膨脹儀
使用說(shuō)明書(shū)
北京恒奧德有限公司
電話(huà): 010-51666919
010-51666869
傳真：68465110
網(wǎng)址：www.hengaodebj.com
一、概述
該儀器是用于測(cè)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(guò)程中的膨脹和收縮性能，也適用于GB/T3810.8-2006對(duì)陶瓷磚線(xiàn)性熱膨脹的測(cè)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(cè)定變形范圍：±2.5mm，
4、位移傳感器靈敏度0.1um，測(cè)量度0.5 um, 自動(dòng)校正量程，
5、計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算膨脹系數(shù)、體膨脹、線(xiàn)性膨脹量，
6、自動(dòng)記錄、存儲(chǔ)、打印數(shù)椐，打印溫度-膨脹系數(shù)曲線(xiàn)，
溫度間距自由設(shè)定，zui小間距1℃，
7、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，
8、試樣尺寸：Ф6～10×50mm、10×10×50mm，
9、系統(tǒng)測(cè)量誤差：±0.1-0.5%，
10、電源：220V，2KW，
11、膨脹儀連計(jì)算機(jī)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(xiàn)。試驗(yàn)操作均由計(jì)算機(jī)界面完成，操作方便易學(xué)并提供套軟件。
三、儀器的組成及簡(jiǎn)單原理
儀器由傳感器裝置、電阻爐、小車(chē)、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(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(huà)）。這一位移量由電感位移計(jì)地測(cè)量出來(lái)，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)，進(jìn)出爐膛靠移動(dòng)電阻爐來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣避免了試樣受到振動(dòng)，電阻爐膛裝在小車(chē)上，小車(chē)可在基座導(dǎo)軌上移動(dòng)。
3、電氣部分。電爐采用電阻絲發(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(chǎng)時(shí)，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，調(diào)整電阻爐位置，使?fàn)t膛與試樣管相對(duì)運(yùn)動(dòng)自如，要止它們相互發(fā)生摩擦、碰撞現(xiàn)象。調(diào)整、移動(dòng)電阻爐時(shí)要緩慢，以損壞爐膛和試樣管。
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600um（數(shù)字顯示）。
3、按電氣接線(xiàn)圖接好電源、電爐和熱電偶等連線(xiàn)及地線(xiàn)。
4、升溫控制可仔細(xì)閱讀配套說(shuō)明書(shū)。
隨著爐溫的升高，試樣將膨脹變形，通過(guò)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(xiàn)，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(kāi)，按“開(kāi)始工作”按鈕。從“開(kāi)始---程序---膨脹儀“程序菜單下面啟動(dòng)軟件。
4、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：1200，位移為：5000，升溫速率為：5，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(hù)驗(yàn)證窗口，輸入用戶(hù)名稱(chēng)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，單擊“實(shí)驗(yàn)開(kāi)始”按鈕進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。做實(shí)驗(yàn)之前，須位移表顯示在400到1000之間。機(jī)器溫度在40度以下。
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(xún)問(wèn)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。在補(bǔ)償值數(shù)據(jù)來(lái)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(hù)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(xiàn)膨脹系數(shù)、線(xiàn)膨脹百分率、體膨脹系數(shù)。
5.5 圖表輸出包括溫度線(xiàn)膨脹系數(shù)曲線(xiàn)圖、溫度體膨脹系數(shù)曲線(xiàn)、溫度線(xiàn)膨脹百分率曲線(xiàn)、溫度樣品位移曲線(xiàn)。對(duì)準(zhǔn)繪圖區(qū)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(xiàn)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(hù)驗(yàn)證窗口，輸入用戶(hù)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，爐膛推到左端。試樣架部置于爐膛之中。
6.2同樣須確認(rèn)電爐溫度須低于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(hù)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(kāi)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：先數(shù)據(jù)來(lái)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(wú)記錄，程序會(huì)自動(dòng)提示“所選擇的數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄，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(kāi)始記錄和結(jié)束記錄。
7.2如果用戶(hù)需要溫度區(qū)間在輸出數(shù)據(jù)。則在“是否計(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)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(lèi)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(chēng)。
7.5按照Excel的操作規(guī)則，用戶(hù)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(hù)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(hù)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(hù)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(huà)坐標(biāo)方法：兩種畫(huà)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(xiàn)膨脹系數(shù)溫度范圍：計(jì)算膨脹系數(shù)時(shí)保留的開(kāi)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(kāi)始實(shí)驗(yàn)：機(jī)器條件是否允許開(kāi)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(hù)信息：用戶(hù)名稱(chēng)和密碼
溫度范圍計(jì)算膨脹系數(shù)：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(huà)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，將開(kāi)關(guān)撥至原位，以免下次開(kāi)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(xiàn)膨脹百分率和平均線(xiàn)膨脹系數(shù)：
△Lt-Kt
線(xiàn)膨脹百分率計(jì)算公式：δ=—————×100
L
△Lt-Kt
平均線(xiàn)膨脹系數(shù)計(jì)算公式：a=—————
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(xiàn)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：
（△L400-△L100）-（K400–K100）
平均線(xiàn)膨脹系數(shù)計(jì)算公式：aT =—————————————×3
L（t-to）
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(xiàn)變量值（mm）；
△L100—試樣加熱至100℃時(shí)測(cè)得的線(xiàn)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(hù)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(xiàn)，曲線(xiàn)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(huà)，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/℃。
例：若用該儀器測(cè)試400℃時(shí)的補(bǔ)償值K400
用石英標(biāo)樣升溫、升溫前標(biāo)樣L標(biāo)=50.1㎜
室溫to=20℃ 升溫至400℃時(shí),記錄△L400標(biāo)=-0.11
已知400℃時(shí)石英的平均線(xiàn)膨脹系數(shù)標(biāo)=0.55×10-6/℃
K400=△L400標(biāo)-α標(biāo)×L標(biāo)（400-20）
=-0.11-0.55×10-6× 50.1×380
=-0.11-0.0105
=-0.1205（mm）
出廠(chǎng)時(shí)已對(duì)升溫過(guò)程參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并已鎖定。用戶(hù)如若有改變，可以參閱AL溫控儀表調(diào)校方法說(shuō)明書(shū)。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(hù)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
截面：寬×厚=16×4～6㎜
或直徑Φ=6～10㎜
或正方形邊長(zhǎng)=6～10㎜
長(zhǎng) 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(zhǎng)度適合于測(cè)試儀器，試樣的兩端應(yīng)展平并互相平行。
試樣的長(zhǎng)高為50 mm，橫斷面的面積應(yīng)大于10 mm2，對(duì)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(chēng)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?？ǔ邷y(cè)量試樣長(zhǎng)度，到長(zhǎng)度的0.2 mm。
