（高溫臥式膨脹儀）

使用說明書

湘潭市儀器儀表有限公司

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 一、概述

該儀器是用于測定在高溫狀態(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程中的膨脹和收縮性能，也適用于GB/T3810.8-2016及ISO 10545.8-2014陶瓷磚線性熱膨脹的測定,GB/T16920-2015對玻璃平均線熱膨脹系數(shù)的測定,GB/T3074.4-2016對石墨電熱膨脹系數(shù)的測定,GB/T 7320-2018《耐火制品熱膨脹試驗方法》，GB/T4339-2008《金屬材料熱膨脹特征參數(shù)的測定》等標準要求。

二、主要技術(shù)參數(shù)：

1、高爐溫：1000℃，

2、升溫速度0-20度/分可調(diào)，微電腦程序控溫，控溫精度 ±1℃，

3、測定變形范圍：±1.5mm，

4、位移傳感器靈敏度0.1um， 自動校正量程，

5、計算機自動計算膨脹系數(shù)、體膨脹、線性膨脹量，

6、自動記錄、存儲、打印數(shù)椐，打印溫度-膨脹系數(shù)曲線，
溫度間距自由設(shè)定，小間距1℃，

7、自動計算補償系數(shù)并自動補償，也可人工修正，

8、試樣尺寸：Ф（5～10）×50mm，(2-10) ×(2-10)×50mm，方形、圓形均可；

9、電源：220V，2KW，

10、ZRPY智能膨脹儀連計算機自動控溫、記錄、存儲、打印數(shù)椐，打印溫度-膨脹系數(shù)曲線。所有試驗操作均由計算機界面完成，操作方便易學并提供全套軟件。

11、測試架材質(zhì)：石英；

12、發(fā)熱元件：電阻絲。

注意：測溫用的熱電偶安裝在測試架上，故在裝樣完成后一定要按將電爐推回原位再升溫（確保測試架伸進爐膛內(nèi)），使測試架上的熱電偶能檢測到電爐內(nèi)的溫度方可升溫。

三、儀器的組成及簡單原理

儀器由傳感器裝置、電阻絲爐、小車、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，頂在試樣端部的測試桿產(chǎn)生與之等量的位移量（如果不計系統(tǒng)的熱變形量的話）。這一位移量由電感位移計精確地測量出來，并由位移表顯示。

 為消除系統(tǒng)熱變形量對測試結(jié)果的影響，在計算中需加上相應(yīng)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(yīng)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(xiàn)。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。電爐采用高溫電阻絲發(fā)熱。爐溫測定采用相應(yīng)熱電偶及溫控儀。

四、儀器的使用與操作

儀器出廠時，各部分已作好調(diào)整。使用時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，使爐膛與試樣管相對運動自如，要防止它們相互發(fā)生摩擦、碰撞現(xiàn)象。調(diào)整、移動電阻爐時一定要緩慢，以防損壞爐膛和試樣管。

2、調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)微調(diào)旋鈕，使位移表指示在“零”位。對于計算機控制系統(tǒng)，在測量范圍內(nèi)的任一點都可以作為“零”點，一般調(diào)節(jié)為1000um左右（數(shù)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(shù)值在位移表上顯示。

5、連接好各電源線，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(yīng)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、次啟動軟件在時候，會彈出“參數(shù)配置”窗口。分別設(shè)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(shè)置為：400，位移為：3000，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。然后退出整個程序。重新啟動程序即可。

5、完成參數(shù)配置后，重新啟動軟件。彈出主界面。分別是：膨脹系數(shù)測試、系統(tǒng)配置、償值測試、歷史數(shù)據(jù)分析。

5.1 系統(tǒng)配置選項：點擊“系統(tǒng)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(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)測試選項：輸入“設(shè)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，必須保證位移表顯示在800到1500之間。機器溫度在40度以下。

5.3 實驗如果想進行修正值的替換，點擊膨脹儀操作界面左上角選“參數(shù)設(shè)置”按鈕，在點擊“調(diào)修正值”，詢問“確認更改儀器修正值，調(diào)用另外的修正值嗎︖”點擊“是”，出現(xiàn)“儀器原修正值是否保存︖”點擊“否”，選-200~1000修正值，點擊“打開”即可。修正值選擇一般在新安裝程序是使用，試驗過程中不要隨便更換修正值，以免影響結(jié)果。

5.4 等機器溫度到達實驗設(shè)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(shù)據(jù)包括：溫度、樣品變化量、補償值、線膨脹系數(shù)、線膨脹百分率、體膨脹系數(shù)。

5.5 圖表輸出包括溫度線膨脹系數(shù)曲線圖、溫度體膨脹系數(shù)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(qū)空白區(qū)域點擊右鍵出現(xiàn)快捷菜單，選擇：圖表窗口項，會單獨彈出圖表窗口。在彈出在圖表窗口中，對準標題欄點擊右鍵，出現(xiàn)打印、頁面設(shè)置等選項，在配有打印機并正確的安裝打印機驅(qū)動程序的情況下，可以將上敘四種曲線圖輸出到打印機。

6、如果用戶需要指定溫度區(qū)間在輸出數(shù)據(jù)。則在“是否指定計算膨脹系數(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算時的起始溫度和結(jié)束溫度，同時指定溫度輸出間隔。然后按“確認”按鈕。

7、數(shù)據(jù)輸出到Excel類型Result.xls文件中，并另外保存在一個文件夾中，以便日后查詢。 在用戶配有打印機和正確安裝打印機的情況下，可以對數(shù)據(jù)進行輸出。

8、在膨脹系數(shù)測試和補償值測試界面中，下行文本框中顯示程序當?shù)臓顟B(tài)。

9、退出選項。在主界面中，如果用戶想退出程序，按“退出”按鈕即可和返回即可，不可按右上角的“×”型符號。

六、數(shù)據(jù)處理：

膨脹系數(shù)測試方法：

試樣升溫達到測試溫度后，根據(jù)記錄裝置記錄結(jié)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(shù)：

△Lt-Kt

線膨脹百分率計算公式：δ=—————×100

L

△Lt-Kt

平均線膨脹系數(shù)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(tǒng)t℃時補償值（mm）；

t—試樣加熱量溫度（℃）；

to—試樣加熱的室溫（℃）。

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(shù)計算公式：a_T =—————————————×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(tǒng)400℃時補償值（mm）；

K₁₀₀—測試系統(tǒng)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(yù)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(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)溫度下的補償值Kt。而標樣的膨脹系數(shù)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(shù)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、升溫標樣L_標=50.1㎜

室溫to=20℃ 升溫至400℃時,記錄△L_400標=-0.11

已知400℃時石英的平均線膨脹系數(shù)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各參數(shù)進行調(diào)整，并已鎖定。用戶如若有改變，可以參閱AL溫控儀表調(diào)校方法說明書。智能儀表相當于一程序給定器，調(diào)節(jié)參數(shù)可任意設(shè)定。用戶在使用中可以定期對參數(shù)進行標定。

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=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(yīng)展平并互相平行。

試樣的長高為50 mm，橫斷面的面積應(yīng)大于10 mm²，對施釉磚不

必磨掉試樣的釉。

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(nèi)冷卻至室溫。

用游校卡尺測量試樣長度，精確到長度的0.2 mm。

基本操作步驟，

一丶打開機器電源開關(guān)，打開電腦電源開關(guān)。

二、做好試樣(50mm長)，烘干并冷卻到室溫，用游標卡尺測量其長度，向左推開電爐，將試樣輕輕放入試樣架中，然后將電爐右推到底并旋緊鎖緊螺母。

三、觀察位移顯示表數(shù)據(jù)(displaceent display)，是否顯示在1000到1500的數(shù)字范圍內(nèi)，如不是，調(diào)整機器右后端調(diào)節(jié)螺桿，使其初始位移處于這個范圍之內(nèi)(整個位移測量變形范圍在O~3000這個范圍之內(nèi)，超出這個范圍將不能測量)。

四、雙擊膨脹儀執(zhí)行文件，進入膨脹儀測量選擇界面，選中上面的膨脹儀測試并點擊，進入膨脹儀測試界面，輸入試樣的長度，和實驗結(jié)束溫度(一般設(shè)為300或400)，點擊試驗開始(test)即可。

五丶當實驗溫度達到需要的溫度，儀器自動停止升溫并彈出數(shù)據(jù)處理界面，選擇需要輸出數(shù)據(jù)的起始溫度(如100)，結(jié)束溫度(如300)，溫度間隔(如10)，點擊輸出，即輸出我們需要的相關(guān)結(jié)果。

六、點保存，建一個實驗結(jié)果文件夾，點eXceI輸出，輸入樣品的相關(guān)數(shù)據(jù)，并以時間順序和樣品材料保存在文件夾中，以便日后查閱。

 常見問題及處理，

一，通訊問題，即機器與電腦不能正常通訊，電腦發(fā)出的指令機器不能接收，機器的數(shù)據(jù)電腦也接收不到，這種故障由多種原因引起，種原因是機器和電腦都沒問題，而是程序關(guān)閉方式不對，正常情況退出需按操作界面的退出(quit)或返回(Returns)，如果按右上角的X退出，只是關(guān)掉界面，程序仍處于運行當中，此時雙擊再打開膨脹儀程序，進入測試界面，會提示端口已打開，通訊不正常。此時需重啟電腦或關(guān)閉所有應(yīng)用程序，再打開程序試驗即可。還有就接插件松動，斷線，或人為將兩根兩根通訊線接反了。電腦232接口壞，485轉(zhuǎn)232通訊轉(zhuǎn)接口壞，儀表的通訊模塊壞，電腦上通訊端口選擇不對(選1)，這些故障需逐一排除才能解決問題。

二是位移表顯示一75不動表示沒有裝樣，或裝了樣品，調(diào)整位移調(diào)節(jié)螺桿旋鈕。沒有調(diào)到正常范圍，顯示3000多不動，表示已超出測量范圍，需調(diào)整位移調(diào)節(jié)螺桿旋鈕，使其在正常范圍之內(nèi)。溫度在升溫過程中不停的下降，表示熱電偶按反了，調(diào)換方向即可。如果數(shù)字很大且顯示無變化，則表示熱電偶燒斷，需更換。

注意事項，實驗過程中，盡量減小震動，且不需移動機器或碰撞機器，以免影響數(shù)據(jù)。移動電爐時要小心，不能碰撞石英試樣架，石英試樣架脆，易斷，不能碰撞和沖擊，搬運時要特別小心。

維修事項，長期使用后熱電偶，試樣架，電爐加熱絲，通訊轉(zhuǎn)接口都有可能損壞，更換方法，更換熱電偶要先把位移調(diào)節(jié)螺桿先旋下來，將后面的護罩取下來，松開后后面的熱電偶固定螺母，取下熱電偶并更換，如仍不好換，需將試樣架小心的拆下來，將固定熱電偶的瓷管取下，有固定瓷管膠，如果是氧化鋁和水玻璃膠，需用小螺絲刀輕輕去掉，如果是AB混合膠，則高溫燒烤可去掉。取下瓷管后，將管中斷掉的熱電偶絲取下，裝上新的，并重新固定并安裝好，還需檢查方向是否正確，加熱溫度升高表示正確。試樣架更換，將舊的取下，把新的安裝好即可。電爐絲的更換，電爐絲裝在剛玉管上，先拆開電爐端蓋上的螺絲，再輕輕撬開兩邊的端蓋，松開里面固定兩根電阻絲的螺母，將瓷管及電阻絲輕輕拿出，將新的裝上即可。485轉(zhuǎn)232更換時需注意接線方向，信號有正負之分。

原創(chuàng)作者：湘潭市儀器儀表有限公司