、概述

本儀器采用計算機技術，智能儀表（單片機）技術對物理量:位移、溫度進行實驗全過程的檢測與控制，并可以實現脫機運行，聯機實現自動測試。運行于中文WindowsXP環境，具有友好的中文用戶操作界面；脫機狀態由智能儀表檢測，手動測試。該儀器主要用于測定固體材料的熱膨脹系數。具有全自動、易于測試、易操作、數據可打印輸出、實驗數據存檔、數據庫豐富、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提供了現代化的測試手段。

二、主要技術系數

1、zui高爐溫：300℃。

2、升溫速度，實驗過程控制參數，含PID參數以及通迅方式。

⑴由智能模塊實現全過程任意需要調節、設置、鎖定。

⑵實驗數據液晶顯示器顯示，實現友好中文界面。并可實現在線修改。

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

2、組成原理圖：

3、原理介紹：

電爐升溫后爐膛內的試樣發生膨脹，頂在試樣端部的測試桿產生與之等量的膨脹量（如果不計系統的熱變形量），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處理，計算機數據處理后顯示δ和α值是通過自動系統補償計算結果，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的位移。

⑵ 爐膛采用特種電阻絲發熱。

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，實驗參數可由用戶調整（出廠時已調好）。

b．嵌入式計算機系統計算機部分，遵從計算機操作原理，因系統工作在（Windowsxp）簡體中文環境，用戶計算機的軟件環境應能支持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應用軟件安裝方法及軟件操作。注意事項要求，接口連接轉換頭接嵌入式計算機系統主板Com1口。打印機支持usb口，在Windowsxp操作系統下安裝打印機。用戶需打印時將自動啟動數據打印記錄。

C．系統的補償，可以定期由用戶標樣進行校準。其數據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，已作好全部參數的調整，使用時應按下列程序操作。

1、先把氣瓶接好，并打開減壓器開關；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），減少系統之感應電以保護計算機可靠工作及數據的正常傳送。

2、打開電源開關，檢查智能模塊518P基本參數的設置，確定升溫曲線已經設置好。

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

5、開機后，電腦會自動調用熱膨脹系數測試系統（如圖），請確認溫度和位移都顯示正確（因為有的時候會出現錯誤信息），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據（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、膨脹系數計算方法：

試樣升溫達到測試溫度后，根據顯示結果可以實現人工計算機和計算機自動處理。計算機測試的結果為整個過程溫度點的試樣膨脹系數，根據輸出結果，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需要用戶自己預先測定和計算，可以通過計算機系統程序測試完成。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應只是試樣管及測試桿在相應溫度下的綜合膨脹值，所以應將標樣在相應溫度下的膨脹值，從測試數據中相應溫度下的膨脹量中扣除后剩下的膨脹量即為儀器在相應溫度下的補償K_t。而標樣的膨脹系數為已知的，計算機系統建立相應的數據庫，不同的標樣，用戶自己應填充該數據庫。

K_t=△L_t標-α_標×L_標×（t-t₀）

石英標樣的膨脹系數取樣平均值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、調整與校正

1、膨脹值數字顯示方式的調整與校正

①零點：膨脹值采用智能數字式儀表進行顯示，應將518P顯示儀表按其說明調整好的所需參數和量程。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，測試桿頂緊圓棒，調節調零旋鈕使膨脹值指示儀表2000左右。

2、升溫過程參數調整：

出廠時已對升溫過程各參數進行調整，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，調節參數可任意進行，用戶在使用中可以定期對參數進行標定。

六、試樣規范及制備

1、試樣尺寸

圓柱體Ф（50）×50（mm）

2、用戶可根據自己的工藝要求制作試樣。

七、安裝、保養

1、儀器應安裝在穩定的基礎上，周圍無震動源，機械主機的工作臺高度應低于800㎜。

2、測溫在1000℃以下的儀器及儀器不需要氬氣保護。

八、產品成套覽表

                                                     

計 算 機 接 口 說 明

1、該系統采用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。

2、通訊代碼為ASCⅡ  7位碼

3、數據格式：起始位：1位；         數據位：7位；

效驗位：1位，偶效驗； 停業位：1位

4、通訊波特率：4800bps

5、通過RS232/RS485轉換器連接計算機的COM2口

9針/25針

                串口                   TXD        TXD

                COM2                    TXD      RXD

轉換器        雙絞線連接