低溫膨脹儀 SLYPZ-DW(-30～100℃)熱膨脹系數測定儀使用說明書

一、概述

該儀器適用于測量從低溫(-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生的體積變化（膨脹和收縮）。儀器參考標準：GB/T1036-2008《塑料線性膨脹系數的測定-石英膨脹計法》,GB/T2572-2005 纖維增強塑料平 均線膨脹系數試驗方法。

為工廠、技術檢驗部門中間檢測陶瓷及耐火材料制品的質量和科研教學單位提供了現代化的手段。

二、技術參數

1、溫度范圍：-30～300℃,采用壓縮機致冷；

2、測定變形范圍：±1.5mm。

3、位移傳感器靈敏度0.1um，自動校正量程；

4、控制精度：±1℃；

5、升溫速率：0--5℃/min可調；

6、計算機自動計算膨脹系數、線膨脹量。自動計算補償系數并自動補償，也可人工修正。

7、自動記錄、存儲、打印數椐，打印溫度-膨脹系數曲線。
溫度間距自由設定，最小間距1℃。

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

9、電源：220V，2KW

10、自動控溫、記錄、存儲、打印數椐，打印溫度-膨脹系數曲線。所有試驗操作均由計算機界面完成，操作方便易學并提供全套軟件。

三、儀器的組成及簡單原理

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，恒溫裝置內的試樣發生膨脹或收縮，頂在試樣端部的測試桿產生與之等量的位移量（如果不計系統的熱變形量的話）。這一位移量由電感位移計精.確地測量出來，并由位移表顯示。

為消除系統熱變形量對測試結果的影響，在計算中需加上相應的補償值才是試樣的真實膨脹值。

1 、傳感裝置中的測試桿一端頂著試樣，一端連著電感位移計鐵芯。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的位移。

2、試樣裝在試樣管中固定不動，試樣管可以恒溫裝置中上下移動，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制冷裝置，采用電熱管發熱。爐溫測定采用相應熱電偶及溫控儀。

四、儀器的使用與操作

儀器出廠時，各部分已作好調整。使用時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，并將試樣管插入恒溫裝置的硅油當中，調整試樣管的位置，使之安放水平。

2、調節電感位移計的“零”位。當測試桿和試樣接觸后，位移顯示可能不指示“零”位，此時可調節微調旋鈕，使位移表指示在“零”位。對于計算機控制系統，在測量范圍內的任一點都可以作為“零”點，一般調節為1000um（數字顯示）。

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：將應用軟件安裝于“D:\膨脹儀\”目錄下。

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

4、第.一次啟動軟件在時候，會彈出“參數配置”窗口。分別設置實驗溫度范圍、升溫速率、位移變化量程、通訊端口、通訊頻率等。例如溫度設置為：300，位移為：3000，升溫速率為：2，端口為：1，通訊頻率為：9600。設置完成以后，按“確定”按鈕。然后退出整個程序。重新啟動程序即可。

5、完成參數配置后，重新啟動軟件。彈出主界面。分別是：膨脹系數測試、系統配置、償值測試、歷史數據分析。

5.1 系統配置選項：點擊“系統配置”按鈕。彈出用戶驗證窗口，輸入用戶名稱和密碼。按“確定”按鈕，進入系統配置窗口。參數的設置和步驟4一樣。完成設置后按“確定”按鈕退出程序。

5.2 膨脹系數測試選項：輸入“設置溫度”和“樣品長度”。然后按“確定”按鈕。

5.3打開液氮制冷裝置，將溫度設定為-1℃，打開制冷開關，使冷卻液氮進入制冷裝置，當儀表達到我們需要的低溫時，關閉液氮，單擊“實驗開始”按鈕進行實驗。做實驗之前，必須保證位移表顯示在400到1000之間。

5.3 實驗如果想進行補償值的替換，按“選擇補償值”按鈕，詢問是否進行補償值測試，選擇“確定”，彈出本次實驗補償值窗口。在指.定補償值數據來源框中選擇此次實驗想要的補償值，選中后，右邊本次實驗補償值窗口會顯示選中在文件。然后單擊“確定”按鈕確認選中在補償值數據。

5.4 等機器溫度到達實驗設置溫度后，程序會自動彈出分析界面。用戶可以自己編輯，輸出在數據包括：溫度、樣品變化量、補償值、線膨脹系數、線膨脹百分率、體膨脹系數。

5.5 圖表輸出包括溫度線膨脹系數曲線圖、溫度體膨脹系數曲線、溫度線膨脹百分率曲線、溫度樣品位移曲線。對準繪圖區空白區域點擊右鍵出現快捷菜單，選擇：圖表窗口項，會單獨彈出圖表窗口。在彈出在圖表窗口中，對準標題欄點擊右鍵，出現打印、頁面設置等選項，在配有打印機并正確的安裝打印機驅動程序的情況下，可以將上敘四種曲線圖輸出到打印機。

6、系統補償值測試：點擊主界面中的“系統補償值測試”按鈕，彈出用戶驗證窗口，輸入用戶名和密碼，按“確定”按鈕。進入補償值測試界面。

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 確認標樣型號：點擊“標樣選擇”按鈕，彈出補償值標準試樣選擇窗體，選擇爐膛內放入的標準試樣對應在型號，包括石英標樣（0~1000度），剛玉標樣（0~1700度）和用戶自帶標樣。

6.4 點擊對應的型號，然后按“確定”按鈕。完成本次補償值實驗所用的標準試樣。

6.5 回到補償值測試界面，點擊“實驗開始”按鈕，進行補償值測試。等機器到達實驗溫度以后，程序自動保存本次實驗數據于安裝目錄下面的“補償值實驗數據”文件夾中。

7、歷史數據分析：點擊主界面中的“歷史數據分析”按鈕。彈出“歷史數據分析窗口。

7.1原始數據分析：首先指.定數據來源，點擊瀏覽按鈕，選擇需要分析在數據庫。然后點擊“確定”按扭。如果所選擇的數據庫中無記錄，程序會自動提示“所選擇的數據庫中沒有記錄，請重新選擇”，如果所選數據庫中有記錄，在下面的文本框中會顯示數據庫中的開始記錄和結束記錄。

7.2如果用戶需要指.定溫度區間在輸出數據。則在“是否指.定計算膨脹系數起始溫度和結束溫度”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算時的起始溫度和結束溫度，同時指.定溫度輸出間隔。然后按“確認”按鈕。

7.3數據輸出到Excel類型Result.xls文件中。

7.4 點擊文件菜單下面的“另存為…”選項，輸入文件名稱。

7.5按照Excel的操作規則，用戶可以對結果數據進行編輯，包括數據的字體、顏色、圖表格式等。

7.6 在用戶配有打印機和正確安裝打印機的情況下，可以對數據進行輸出。

8、在膨脹系數測試和補償值測試界面中，下行文本框中顯示程序當前的狀態。

9、退出選項。在主界面中，如果用戶想退出程序，按“退出”按鈕即可。

10、 程序所用數據庫中表的涵義：

本次實驗設定數據：每次做實驗時保留的數據

標準試樣選擇：對用戶選擇標準試樣所做保存的數據

標準試樣選擇全部數據：對“標準試樣選擇”備份

表地址和波特率：下位機的地址和通訊率

補償值測試：做補償值時留下的數據

補償值實驗設置參數：做補償時設置的溫度、時間、樣品長度

端口設置:通訊控件的設置

剛玉標準試樣：剛玉標準試樣的數據

畫坐標方法：兩種畫坐標的方法

基本參數設定：參數配置保留的數據

計算線膨脹系數溫度范圍：計算膨脹系數時保留的開始溫度和結束溫度

量程設定：設置位移、實驗溫度、升溫速率的上限和下限

膨脹系數測試:測試膨脹系數保留的數據

膨脹系數測試起始參數：測試膨脹系數時保留的起始參數

膨脹系數測試設置參數：做膨脹系數時保留的溫度，樣品長度和時間

石英標準試樣：石英標樣數據

是否顯示參數設定窗體：配置參數后是否顯示配置窗體

驗證是否開始實驗：機器條件是否允許開始做實驗

樣品長度上限和下限：樣品長度上限和下限

用戶信息：用戶名稱和密碼

指.定溫度范圍計算膨脹系數：指.定溫度范圍重新計算膨脹系數

自帶標準試樣：自帶標準試樣必須輸入數據

縱橫坐標比例系數：比例系數

縱橫坐標段數：畫坐標的一些參數

坐標單位長度設定：單位長度設置

坐標等分數：坐標等分數目

坐標軸單位長度上限和下限：單位長度上限和下限

坐標軸等分上限和下限：等分上限和下限

11、儀器使用完畢，將各開關撥至原位，以免下次開機時造成誤動作而損壞儀器。

六、數據處理：

膨脹系數測試方法：

試樣升溫達到測試溫度后，根據記錄裝置記錄結果，按下式計算出試樣加熱至t℃時的線膨脹百分率和平均線膨脹系數：

線膨脹百分率計算公式：δ=[△Lt-Kt]/ L×100

平均線膨脹系數計算公式：a= (△Lt-Kt)/L（t-to）

兩公式中：

L—試樣室溫時的長度（mm）；

△Lt—試樣加熱至t℃時測得的線變量值（mm）；

Kt—測試系統t℃時補償值（mm）；

t—試樣加熱量溫度（℃）；

to—試樣加熱前的室溫（℃）。

另外，我們引進了平均體膨脹的概念，如計算從100℃到400℃的平均體膨脹，則按如下公式計算：

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

L—試樣室溫時的長度（mm）；

L400—試樣加熱至400℃時測得的線變量值（mm）；

△L100—試樣加熱至100℃時測得的線變量值（mm）；

K400—測試系統400℃時補償值（mm）；

K100—測試系統100℃時補償值（mm）；

t—試樣加熱溫度（℃），此時溫度為400℃

t0—試樣加熱溫度（℃），此時溫度為100℃

儀器的補償值Kt需用戶自己預先測定和計算，求補償值Kt方法是這樣的：1000℃以下用石英標樣進行升溫測試，1000℃以上用剛玉標樣進行升溫測試，記錄出標樣測試曲線，曲線中包括了標樣、試樣管及測試桿的綜合膨脹值。而補償值Kt應只是試樣管及測試桿在相應溫度下的綜合膨脹值，所以應將標樣在相應溫度下的膨脹值，從測量的膨脹量中扣除后，剩下的膨脹量即為儀器在相應溫度下的補償值Kt。而標樣的膨脹系數為已知話，則Kt可用下面的公式求出。

即已知a標、△Lt標

Lt標、t標、to則：

Kt=△Lt標-a標×L標（t-to）

石英標樣的膨脹系數取平均值0.55×10-6/℃。

出廠時已對升溫過程各參數進行調整，并已鎖定。用戶如若有改變，可以參閱儀表調校方法說明書。智能儀表相當于一程序給定器，調節參數可任意設定。用戶在使用中可以定期對參數進行標定。

七、試樣規范及制備

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，使試樣長度適合于測試儀器，試樣的兩端應展平并互相平行。

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冷卻至室溫。

用游校卡尺測量試樣長度，精.確到長度的0.2 mm。