低溫膨脹儀操作說(shuō)明
點(diǎn)擊次數(shù)：2934 更新時(shí)間：2023-06-27
一、概述
本儀器采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，智能儀表（單片機(jī)）技術(shù)對(duì)物理量位移、溫度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)全過(guò)程的檢測(cè)與控制，并可以實(shí)現(xiàn)脫機(jī)運(yùn)行，聯(lián)機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試。運(yùn)行于中文(英文)Windowsxp/sp2環(huán)境，具有友好的中（英）文用戶操作界面；脫機(jī)狀態(tài)由智能儀表檢測(cè)，手動(dòng)測(cè)試。該儀器主要用于測(cè)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(cè)試材料的相變曲線。具有全自動(dòng)、易于測(cè)試、易操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)打印輸出、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存檔、數(shù)據(jù)庫(kù)豐富、易修改檢索等特點(diǎn)；為工廠、科研院所檢測(cè)材料制品的物理性能和科研教學(xué)提供了現(xiàn)代化的測(cè)試手段。
二、主要技術(shù)系數(shù)
1、溫度范圍：-30℃~100℃
2、升溫速度，實(shí)驗(yàn)過(guò)程控制參數(shù)，含PID參數(shù)以及通迅方式。
⑴由智能儀表AI518P（708P）實(shí)現(xiàn)全過(guò)程任意需要調(diào)節(jié)、設(shè)置、鎖定。操作見(jiàn)AI518P（AI708P）說(shuō)明書(shū)。⑵由上位機(jī)（計(jì)算機(jī)）實(shí)現(xiàn)界面調(diào)試任意需要位置（在線方式），并可實(shí)現(xiàn)在線修改。
3、電源電壓：220V±10﹪，50HZ
4、爐子最大功耗n≤2KW
5、膨脹值測(cè)量范圍與誤差：0--5㎜±0.1%，±2.5mm±0.1%
6、控溫精度：±1℃溫度記錄值誤差≤±0.5﹪
7、測(cè)量膨脹值分辨率：1um
三、儀器的組成及原理:
1、系統(tǒng)組成：加載傳感器裝置、爐膛、電機(jī)、基座、控制系統(tǒng)（智能儀表+計(jì)算機(jī)）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(cè)試桿產(chǎn)生與之等量的膨脹量（如果不計(jì)系統(tǒng)的熱變形量），這一膨脹量由電感位移計(jì)精確測(cè)量出來(lái)，由儀表顯示并送計(jì)算機(jī)處理，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理后顯示δ和α值是通過(guò)自動(dòng)系統(tǒng)補(bǔ)償計(jì)算結(jié)果，也可通過(guò)智能儀表顯示的位移絕對(duì)值，人工記錄，并按原理公式計(jì)算。.
⑴加載傳感裝置中的測(cè)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產(chǎn)生相應(yīng)的位移。
⑵爐膛加熱采用電阻燈管做為發(fā)熱元件，降溫采用恒溫水槽制冷。
⑶電氣部分
a.參照518P儀表操作手冊(cè)，實(shí)驗(yàn)參數(shù)可由用戶調(diào)整（出廠時(shí)已調(diào)好）。
b．計(jì)算機(jī)部分，遵從計(jì)算機(jī)操作原理，因系統(tǒng)工作在Windows98/2000/XP簡(jiǎn)體中文環(huán)境，用戶計(jì)算機(jī)的軟件環(huán)境應(yīng)能支持Windows32位軟件。在運(yùn)行用戶測(cè)試程序之前，須安裝測(cè)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(xiàng)要求，接口連接轉(zhuǎn)換頭接計(jì)算機(jī)COM口。打印機(jī)支持并行口/串口，在Windows操作系統(tǒng)下安裝打印機(jī)。用戶需打印時(shí)將自動(dòng)啟動(dòng)數(shù)據(jù)打印記錄。
C．系統(tǒng)的補(bǔ)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(guò)計(jì)算機(jī)完成。由用戶輸入標(biāo)樣的α值，該項(xiàng)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。
4、儀器面板及各部件說(shuō)明:
a、電源開(kāi)關(guān)b、工作停止c、工作啟動(dòng)d、電源指示燈
e、排空閥進(jìn)氣開(kāi)關(guān)f、電壓指示g、電流指示h、水冷端蓋進(jìn)/出水口
i、冷卻液進(jìn)口（下）/出口（上）j、冷卻閥放空閥k、試樣架
l、傳感器保護(hù)罩m、位移調(diào)節(jié)旋鈕
四、使用與操作
A、實(shí)驗(yàn)測(cè)試步驟：
1、檢查設(shè)備各部件連接，看是否有脫落、松動(dòng)（若有將其接好、緊固）；檢查設(shè)備與電腦主機(jī)間連接線纜，看是否有脫落、松動(dòng)（若有將其接好、緊固）；準(zhǔn)備好待測(cè)試件，要求端面平整，測(cè)試并記錄下樣品的實(shí)際長(zhǎng)度，備用。
2.按實(shí)驗(yàn)要求用切割機(jī)或其他工具將測(cè)試樣品制備成Φ(6～8)×50的圓柱體或(6～8)×(6～8)×50方形體；因制備工藝不同，測(cè)試樣品實(shí)際長(zhǎng)度可能不夠或多于50mm少許，此時(shí)應(yīng)記錄下樣品長(zhǎng)度的實(shí)際數(shù)值，備用。
3.開(kāi)啟儀器電源，推開(kāi)爐膛，露出試樣架，將樣品放入試樣架樣品放置處，樣品應(yīng)與試樣架保持平行，同時(shí)也應(yīng)與位移頂桿端面良好接觸（注：取樣時(shí)步驟相反），放入步驟
4、觀察設(shè)備面板上位移顯示，看其數(shù)值是否在2000左右，若是偏大或偏小，則需調(diào)節(jié)位移調(diào)節(jié)旋鈕，數(shù)據(jù)合適可跳過(guò)此步，（注：部份儀器不具備此功能；）接著將儀器靜置5～10分鐘，等待位移顯示表讀數(shù)*穩(wěn)定。
5、開(kāi)啟恒溫箱電源開(kāi)關(guān)，循環(huán)開(kāi)關(guān)、啟停開(kāi)關(guān)、制冷開(kāi)關(guān)
a、電源開(kāi)關(guān)b、循環(huán)開(kāi)關(guān)c、制冷開(kāi)關(guān)
d、設(shè)定按鈕e、增加鍵f、減少鍵
g、移位h、啟停開(kāi)關(guān)
按下恒溫水浴面板上的“設(shè)定”按鈕，進(jìn)入溫度設(shè)定模式（“PV”區(qū)顯示實(shí)測(cè)溫度，“SV”區(qū)顯示設(shè)定溫度），此時(shí)可通過(guò)按“增加”或“減少”鍵來(lái)修改設(shè)定溫度。修改完成后，按下“設(shè)定”鍵完成修改（只有當(dāng)試驗(yàn)起始溫度低于室溫時(shí)，才用恒溫水浴對(duì)試樣降溫，通常設(shè)定溫度要低于試驗(yàn)起始溫度，若試驗(yàn)起始溫度不低于室溫，可不用開(kāi)啟恒溫水浴降溫）。
6、設(shè)定儀表控溫曲線，此處分手動(dòng)按鍵和軟件在線設(shè)定：
①手動(dòng)按鍵設(shè)定
儀器上電后，溫度控制表PV區(qū)顯示當(dāng)前測(cè)量值，SV區(qū)顯示儀表當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)按一下面板上的鍵，儀表將進(jìn)入了控溫曲線設(shè)定狀態(tài),此時(shí)儀表PV區(qū)顯示參數(shù)名，SV區(qū)顯示對(duì)應(yīng)參數(shù)的參數(shù)值，用戶可通過(guò)按動(dòng)面板上的（增加鍵）或（減少鍵）可對(duì)當(dāng)前參數(shù)值進(jìn)行修改。當(dāng)用戶修改完一個(gè)參數(shù)值后，可通過(guò)按面板上的鍵確認(rèn)并同時(shí)將顯示指向下一個(gè)參數(shù)，在所有參數(shù)設(shè)定完成后，可通過(guò)同時(shí)按下鍵和鍵,再同時(shí)松開(kāi)來(lái)退出控溫曲線設(shè)置狀態(tài)，同時(shí)也可不按鍵，靜待5～10S，儀表將會(huì)自動(dòng)退出控溫曲線設(shè)置狀態(tài)。各參數(shù)出現(xiàn)順序及對(duì)應(yīng)參數(shù)見(jiàn)表4.1所示。
表4.1
| 參數(shù)名 | 參數(shù)值 |
| sp ×× | ×× |
| t ×× | 
| 升溫時(shí)間，可設(shè)定為-121或者其它正數(shù)，當(dāng)某一段時(shí)間設(shè)為-121時(shí)，代表儀表運(yùn)行到此段時(shí)停止工作。 | | ×× |
| sp ×× | ×× |
| t ×× | ×× |
| sp ×× | ×× |
| … | … |
其中“sp××”中的“SP”代表溫度,“××”代表段號(hào)，“t××”中的“t”代表時(shí)間，“××”也是代表段號(hào)；溫度單位是℃，時(shí)間的單位是分鐘
舉例如下:
1)儀器按5℃/min的速率從0℃升溫至200℃后停止，控溫曲線參數(shù)設(shè)定如下表4.2所示：
表4.2
| 參數(shù)名 | 參數(shù)值 |
| sp 01 | 0 |
| t 01 | 40 |
| sp 02 | 200 |
| t 02 | -121 |
| 參數(shù)名 | 參數(shù)值 |
| sp 01 | 室 溫 |
| t 01 | 60 |
| sp 02 | 300 |
| t 02 | 10 |
| sp 03 | 300 |
| t 03 | 20 |
| sp 04 | 400 |
| t 04 | -121 |
當(dāng)用戶覺(jué)得在實(shí)驗(yàn)升溫過(guò)程中不需要恒溫時(shí)，我們只需將上例恒溫程序段去掉即可，具體設(shè)置如下：
表 4.4(只用一段升溫)
| 參數(shù)名 | 參數(shù)值 |
| sp 01 | 室 溫 |
| t 01 | 80 |
| sp 02 | 400 |
| t 02 | -121 |
表4.5(采用多段升溫)
| 參數(shù)名 | 參數(shù)值 |
| sp 01 | 室 溫 |
| t 01 | 60 |
| sp 02 | 300 |
| t 02 | 20 |
| sp 03 | 400 |
| t 03 | -121 |
②軟件在線設(shè)定：
在測(cè)試軟件的參數(shù)設(shè)置窗口，可直接通過(guò)“控溫曲線”項(xiàng)來(lái)設(shè)定控溫曲線。
“控溫曲線”項(xiàng)見(jiàn)右圖所示，圖中是按約5℃/min升溫至1000℃后停止的設(shè)定曲線。
設(shè)定時(shí)用戶只需在左側(cè)對(duì)應(yīng)表格中填入相應(yīng)數(shù)據(jù)，然后回車確認(rèn)，系統(tǒng)便會(huì)實(shí)時(shí)在右側(cè)生成對(duì)應(yīng)設(shè)置的控溫曲線，在確認(rèn)參數(shù)沒(méi)問(wèn)題后，點(diǎn)擊表格下方的“設(shè)定”按鈕即可將控溫曲線參數(shù)寫(xiě)入儀表中。
7、測(cè)試
①人工記錄數(shù)據(jù)測(cè)試
此處是無(wú)計(jì)算機(jī)時(shí)人工記錄測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算的過(guò)程。
a、在完成以上測(cè)試前5步后，準(zhǔn)備好記錄紙和筆，同時(shí)記下儀器升溫前溫度控制表和位移顯示表PV區(qū)最終值,做為實(shí)驗(yàn)測(cè)試起始溫度和起始位移；
b、長(zhǎng)按控溫儀表上標(biāo)有“RUN/HOLD”字樣的按鍵，直至控溫儀表SV區(qū)顯示“RUN”字樣時(shí)松開(kāi)，此時(shí)儀器開(kāi)始升溫
c、以溫度1℃度為記錄間隔，當(dāng)控溫儀表PV區(qū)數(shù)值每增加1時(shí)，記錄下該值，并同時(shí)記錄下位移顯示表PV區(qū)數(shù)值。記錄過(guò)程中用戶可按表格形式分別以溫度與位移作為列標(biāo)題依次記錄。d、當(dāng)儀器升溫至用戶設(shè)定控溫曲線終止溫度并停止后，停止記錄數(shù)據(jù)，此時(shí)控溫儀表SV區(qū)顯示“STOP”并閃爍，此時(shí)應(yīng)按下儀器面板“工作停止”按鈕，儀器綠色工作指示燈熄滅。
②計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理:
在有計(jì)算機(jī)的情況下，需在計(jì)算機(jī)上安裝好儀器配套測(cè)試軟件，并連接好儀器與計(jì)算機(jī)之間的通訊線纜。
a、打開(kāi)計(jì)算機(jī)，運(yùn)行測(cè)試軟件，系統(tǒng)加載完畢后自動(dòng)進(jìn)入測(cè)試界面。
b、在測(cè)試界面的“數(shù)據(jù)顯示”項(xiàng)中，填寫(xiě)好樣品實(shí)際長(zhǎng)度（見(jiàn)右圖所示），數(shù)據(jù)可精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位。
c、在測(cè)試界面的“試驗(yàn)控制”項(xiàng)中，填寫(xiě)好試驗(yàn)起始溫度、終止溫度（見(jiàn)右圖），此數(shù)值與控溫曲線設(shè)定的終止溫度一致。在以上各項(xiàng)填寫(xiě)完畢后點(diǎn)擊“試驗(yàn)控制”項(xiàng)中的“試驗(yàn)開(kāi)始”按鈕（見(jiàn)右圖），此時(shí)儀器開(kāi)始升溫，并自動(dòng)記錄、處理數(shù)據(jù)。
注：起始溫度低于室溫時(shí)采用恒溫水槽降溫，待樣品溫度低于起始溫度后，先停止恒溫槽工作，放空爐體內(nèi)制冷液，再開(kāi)始測(cè)試.
8、數(shù)據(jù)處理
人工記錄數(shù)據(jù)測(cè)試完成后，用戶需按以下公式計(jì)算各溫度下樣品的平均線膨脹系數(shù)：
α=△L/（L0*△T）+α標(biāo)
△L=L2-L1
△T=T2-T1
其中
L2：試樣在T2溫度下的位移um
L1：起始位移um
L0：試樣在室溫下的長(zhǎng)度um
T1：起始溫度℃
α標(biāo)=0.55×10-6/℃
注：若測(cè)試時(shí)選擇的是用計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理，則測(cè)試軟件會(huì)自動(dòng)處理計(jì)算測(cè)試樣品各溫度點(diǎn)下的平均線膨脹系數(shù)，無(wú)須用戶再進(jìn)行計(jì)算。1200度及以上設(shè)備α標(biāo)值需查看數(shù)據(jù)庫(kù)詳細(xì)記錄！
同時(shí)測(cè)試軟件還會(huì)將所測(cè)結(jié)果自動(dòng)存放至軟件自帶的數(shù)據(jù)庫(kù)中；由于數(shù)據(jù)庫(kù)空間有限，每次開(kāi)始新實(shí)驗(yàn)前，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)清空上一次測(cè)試的數(shù)據(jù)，所以要求用戶在每一次實(shí)驗(yàn)完成后，對(duì)于需要保留的數(shù)據(jù)做一次導(dǎo)出另存的操作。
數(shù)據(jù)導(dǎo)出另存的操作在測(cè)試軟件曲線分析窗口進(jìn)行，在曲線分析窗口中點(diǎn)擊“查看記錄”按鈕，再點(diǎn)擊“導(dǎo)出當(dāng)前記錄”按鈕，在出現(xiàn)的對(duì)話框中依提示操作即可完成數(shù)據(jù)備份另存（見(jiàn)下圖）。
8、實(shí)驗(yàn)報(bào)告
對(duì)于人工記錄數(shù)據(jù)測(cè)試的，測(cè)試報(bào)告需用戶自己制作并生成報(bào)告。
利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理的，可通過(guò)測(cè)試軟件測(cè)試界面中的“打印測(cè)試報(bào)告”按鈕調(diào)出測(cè)試報(bào)告打印界面，在該界面中，用戶可使用系統(tǒng)自帶的報(bào)告內(nèi)容亦可自定義報(bào)告各內(nèi)容。在本界面中用戶可實(shí)時(shí)查看打印效果圖，在確認(rèn)無(wú)誤后，選擇對(duì)應(yīng)打印方式即可完成報(bào)告輸出。測(cè)試報(bào)告打印界面見(jiàn)下圖：
同時(shí)用戶也可以不選擇測(cè)試報(bào)告打印界面輸出報(bào)告，只單獨(dú)定義輸出測(cè)試結(jié)果曲線圖，曲線圖的輸出在測(cè)試軟件曲線分析窗口中進(jìn)行。同時(shí)在該窗口中也可進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的查看與報(bào)告輸出。
B、注意事項(xiàng)：
1、實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)注意儀器已經(jīng)準(zhǔn)備就緒(爐膛到位,試樣已經(jīng)放好,通信電纜準(zhǔn)確連接,啟動(dòng)開(kāi)關(guān)打開(kāi))。
2、啟動(dòng)軟件時(shí),若發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)提示“端口已打開(kāi)”則可能是上次實(shí)驗(yàn)后軟件沒(méi)有按正常順序退出,這時(shí)可使用任務(wù)管理器將其對(duì)應(yīng)的進(jìn)程終止并重新運(yùn)行程序。
3、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后爐膛不要立即推開(kāi),防止試樣架因驟冷受到損壞，只有當(dāng)試樣溫度低于100℃后方可推開(kāi)爐膛。假如已推開(kāi)則不要再推入！
4、裝填試樣時(shí)注意輕拿輕放，勿大力推動(dòng)位移頂桿，防止傳感器精度下降或損毀，同時(shí)在推動(dòng)爐膛時(shí)要注意讓試樣所處位置到達(dá)爐膛加熱區(qū)中心位置，在推動(dòng)過(guò)程中應(yīng)緩緩?fù)苿?dòng)，以防止試樣架碰觸爐膛而發(fā)生損壞。
5、進(jìn)入測(cè)試軟件測(cè)試界面若發(fā)現(xiàn)通訊狀態(tài)標(biāo)識(shí)呈紅色且提示信息顯示通訊超時(shí)，此時(shí)應(yīng)檢查接口通訊線纜接觸是否良好，儀表是否上電并顯示正常無(wú)異樣，若儀器顯示無(wú)異樣，此時(shí)可以將其通訊線纜正負(fù)接線端交換，看是否恢復(fù)正常。若通訊線纜確認(rèn)無(wú)誤，但通訊仍未正常，請(qǐng)檢查軟件參數(shù)設(shè)置界面中各參數(shù)是否有改動(dòng)，建議不要自行修改！
6、在未了解工藝參數(shù)意義的情況下，切勿自行修改儀表內(nèi)部控溫參數(shù)。
7、儀器斷電或非法退出（有時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后會(huì)出現(xiàn)未回到初始狀態(tài)的情況），下次運(yùn)行儀器時(shí)將保持原來(lái)運(yùn)行狀態(tài)，因此重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)時(shí)需要按“STOP”鍵3秒鐘，控溫儀表出現(xiàn)“Stop”顯示后方可重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
五、產(chǎn)品成套一覽表
1、主機(jī)一臺(tái)
2、測(cè)試軟件一份
3、石英標(biāo)樣一根
4、產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)一本
5、溫控儀表說(shuō)明書(shū)一本
6、產(chǎn)品合格證一份
7.聯(lián)想電腦（臺(tái)式）一臺(tái)
8.低溫水槽一臺(tái)
附:
實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，設(shè)備啟動(dòng)加熱約30S后，請(qǐng)手動(dòng)長(zhǎng)按控溫儀表標(biāo)有“stop”字樣按鍵，直至儀表停止運(yùn)行，設(shè)備停止加熱，緊接著長(zhǎng)按控溫儀表標(biāo)有“run”字樣按鍵，重新啟動(dòng)儀表運(yùn)行，設(shè)備加熱。
原因：設(shè)備剛剛開(kāi)始加熱時(shí)，爐膛溫度吸熱,致使溫度滯后較大，會(huì)引起溫度控制波動(dòng)，人為干預(yù)可減小波動(dòng)。
地址：岳塘區(qū)雙馬街道曉陽(yáng)路10號(hào)中南高科湘潭智能制造產(chǎn)業(yè)園一期6棟1單元0101001
郵箱：345042575@qq.com
傳真：0731-58267996