、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WindowsXP環(huán)境，具有友好的中文用戶操作界面；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固體材料的熱膨脹系數(shù)。具有全自動、易于測試、易操作、數(shù)據(jù)可打印輸出、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)系數(shù)

1、zui高爐溫：300℃。

2、升溫速度，實驗過程控制參數(shù)，含PID參數(shù)以及通迅方式。

⑴由智能模塊實現(xiàn)全過程任意需要調(diào)節(jié)、設(shè)置、鎖定。

⑵實驗數(shù)據(jù)液晶顯示器顯示，實現(xiàn)友好中文界面。并可實現(xiàn)在線修改。

3、電源電壓：220V±10﹪，50HZ

4、爐子zui大功耗≤500W

5、膨脹值測量范圍與誤差：0--5㎜±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：1um

三、儀器的組成及原理

1、系統(tǒng)組成：加載進樣氣動裝置、位移測量裝置，爐膛、控制系統(tǒng)（智能模塊+嵌入式計算機系統(tǒng)）、四部份組成。 

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），這膨脹量由電感位移計測量出來，由位移顯示模塊顯示并送嵌入式計算機系統(tǒng)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，也可通過智能模塊顯示的位移值，人工記錄，并按原理公式計算。

⑴傳感測量裝置中的測試桿，端頂著試樣端連著位移傳感器的鐵芯。試樣的另端頂加載進樣氣動裝置活塞桿樣品支架上。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 爐膛采用特種電阻絲發(fā)熱。

⑶ 試樣裝在試樣架上固定不動，又啟動加載裝置進出爐，進樣后由氣泵壓力頂住樣品。

⑷ 電氣部分：

a.參照智能模塊518P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．嵌入式計算機系統(tǒng)計算機部分，遵從計算機操作原理，因系統(tǒng)工作在（Windowsxp）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)換頭接嵌入式計算機系統(tǒng)主板Com1口。打印機支持usb口，在Windowsxp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，可以定期由用戶標樣進行校準。其數(shù)據(jù)處理通過計算機完成。由用戶輸入標樣的α值，該項儀器出廠前已校準。并提供標樣在不同溫度下的α值供用戶參考。

四、使用與操作

儀器出廠時，已作好全部參數(shù)的調(diào)整，使用時應(yīng)按下列程序操作。

1、先把氣瓶接好，并打開減壓器開關(guān)；確認電線已接好。

注意：連接電爐的電線端子定要接觸良好，并將儀表的地線接入實驗場所地線（或水管），減少系統(tǒng)之感應(yīng)電以保護計算機可靠工作及數(shù)據(jù)的正常傳送。

2、打開電源開關(guān)，檢查智能模塊518P基本參數(shù)的設(shè)置，確定升溫曲線已經(jīng)設(shè)置好。

3、按住氣泵控制按鈕，直到可以看到放試樣的支撐平面（要直按住，不要松手），確定試樣正確放好，松開按鈕就可以了。

4、打開工作啟動開關(guān)（把開作啟動按鈕按下就OK），打開電腦（電腦的開機開關(guān)在顯示器的左下方，打開就行了，在開機前請您確定鼠標已經(jīng)接好）。

5、開機后，電腦會自動調(diào)用熱膨脹系數(shù)測試系統(tǒng)（如圖），請確認溫度和位移都顯示正確（因為有的時候會出現(xiàn)錯誤信息），如果沒有顯示溫度或位移就麻煩你退出此軟件，再重新打開；確認溫度和位移都正確顯示后，就可以按實驗啟動了（實驗啟動是在528P表上按，軟件不要動，）。在做完實驗后點擊打印報告可以打印實驗數(shù)據(jù)（如圖三），在上面點擊下就會提示你保存這份報告，以方便您在外面打印。

6、如要做儀器補償值，請在實驗啟動前點擊軟件上的“補償測試”按鈕，會出現(xiàn)補償值測試界面（如圖二）。(在做補償值的時候只要儀表上停了軟件就會自己動停下來，不要人工去點停止，再說軟件上面沒有可以點擊的)。

7、膨脹系數(shù)計算方法：

試樣升溫達到測試溫度后，根據(jù)顯示結(jié)果可以實現(xiàn)人工計算機和計算機自動處理。計算機測試的結(jié)果為整個過程溫度點的試樣膨脹系數(shù)，根據(jù)輸出結(jié)果，選擇所需要的點。

  △L_t － K_t

線膨脹百分率計算公式：  δ= —————×100﹪

L

                        △L_t－ K_t

平均線膨脹系數(shù)計算公式：α= —————

                        L（t－t₀）

兩公式中：

L：試樣室溫時的長度（um）；K_t：測試系統(tǒng)t時補償值um

△L_t：試樣加熱t℃時測得的線變量即記錄值（um）

t：試樣加熱溫度℃； t₀：試樣加熱前的室溫℃

計算機和儀表顯示的位移單位均為um。

儀器的補償值K_t需要用戶自己預(yù)先測定和計算，可以通過計算機系統(tǒng)程序測試完成。求補償值K_t方法是：1000℃以下用石英標樣；1000℃以上用高純剛玉標樣作試樣，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K_t應(yīng)只是試樣管及測試桿在相應(yīng)溫度下的綜合膨脹值，所以應(yīng)將標樣在相應(yīng)溫度下的膨脹值，從測試數(shù)據(jù)中相應(yīng)溫度下的膨脹量中扣除后剩下的膨脹量即為儀器在相應(yīng)溫度下的補償K_t。而標樣的膨脹系數(shù)為已知的，計算機系統(tǒng)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，不同的標樣，用戶自己應(yīng)填充該數(shù)據(jù)庫。

K_t=△L_t標-α_標×L_標×（t-t₀）

石英標樣的膨脹系數(shù)取樣平均值0.55×10^-6/℃

例：若用該儀器測試1400℃時的補償值K₁₄₀₀，用剛玉標樣升溫、升溫前標樣L_標=50.1㎜，室溫t₀=20℃ 升溫1400℃時,記錄△LI_1400標=0.11㎜已知1400℃時剛玉的平均線膨脹系數(shù)標=8.623×10^-6/℃

K₁₄₀₀ =△L_1400標-α_標×L_標（1400-20）

      =0.11-8.623×10^-6× 50.1×1380

=0.11-0.596 =-0.486（㎜）

8:軟件操作主要界面

五、調(diào)整與校正

1、膨脹值數(shù)字顯示方式的調(diào)整與校正

①零點：膨脹值采用智能數(shù)字式儀表進行顯示，應(yīng)將518P顯示儀表按其說明調(diào)整好的所需參數(shù)和量程。開啟儀表電源，并接好各線，所顯示不在“0”位，可通過調(diào)零旋鈕使其回到零點。

②量程校正

將50㎜長兩端磨平的圓棒放入試樣區(qū)，測試桿頂緊圓棒，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕使膨脹值指示儀表2000左右。

2、升溫過程參數(shù)調(diào)整：

出廠時已對升溫過程各參數(shù)進行調(diào)整，并已鎖定。用戶如若有改變，可參閱518P儀表說明書。智能儀表相當于程序給定器，調(diào)節(jié)參數(shù)可任意進行，用戶在使用中可以定期對參數(shù)進行標定。

六、試樣規(guī)范及制備

1、試樣尺寸

圓柱體Ф（50）×50（mm）

2、用戶可根據(jù)自己的工藝要求制作試樣。

七、安裝、保養(yǎng)

1、儀器應(yīng)安裝在穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，周圍無震動源，機械主機的工作臺高度應(yīng)低于800㎜。

2、測溫在1000℃以下的儀器及儀器不需要氬氣保護。

八、產(chǎn)品成套覽表

計 算 機 接 口 說 明

1、該系統(tǒng)采用RS485通訊,距離可達1km，可接1～64臺下位儀表，均采用光電隔離術(shù)。

2、通訊代碼為ASCⅡ  7位碼

3、數(shù)據(jù)格式：起始位：1位；         數(shù)據(jù)位：7位；

效驗位：1位，偶效驗； 停業(yè)位：1位

4、通訊波特率：4800bps

5、通過RS232/RS485轉(zhuǎn)換器連接計算機的COM2口

9針/25針

                串口                   TXD        TXD

                COM2                    TXD      RXD

轉(zhuǎn)換器        雙絞線連接