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：
1、zui高爐溫：1000℃，
2、升溫速度0-20度/分可調，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、體膨脹、線性膨脹量，
6、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，zui小間距1℃，
7、自動計算補償系數并自動補償，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、打印數椐，打印溫度-膨脹系數曲線。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，爐膛內的試樣發生膨脹，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，進出爐膛靠移動電阻爐來實現。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，部分已作好調整。使用時只需要按下列程序操作即可。
1、基座安放水平，調整電阻爐位置，使爐膛與試樣管相對運動自如，要止它們相互發生摩擦、碰撞現象。調整、移動電阻爐時要緩慢，以損壞爐膛和試樣管。
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600um（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，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。對準繪圖區區域點擊右鍵出現快捷菜單，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：先數據來源，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如果用戶需要溫度區間在輸出數據。則在“是否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
溫度范圍計算膨脹系數：溫度范圍重新計算膨脹系數
自帶標準試樣：自帶標準試樣須輸入數據
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：
△Lt-Kt
線膨脹百分率計算公式：δ=—————×100
L
△Lt-Kt
平均線膨脹系數計算公式：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/℃。
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進行調整，并已鎖定。用戶如若有改變，可以參閱AL溫控儀表調校方法說明書。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
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冷卻至室溫。
用游校卡尺測量試樣長度，到長度的0.2 mm。
