熱膨脹儀工作原理

一、概 述

本儀器采用計算機技術(shù)，智能儀表（單片機）技術(shù)對物理量位移、溫度進(jìn)行實驗全過程的檢測與控制，并可以實現(xiàn)脫機運行，聯(lián)機實現(xiàn)自動測試。運行于中文(英文)Windows 10/xp環(huán)境，具有友好的中（英）文用戶操作界面；脫機狀態(tài)由智能儀表檢測，手動測試。該儀器主要用于測定陶瓷、金屬、合金、石墨、耐火材料、精鑄用型殼及型芯材料以及其它固體材料的熱膨脹系數(shù)。用于金屬材料可測試材料的相變曲線。具有全自動、易于測試、易操作、實驗數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)打印輸出、實驗數(shù)據(jù)存檔、數(shù)據(jù)庫豐富、易修改檢索等特點；為工廠、科研院所檢測材料制品的物理性能和科研教學(xué)提供了現(xiàn)代化的測試手段。

二、主要技術(shù)參數(shù)

1、爐溫范圍：室溫—1000℃。

2、升溫速度，1～5℃/min可調(diào)，實驗過程控制參數(shù)，含PID參數(shù)以及通迅方式。

⑴由智能儀表PU70實現(xiàn)全過程任意需要調(diào)節(jié)、設(shè)置、鎖定。操作見PU70說明書。

⑵由上位機（計算機）實現(xiàn)界面調(diào)試任意需要位置（在線方式），并可實現(xiàn)在線修改。

3、電源電壓：220V±10﹪，50HZ

4、爐子最大功耗≤2KW；

5、膨脹值測量范圍與誤差：±2500μm±0.1%

6、控溫精度：±1℃ 溫度記錄值誤差≤±0.5﹪

7、測量膨脹值分辨率：1μm

8、樣品直徑：6-10 mm；樣品長度：最大 25-50 mm；

9、樣品狀態(tài)：固體，

10、計算機自動計算膨脹系數(shù)；

11、操作環(huán)境：WINDOWS（10/7/xp）

三、儀器的組成及原理

1、系統(tǒng)組成：加載傳感器裝置、爐膛、小車、基座、控制系統(tǒng)（智能儀表+計算機）五部份組成。 

2、組成原理圖：

3、原理介紹：

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)生與之等量的膨脹量（如果不計系統(tǒng)的熱變形量），這一膨脹量由電感位移計精確測量出來，由儀表顯示并送計算機處理，計算機數(shù)據(jù)處理后顯示δ和α值是通過自動系統(tǒng)補償計算結(jié)果，也可通過智能儀表顯示的位移絕對值，人工記錄，并按原理公式計算。

⑴ 加載傳感裝置中的測試桿，一端頂著試樣一端連著位移傳感器的鐵芯。試樣的另一端頂在固定的試樣管壁上。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。

⑵ 1000℃以下爐膛采用特種電阻絲發(fā)熱。

⑶ 試樣裝在試樣管中固定不動，爐膛裝在小車上，小車可在基座導(dǎo)軌上移動,移動爐膛進(jìn)行試驗，這樣避免了試樣受到振動。

⑷ 電氣部分：

a.參照PU70儀表操作手冊，實驗參數(shù)可由用戶調(diào)整（出廠時已調(diào)好）。

b．計算機部分，遵從計算機操作原理，因系統(tǒng)工作在Windows簡體中文環(huán)境，用戶計算機的軟件環(huán)境應(yīng)能支持Windows32位軟件。在運行用戶測試程序之前，須安裝測試軟件。安裝方法參照Windows應(yīng)用軟件安裝方法及軟件操作。注意事項要求，接口連接轉(zhuǎn)換頭接計算機COM口。打印機支持并行口/串口，在Windows操作系統(tǒng)下安裝打印機。用戶需打印時將自動啟動數(shù)據(jù)打印記錄。

C．系統(tǒng)的補償，可以定期由用戶標(biāo)樣進(jìn)行校準(zhǔn)。其數(shù)據(jù)處理通過計算機完成。由用戶輸入標(biāo)樣的α值，該項儀器出廠前已校準(zhǔn)。并提供標(biāo)樣在不同溫度下的α值供用戶參考。