陶瓷及耐火材料制品的質(zhì)量和科研教學(xué)單位提供了現(xiàn)代化的手段。

二、技術(shù)參數(shù)

1、溫度范圍：-30～300℃,采用壓縮機(jī)致冷；

2、測(cè)定變形范圍：±1.5mm。

3、位移傳感器靈敏度0.1um，自動(dòng)校正量程；

4、控制精度：±1℃；

5、升溫速率：0--5℃/min可調(diào)；

6、計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算膨脹系數(shù)、線膨脹量。自動(dòng)計(jì)算補(bǔ)償系數(shù)并自動(dòng)補(bǔ)償，也可人工修正。

7、自動(dòng)記錄、存儲(chǔ)、打印數(shù)椐，打印溫度-膨脹系數(shù)曲線。
溫度間距自由設(shè)定，最小間距1℃。

8、試樣規(guī)格：Φ（6～10）×50mm；（6～10）×（3～10）×50mm園柱形或方形均可。

9、電源：220V，2KW

10、自動(dòng)控溫、記錄、存儲(chǔ)、打印數(shù)椐，打印溫度-膨脹系數(shù)曲線。所有試驗(yàn)操作均由計(jì)算機(jī)界面完成，操作方便易學(xué)并提供全套軟件。

三、儀器的組成及簡(jiǎn)單原理

儀器由傳感器裝置、加熱-致冷裝置、基座、電器控制四部分組成。

恒溫裝置升溫（或制冷）后，恒溫裝置內(nèi)的試樣發(fā)生膨脹或收縮，頂在試樣端部的測(cè)試桿產(chǎn)生與之等量的位移量（如果不計(jì)系統(tǒng)的熱變形量的話）。這一位移量由電感位移計(jì)精.確地測(cè)量出來，并由位移表顯示。

為消除系統(tǒng)熱變形量對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，在計(jì)算中需加上相應(yīng)的補(bǔ)償值才是試樣的真實(shí)膨脹值。

1 、傳感裝置中的測(cè)試桿一端頂著試樣，一端連著電感位移計(jì)鐵芯。試樣的另一端頂在固定的試樣檔板上。因而試樣在此端的自由度被限制了，所以試樣的膨脹將引起位移傳感器的鐵芯相應(yīng)的位移。

2、試樣裝在試樣管中固定不動(dòng)，試樣管可以恒溫裝置中上下移動(dòng)，以便裝卸樣品。

3、電氣部分。電氣控制原理見附圖：制冷部分采用壓縮機(jī)制冷裝置，采用電熱管發(fā)熱。爐溫測(cè)定采用相應(yīng)熱電偶及溫控儀。

四、儀器的使用與操作

儀器出廠時(shí)，各部分已作好調(diào)整。使用時(shí)只需要按下列程序操作即可。

1、基座安放水平，將試樣裝入試樣管內(nèi)，并將試樣管插入恒溫裝置的硅油當(dāng)中，調(diào)整試樣管的位置，使之安放水平。

2、調(diào)節(jié)電感位移計(jì)的“零”位。當(dāng)測(cè)試桿和試樣接觸后，位移顯示可能不指示“零”位，此時(shí)可調(diào)節(jié)微調(diào)旋鈕，使位移表指示在“零”位。對(duì)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，在測(cè)量范圍內(nèi)的任一點(diǎn)都可以作為“零”點(diǎn)，一般調(diào)節(jié)為1000um（數(shù)字顯示）。

3、按電氣接線圖接好電源、電爐和熱電偶等連線及地線。

4、升溫控制可仔細(xì)閱讀配套說明書。

隨著爐溫的升高，試樣將膨脹變形，通過電感位移傳感器將其變化數(shù)值在位移表上顯示。

5、連接好各電源線，將切好的試樣放入試樣管中。

五、膨脹儀軟件操作步驟

1、安裝office2003辦公軟件，帶Excel2003 和Access 2003.

2、安裝膨脹儀軟件，雙擊打包文件夾下面的Setup.exe文件，按照提示完成軟件的安裝。例如：將應(yīng)用軟件安裝于“D:\膨脹儀\”目錄下。

3、將機(jī)器電源打開，按“開始工作”按鈕。從“開始---程序---膨脹儀“程序菜單下面啟動(dòng)軟件。

4、第.一次啟動(dòng)軟件在時(shí)候，會(huì)彈出“參數(shù)配置”窗口。分別設(shè)置實(shí)驗(yàn)溫度范圍、升溫速率、位移變化量程、通訊端口、通訊頻率等。例如溫度設(shè)置為：300，位移為：3000，升溫速率為：2，端口為：1，通訊頻率為：9600。設(shè)置完成以后，按“確定”按鈕。然后退出整個(gè)程序。重新啟動(dòng)程序即可。

5、完成參數(shù)配置后，重新啟動(dòng)軟件。彈出主界面。分別是：膨脹系數(shù)測(cè)試、系統(tǒng)配置、償值測(cè)試、歷史數(shù)據(jù)分析。

5.1 系統(tǒng)配置選項(xiàng)：點(diǎn)擊“系統(tǒng)配置”按鈕。彈出用戶驗(yàn)證窗口，輸入用戶名稱和密碼。按“確定”按鈕，進(jìn)入系統(tǒng)配置窗口。參數(shù)的設(shè)置和步驟4一樣。完成設(shè)置后按“確定”按鈕退出程序。

5.2 膨脹系數(shù)測(cè)試選項(xiàng)：輸入“設(shè)置溫度”和“樣品長(zhǎng)度”。然后按“確定”按鈕。

5.3打開液氮制冷裝置，將溫度設(shè)定為-1℃，打開制冷開關(guān)，使冷卻液氮進(jìn)入制冷裝置，當(dāng)儀表達(dá)到我們需要的低溫時(shí)，關(guān)閉液氮，單擊“實(shí)驗(yàn)開始”按鈕進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。做實(shí)驗(yàn)之前，必須保證位移表顯示在400到1000之間。

5.3 實(shí)驗(yàn)如果想進(jìn)行補(bǔ)償值的替換，按“選擇補(bǔ)償值”按鈕，詢問是否進(jìn)行補(bǔ)償值測(cè)試，選擇“確定”，彈出本次實(shí)驗(yàn)補(bǔ)償值窗口。在指.定補(bǔ)償值數(shù)據(jù)來源框中選擇此次實(shí)驗(yàn)想要的補(bǔ)償值，選中后，右邊本次實(shí)驗(yàn)補(bǔ)償值窗口會(huì)顯示選中在文件。然后單擊“確定”按鈕確認(rèn)選中在補(bǔ)償值數(shù)據(jù)。

5.4 等機(jī)器溫度到達(dá)實(shí)驗(yàn)設(shè)置溫度后，程序會(huì)自動(dòng)彈出分析界面。用戶可以自己編輯，輸出在數(shù)據(jù)包括：溫度、樣品變化量、補(bǔ)償值、線膨脹系數(shù)、線膨脹百分率、體膨脹系數(shù)。

5.5 圖表輸出包括溫度線膨脹系數(shù)曲線圖、溫度體膨脹系數(shù)曲線、溫度線膨脹百分率曲線、溫度樣品位移曲線。對(duì)準(zhǔn)繪圖區(qū)空白區(qū)域點(diǎn)擊右鍵出現(xiàn)快捷菜單，選擇：圖表窗口項(xiàng)，會(huì)單獨(dú)彈出圖表窗口。在彈出在圖表窗口中，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)題欄點(diǎn)擊右鍵，出現(xiàn)打印、頁(yè)面設(shè)置等選項(xiàng)，在配有打印機(jī)并正確的安裝打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序的情況下，可以將上敘四種曲線圖輸出到打印機(jī)。

6、系統(tǒng)補(bǔ)償值測(cè)試：點(diǎn)擊主界面中的“系統(tǒng)補(bǔ)償值測(cè)試”按鈕，彈出用戶驗(yàn)證窗口，輸入用戶名和密碼，按“確定”按鈕。進(jìn)入補(bǔ)償值測(cè)試界面。

6.1 將試樣放在試樣架上面，用頂桿頂緊，爐膛推到最左端。試樣架全部置于爐膛之中。

6.2同樣必須確認(rèn)電爐溫度必須低于40度，位移表顯示在400到1000之間。

6.3 確認(rèn)標(biāo)樣型號(hào)：點(diǎn)擊“標(biāo)樣選擇”按鈕，彈出補(bǔ)償值標(biāo)準(zhǔn)試樣選擇窗體，選擇爐膛內(nèi)放入的標(biāo)準(zhǔn)試樣對(duì)應(yīng)在型號(hào)，包括石英標(biāo)樣（0~1000度），剛玉標(biāo)樣（0~1700度）和用戶自帶標(biāo)樣。

6.4 點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的型號(hào)，然后按“確定”按鈕。完成本次補(bǔ)償值實(shí)驗(yàn)所用的標(biāo)準(zhǔn)試樣。

6.5 回到補(bǔ)償值測(cè)試界面，點(diǎn)擊“實(shí)驗(yàn)開始”按鈕，進(jìn)行補(bǔ)償值測(cè)試。等機(jī)器到達(dá)實(shí)驗(yàn)溫度以后，程序自動(dòng)保存本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)于安裝目錄下面的“補(bǔ)償值實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)”文件夾中。

7、歷史數(shù)據(jù)分析：點(diǎn)擊主界面中的“歷史數(shù)據(jù)分析”按鈕。彈出“歷史數(shù)據(jù)分析窗口。

7.1原始數(shù)據(jù)分析：首先指.定數(shù)據(jù)來源，點(diǎn)擊瀏覽按鈕，選擇需要分析在數(shù)據(jù)庫(kù)。然后點(diǎn)擊“確定”按扭。如果所選擇的數(shù)據(jù)庫(kù)中無記錄，程序會(huì)自動(dòng)提示“所選擇的數(shù)據(jù)庫(kù)中沒有記錄，請(qǐng)重新選擇”，如果所選數(shù)據(jù)庫(kù)中有記錄，在下面的文本框中會(huì)顯示數(shù)據(jù)庫(kù)中的開始記錄和結(jié)束記錄。

7.2如果用戶需要指.定溫度區(qū)間在輸出數(shù)據(jù)。則在“是否指.定計(jì)算膨脹系數(shù)起始溫度和結(jié)束溫度”框中選擇“是”。否則選擇“否”，然后在下面的文本框中輸入重新計(jì)算時(shí)的起始溫度和結(jié)束溫度，同時(shí)指.定溫度輸出間隔。然后按“確認(rèn)”按鈕。

7.3數(shù)據(jù)輸出到Excel類型Result.xls文件中。

7.4 點(diǎn)擊文件菜單下面的“另存為…”選項(xiàng)，輸入文件名稱。

7.5按照Excel的操作規(guī)則，用戶可以對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，包括數(shù)據(jù)的字體、顏色、圖表格式等。

7.6 在用戶配有打印機(jī)和正確安裝打印機(jī)的情況下，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。

8、在膨脹系數(shù)測(cè)試和補(bǔ)償值測(cè)試界面中，下行文本框中顯示程序當(dāng)前的狀態(tài)。

9、退出選項(xiàng)。在主界面中，如果用戶想退出程序，按“退出”按鈕即可。

10、 程序所用數(shù)據(jù)庫(kù)中表的涵義：

本次實(shí)驗(yàn)設(shè)定數(shù)據(jù)：每次做實(shí)驗(yàn)時(shí)保留的數(shù)據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)試樣選擇：對(duì)用戶選擇標(biāo)準(zhǔn)試樣所做保存的數(shù)據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)試樣選擇全部數(shù)據(jù)：對(duì)“標(biāo)準(zhǔn)試樣選擇”備份

表地址和波特率：下位機(jī)的地址和通訊率

補(bǔ)償值測(cè)試：做補(bǔ)償值時(shí)留下的數(shù)據(jù)

補(bǔ)償值實(shí)驗(yàn)設(shè)置參數(shù)：做補(bǔ)償時(shí)設(shè)置的溫度、時(shí)間、樣品長(zhǎng)度

端口設(shè)置:通訊控件的設(shè)置

剛玉標(biāo)準(zhǔn)試樣：剛玉標(biāo)準(zhǔn)試樣的數(shù)據(jù)

畫坐標(biāo)方法：兩種畫坐標(biāo)的方法

基本參數(shù)設(shè)定：參數(shù)配置保留的數(shù)據(jù)

計(jì)算線膨脹系數(shù)溫度范圍：計(jì)算膨脹系數(shù)時(shí)保留的開始溫度和結(jié)束溫度

量程設(shè)定：設(shè)置位移、實(shí)驗(yàn)溫度、升溫速率的上限和下限

膨脹系數(shù)測(cè)試:測(cè)試膨脹系數(shù)保留的數(shù)據(jù)

膨脹系數(shù)測(cè)試起始參數(shù)：測(cè)試膨脹系數(shù)時(shí)保留的起始參數(shù)

膨脹系數(shù)測(cè)試設(shè)置參數(shù)：做膨脹系數(shù)時(shí)保留的溫度，樣品長(zhǎng)度和時(shí)間

石英標(biāo)準(zhǔn)試樣：石英標(biāo)樣數(shù)據(jù)

是否顯示參數(shù)設(shè)定窗體：配置參數(shù)后是否顯示配置窗體

驗(yàn)證是否開始實(shí)驗(yàn)：機(jī)器條件是否允許開始做實(shí)驗(yàn)

樣品長(zhǎng)度上限和下限：樣品長(zhǎng)度上限和下限

用戶信息：用戶名稱和密碼

指.定溫度范圍計(jì)算膨脹系數(shù)：指.定溫度范圍重新計(jì)算膨脹系數(shù)

自帶標(biāo)準(zhǔn)試樣：自帶標(biāo)準(zhǔn)試樣必須輸入數(shù)據(jù)

縱橫坐標(biāo)比例系數(shù)：比例系數(shù)

縱橫坐標(biāo)段數(shù)：畫坐標(biāo)的一些參數(shù)

坐標(biāo)單位長(zhǎng)度設(shè)定：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度設(shè)置

坐標(biāo)等分?jǐn)?shù)：坐標(biāo)等分?jǐn)?shù)目

坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度上限和下限：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上限和下限

坐標(biāo)軸等分上限和下限：等分上限和下限

11、儀器使用完畢，將各開關(guān)撥至原位，以免下次開機(jī)時(shí)造成誤動(dòng)作而損壞儀器。

六、數(shù)據(jù)處理：

膨脹系數(shù)測(cè)試方法：

試樣升溫達(dá)到測(cè)試溫度后，根據(jù)記錄裝置記錄結(jié)果，按下式計(jì)算出試樣加熱至t℃時(shí)的線膨脹百分率和平均線膨脹系數(shù)：

線膨脹百分率計(jì)算公式：δ=[△Lt-Kt]/ L×100

平均線膨脹系數(shù)計(jì)算公式：a= (△Lt-Kt)/L（t-to）

兩公式中：

L—試樣室溫時(shí)的長(zhǎng)度（mm）；

△Lt—試樣加熱至t℃時(shí)測(cè)得的線變量值（mm）；

Kt—測(cè)試系統(tǒng)t℃時(shí)補(bǔ)償值（mm）；

t—試樣加熱量溫度（℃）；

to—試樣加熱前的室溫（℃）。

另外，我們引進(jìn)了平均體膨脹的概念，如計(jì)算從100℃到400℃的平均體膨脹，則按如下公式計(jì)算：

平均線膨脹系數(shù)計(jì)算公式：aT ={（△L400-△L100）-（K400–K100）}/{ L（t-to）}×3

L—試樣室溫時(shí)的長(zhǎng)度（mm）；

L400—試樣加熱至400℃時(shí)測(cè)得的線變量值（mm）；

△L100—試樣加熱至100℃時(shí)測(cè)得的線變量值（mm）；

K400—測(cè)試系統(tǒng)400℃時(shí)補(bǔ)償值（mm）；

K100—測(cè)試系統(tǒng)100℃時(shí)補(bǔ)償值（mm）；

t—試樣加熱溫度（℃），此時(shí)溫度為400℃

t0—試樣加熱溫度（℃），此時(shí)溫度為100℃

儀器的補(bǔ)償值Kt需用戶自己預(yù)先測(cè)定和計(jì)算，求補(bǔ)償值Kt方法是這樣的：1000℃以下用石英標(biāo)樣進(jìn)行升溫測(cè)試，1000℃以上用剛玉標(biāo)樣進(jìn)行升溫測(cè)試，記錄出標(biāo)樣測(cè)試曲線，曲線中包括了標(biāo)樣、試樣管及測(cè)試桿的綜合膨脹值。而補(bǔ)償值Kt應(yīng)只是試樣管及測(cè)試桿在相應(yīng)溫度下的綜合膨脹值，所以應(yīng)將標(biāo)樣在相應(yīng)溫度下的膨脹值，從測(cè)量的膨脹量中扣除后，剩下的膨脹量即為儀器在相應(yīng)溫度下的補(bǔ)償值Kt。而標(biāo)樣的膨脹系數(shù)為已知話，則Kt可用下面的公式求出。

即已知a標(biāo)、△Lt標(biāo)

Lt標(biāo)、t標(biāo)、to則：

Kt=△Lt標(biāo)-a標(biāo)×L標(biāo)（t-to）

石英標(biāo)樣的膨脹系數(shù)取平均值0.55×10-6/℃。

出廠時(shí)已對(duì)升溫過程各參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并已鎖定。用戶如若有改變，可以參閱儀表調(diào)校方法說明書。智能儀表相當(dāng)于一程序給定器，調(diào)節(jié)參數(shù)可任意設(shè)定。用戶在使用中可以定期對(duì)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。

七、試樣規(guī)范及制備

1、試樣尺寸

Φ（6～10）×50mm或（6～10）×（6～10）×50mm；圓柱形或方形均可

2、制樣　

從一塊磚的中心部位垂直地切取兩塊試樣，使試樣長(zhǎng)度適合于測(cè)試儀器，試樣的兩端應(yīng)展平并互相平行。

試樣在（110±5）℃下干燥至恒重，即相隔24h先后兩次稱量之差小于0.1g，然后將試樣放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫。

用游校卡尺測(cè)量試樣長(zhǎng)度，精.確到長(zhǎng)度的0.2 mm。