膨脹儀

使用說明書

北京恒奧德有限公司

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一、概述

該儀器是用于測定在高溫狀態(tài)金屬材料，陶瓷、玻璃、釉料、耐火材料以及其它非金屬材料在受熱焙燒過程中的膨脹和收縮性能，也適用于GB/T3810.8-2006對陶瓷磚線性熱膨脹的測定。 

二、主要參數(shù)：

1、zui高爐溫：1000℃，

2、升溫速度0-20度/分可調(diào)，微電腦程序控溫，控溫度 ±0.1℃，

3、測定變形范圍：±2.5mm，

4、位移傳感器靈敏度0.1um，測量度0.5 um, 自動校正量程，

5、計算機自動計算膨脹系數(shù)、體膨脹、線性膨脹量，

6、自動記錄、存儲、打印數(shù)椐，打印溫度-膨脹系數(shù)曲線，
溫度間距自由設定，zui小間距1℃，

7、自動計算補償系數(shù)并自動補償，也可人工修正，

8、試樣尺寸：Ф6～10×50mm、10×10×50mm，

9、系統(tǒng)測量誤差：±0.1-0.5%，

10、電源：220V，2KW，

11、膨脹儀連計算機自動控溫、記錄、存儲、打印數(shù)椐，打印溫度-膨脹系數(shù)曲線。試驗操作均由計算機界面完成，操作方便易學并提供套軟件。

三、儀器的組成及簡單原理

儀器由傳感器裝置、電阻爐、小車、基座、電器控制柜五部分組成。

電爐升溫后，爐膛內(nèi)的試樣發(fā)生膨脹，頂在試樣端部的測試桿產(chǎn)生與之等量的位移量（如果不計系統(tǒng)的熱變形量的話）。這一位移量由電感位移計地測量出來，并由位移表顯示。

 為消除系統(tǒng)熱變形量對測試結(jié)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，進出爐膛靠移動電阻爐來實現(xiàn)。這樣避免了試樣受到振動，電阻爐膛裝在小車上，小車可在基座導軌上移動。

3、電氣部分。電爐采用電阻絲發(fā)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，部分已作好調(diào)整。使用時只需要按下列程序操作即可。

1、基座安放水平，調(diào)整電阻爐位置，使爐膛與試樣管相對運動自如，要止它們相互發(fā)生摩擦、碰撞現(xiàn)象。調(diào)整、移動電阻爐時要緩慢，以損壞爐膛和試樣管。

2、調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)微調(diào)旋鈕，使位移表指示在“零”位。對于計算機控制系統(tǒng)，在測量范圍內(nèi)的任一點都可以作為“零”點，一般調(diào)節(jié)為600um（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、啟動軟件在時候，會彈出“參數(shù)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：1200，位移為：5000，升溫速率為：5，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(shù)配置后，重新啟動軟件。彈出主界面。分別是：膨脹系數(shù)測試、系統(tǒng)配置、償值測試、歷史數(shù)據(jù)分析。

5.1 系統(tǒng)配置選項：點擊“系統(tǒng)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(tǒng)配置窗口。參數(shù)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(shù)測試選項：輸入“設置溫度”和“樣品長度”。然后按“確定”按鈕，單擊“實驗開始”按鈕進行實驗。做實驗之前，須位移表顯示在400到1000之間。機器溫度在40度以下。

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。在補償值數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。

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(shù)據(jù)包括：溫度、樣品變化量、補償值、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。對準繪圖區(qū)區(qū)域點擊右鍵出現(xiàn)快捷菜單，選擇：圖表窗口項，會單彈出圖表窗口。在彈出在圖表窗口中，對準標題欄點擊右鍵，出現(xiàn)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(qū)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(tǒng)補償值測試：點擊主界面中的“系統(tǒng)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，爐膛推到左端。試樣架部置于爐膛之中。

6.2同樣須確認電爐溫度須低于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(nèi)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(shù)據(jù)于安裝目錄下面的“補償值實驗數(shù)據(jù)”文件夾中。

7、歷史數(shù)據(jù)分析：點擊主界面中的“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：先數(shù)據(jù)來源，點擊瀏覽按鈕，選擇需要分析在數(shù)據(jù)庫。然后點擊“確定”按扭。如果所選擇的數(shù)據(jù)庫中無記錄，程序會自動提示“所選擇的數(shù)據(jù)庫中記錄，請重新選擇”，如果所選數(shù)據(jù)庫中有記錄，在下面的文本框中會顯示數(shù)據(jù)庫中的開始記錄和結(jié)束記錄。

7.2如果用戶需要溫度區(qū)間在輸出數(shù)據(jù)。則在“是否計算膨脹系數(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算時的起始溫度和結(jié)束溫度，同時溫度輸出間隔。然后按“確認”按鈕。

7.3數(shù)據(jù)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(guī)則，用戶可以對結(jié)果數(shù)據(jù)進行編輯，包括數(shù)據(jù)的字體、顏色、圖表格式等。

7.6 在用戶配有打印機和正確安裝打印機的情況下，可以對數(shù)據(jù)進行輸出。

8、在膨脹系數(shù)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(tài)。

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(shù)據(jù)庫中表的涵義：

本次實驗設定數(shù)據(jù)：每次做實驗時保留的數(shù)據(jù)

標準試樣選擇：對用戶選擇標準試樣所做保存的數(shù)據(jù)

標準試樣選擇部數(shù)據(jù)：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(shù)據(jù)

補償值實驗設置參數(shù)：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(shù)據(jù)

畫坐標方法：兩種畫坐標的方法

基本參數(shù)設定：參數(shù)配置保留的數(shù)據(jù)

計算線膨脹系數(shù)溫度范圍：計算膨脹系數(shù)時保留的開始溫度和結(jié)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(shù)測試:測試膨脹系數(shù)保留的數(shù)據(jù)

膨脹系數(shù)測試起始參數(shù)：測試膨脹系數(shù)時保留的起始參數(shù)

膨脹系數(shù)測試設置參數(shù)：做膨脹系數(shù)時保留的溫度，樣品長度和時間

石英標準試樣：石英標樣數(shù)據(jù)

是否顯示參數(shù)設定窗體：配置參數(shù)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

溫度范圍計算膨脹系數(shù)：溫度范圍重新計算膨脹系數(shù)

自帶標準試樣：自帶標準試樣須輸入數(shù)據(jù)

縱橫坐標比例系數(shù)：比例系數(shù)

縱橫坐標段數(shù)：畫坐標的一些參數(shù)

坐標單位長度設定：單位長度設置

坐標等分數(shù)：坐標等分數(shù)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(shù)據(jù)處理：

膨脹系數(shù)測試方法：

試樣升溫達到測試溫度后，根據(jù)記錄裝置記錄結(jié)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(shù)：

△Lt-Kt

線膨脹百分率計算公式：δ=—————×100

L

△Lt-Kt

平均線膨脹系數(shù)計算公式：a=—————

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(tǒng)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：

（△L400-△L100）-（K400–K100）

平均線膨脹系數(shù)計算公式：aT =—————————————×3

L（t-to）

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(tǒng)400℃時補償值（mm）；

K100—測試系統(tǒng)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(shù)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(shù)取平均值0.55×10-6/℃。

例：若用該儀器測試400℃時的補償值K400

用石英標樣升溫、升溫前標樣L標=50.1㎜

室溫to=20℃ 升溫至400℃時,記錄△L400標=-0.11

已知400℃時石英的平均線膨脹系數(shù)標=0.55×10-6/℃

K400=△L400標-α標×L標（400-20）

     =-0.11-0.55×10-6× 50.1×380

=-0.11-0.0105

=-0.1205（mm）

出廠時已對升溫過程參數(shù)進行調(diào)整，并已鎖定。用戶如若有改變，可以參閱AL溫控儀表調(diào)校方法說明書。儀表相當于一程序給定器，調(diào)節(jié)參數(shù)可任意設定。用戶在使用中可以定期對參數(shù)進行標定。

七、試樣規(guī)范及制備

 1、試樣尺寸

截面：寬×厚=16×4～6㎜

或直徑Φ=6～10㎜

或正方形邊長=6～10㎜

長   L=50±0.5㎜

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。

試樣的長高為50 mm，橫斷面的面積應大于10 mm2，對施釉磚不

磨掉試樣的釉。

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。

用游校卡尺測量試樣長度，到長度的0.2 mm。