低温膨胀仪操作说明

一、概 述

本仪器采用计算机技术，智能仪表（单片机）技术对物理量位移、温度进行实验全过程的检测与控制，并可以实现脱机运行，联机实现自动测试。运行于中文(英文)Windows xp/sp2环境，具有友好的中（英）文用户操作界面；脱机状态由智能仪表检测，手动测试。该仪器主要用于测定陶瓷、金属、合金、石墨、耐火材料、精铸用型壳及型芯材料以及其它固体材料的热膨胀系数。用于金属材料可测试材料的相变曲线。具有全自动、易于测试、易操作、实验数据分析、数据打印输出、实验数据存档、数据库丰富、易修改检索等特点；为工厂、科研院所检测材料制品的物理性能和科研教学提供了现代化的测试手段。

二、主要技术系数

1、温度范围：-30℃~100℃

2、升温速度，实验过程控制参数，含PID参数以及通迅方式。

⑴由智能仪表AI518P（708P）实现全过程任意需要调节、设置、锁定。操作见AI518P（AI708P）说明书。⑵由上位机（计算机）实现界面调试任意需要位置（在线方式），并可实现在线修改。

3、电源电压：220V±10﹪，50HZ

4、炉子最大功耗n ≤2KW

5、膨胀值测量范围与误差：0--5㎜±0.1%，±2.5mm±0.1%

6、控温精度：±1℃ 温度记录值误差≤±0.5﹪

7、测量膨胀值分辨率：1um

三、仪器的组成及原理:

1、系统组成：加载传感器装置、炉膛、电机、基座、控制系统（智能仪表+计算机）五部份组成。

2、组成原理图：

3、原理介绍

电炉升温后炉膛内的试样发生膨胀，顶在试样端部的测试杆产生与之等量的膨胀量（如果不计系统的热变形量），这一膨胀量由电感位移计精确测量出来，由仪表显示并送计算机处理，计算机数据处理后显示δ和α值是通过自动系统补偿计算结果，也可通过智能仪表显示的位移绝对值，人工记录，并按原理公式计算。.

⑴ 加载传感装置中的测试杆，一端顶着试样一端连着位移传感器的铁芯。试样的另一端顶在固定的试样管壁上。因而试样在此端的自由度被限制了，所以试样的膨胀将引起位移传感器的铁芯产生相应的位移。

⑵ 炉膛加热采用电阻灯管做为发热元件，降温采用恒温水槽制冷。

⑶ 电气部分

a.参照518P仪表操作手册，实验参数可由用户调整（出厂时已调好）。

b．计算机部分，遵从计算机操作原理，因系统工作在Windows98/2000/XP简体中文环境，用户计算机的软件环境应能支持Windows32位软件。在运行用户测试程序之前，须安装测试软件。安装方法参照Windows应用软件安装方法及软件操作。注意事项要求，接口连接转换头接计算机COM口。打印机支持并行口/串口，在Windows操作系统下安装打印机。用户需打印时将自动启动数据打印记录。

C．系统的补偿，可以定期由用户标样进行校准。其数据处理通过计算机完成。由用户输入标样的α值，该项仪器出厂前已校准。并提供标样在不同温度下的α值供用户参考。

4、仪器面板及各部件说明:

a、电源开关         b、工作停止      c、工作启动       d、电源指示灯

e、排空阀进气开关   f、电压指示      g、电流指示       h、水冷端盖进/出水口   

i、冷却液进口（下）/出口（上）       j、冷却阀放空阀   k、试样架

l、传感器保护罩      m、位移调节旋钮

四、使用与操作

A、实验测试步骤：

1、检查设备各部件连接，看是否有脱落、松动（若有将其接好、紧固）；检查设备与电脑主机间连接线缆，看是否有脱落、松动（若有将其接好、紧固）；准备好待测试件，要求端面平整，测试并记录下样品的实际长度，备用。

2. 按实验要求用切割机或其他工具将测试样品制备成Φ(6～8)×50的圆柱体或(6～8)×(6～8)×50方形体；因制备工艺不同，测试样品实际长度可能不够或多于50mm少许，此时应记录下样品长度的实际数值，备用。

3. 开启仪器电源，推开炉膛，露出试样架，将样品放入试样架样品放置处，样品应与试样架保持平行，同时也应与位移顶杆端面良好接触（注：取样时步骤相反），放入步骤如下图：

4、观察设备面板上位移显示，看其数值是否在2000左右，若是偏大或偏小，则需调节位移调节旋钮，数据合适可跳过此步，（注：部份仪器不具备此功能；）接着将仪器静置5～10分钟，等待位移显示表读数*稳定。

5、开启恒温箱电源开关，循环开关、启停开关、制冷开关

a、电源开关      b、循环开关      c、制冷开关

d、设定按钮      e、 增加键       f、减少键

 g、移位         h、启停开关

按下恒温水浴面板上的“设定"按钮，进入温度设定模式（“PV"区显示实测温度，“SV"区显示设定温度），此时可通过按“增加"或“减少"键来修改设定温度。修改完成后，按下“设定"键完成修改（只有当试验起始温度低于室温时，才用恒温水浴对试样降温，通常设定温度要低于试验起始温度，若试验起始温度不低于室温，可不用开启恒温水浴降温）。

6、设定仪表控温曲线，此处分手动按键和软件在线设定：

①  手动按键设定

仪器上电后，温度控制表PV区显示当前测量值，SV区显示仪表当前运行状态，此时按一下面板上的键，仪表将进入了控温曲线设定状态,此时仪表PV区显示参数名，SV区显示对应参数的参数值，用户可通过按动面板上的（增加键）或（减少键）可对当前参数值进行修改。当用户修改完一个参数值后，可通过按面板上的 键 确认并同时将显示指向下一个参数，在所有参数设定完成后，可通过同时按下键和键,再同时松开来退出控温曲线设置状态，同时也可不按键，静待5～10S，仪表将会自动退出控温曲线设置状态。各参数出现顺序及对应参数见表4.1 所示。

表4.1

其中“sp ××"中的“SP"代表温度,“××"代表段号，“t ××"中的“t"代表时间，“××"也是代表段号；温度单位是℃，时间的单位是分钟

举例如下:

1)      仪器按5℃/min的速率从0℃升温至200℃后停止，控温曲线参数设定如下表4.2所示：

表4.2

仪器在进行系统标定时应按以上表4.2所示设定控温曲线。仪器按5℃/min的速率从室温升温至300℃后恒温10 min，再按5℃/min的速率升温至400℃后停止，控温曲线参数设定如下表4.3所示：

表4.3

当用户觉得在实验升温过程中不需要恒温时，我们只需将上例恒温程序段去掉即可，具体设置如下：

表 4.4(只用一段升温)

表4.5(采用多段升温)

以上举例升温速率均为5℃/min，用户可根据实际测试情况进行变更，只须修改对应段的升温时间就可实现。

②软件在线设定：

 在测试软件的参数设置窗口，可直接通过“控温曲线"项来设定控温曲线。

“控温曲线"项见右图所示，图中是按约5℃/min升温至1000℃后停止的设定曲线。

设定时用户只需在左侧对应表格中填入相应数据，然后回车确认，系统便会实时在右侧生成对应设置的控温曲线，在确认参数没问题后，点击表格下方的“设定"按钮即可将控温曲线参数写入仪表中。

7、测试

①人工记录数据测试

此处是无计算机时人工记录测试数据计算的过程。

a、在完成以上测试前5步后，准备好记录纸和笔，同时记下仪器升温前温度控制表和位移显示表PV区最终值,做为实验测试起始温度和起始位移；

b、长按控温仪表上标有“RUN/HOLD"字样的按键，直至控温仪表SV区显示“RUN"字样时松开，此时仪器开始升温

c、以温度1℃度为记录间隔，当控温仪表PV区数值每增加1时，记录下该值，并同时记录下位移显示表PV区数值。记录过程中用户可按表格形式分别以温度与位移作为列标题依次记录。d、当仪器升温至用户设定控温曲线终止温度并停止后，停止记录数据，此时控温仪表SV区显示“STOP"并闪烁，此时应按下仪器面板“工作停止"按钮，仪器绿色工作指示灯熄灭。

②计算机自动处理:

在有计算机的情况下，需在计算机上安装好仪器配套测试软件，并连接好仪器与计算机之间的通讯线缆。

a、打开计算机，运行测试软件，系统加载完毕后自动进入测试界面。

b、在测试界面的“数据显示"项中，填写好样品实际长度（见右图所示），数据可精确到小数点后两位。

c、在测试界面的“试验控制"项中，填写好试验起始温度、终止温度（见右图），此数值与控温曲线设定的终止温度一致。在以上各项填写完毕后点击“试验控制"项中的“试验开始"按钮（见右图），此时仪器开始升温，并自动记录、处理数据。

注：起始温度低于室温时采用恒温水槽降温，待样品温度低于起始温度后，先停止恒温槽工作，放空炉体内制冷液，再开始测试.

8、数据处理

人工记录数据测试完成后，用户需按以下公式计算各温度下样品的平均线膨胀系数：

α=△L/（L₀*△T）+α_标

△L=L₂-L₁

△T=T₂-T₁

其中

L₂：试样在T₂温度下的位移um

     L₁：起始位移um

     L₀：试样在室温下的长度um

     T₁：起始温度℃

α_标=0.55×10^-6/℃

注：若测试时选择的是用计算机自动处理，则测试软件会自动处理计算测试样品各温度点下的平均线膨胀系数，无须用户再进行计算。1200度及以上设备α_标值需查看数据库详细记录！

同时测试软件还会将所测结果自动存放至软件自带的数据库中；由于数据库空间有限，每次开始新实验前，系统会自动清空上一次测试的数据，所以要求用户在每一次实验完成后，对于需要保留的数据做一次导出另存的操作。

数据导出另存的操作在测试软件曲线分析窗口进行，在曲线分析窗口中点击“查看记录"按钮，再点击“导出当前记录"按钮，在出现的对话框中依提示操作即可完成数据备份另存（见下图）。

8、实验报告

对于人工记录数据测试的，测试报告需用户自己制作并生成报告。

利用计算机自动处理的，可通过测试软件测试界面中的“打印测试报告"按钮调出测试报告打印界面，在该界面中，用户可使用系统自带的报告内容亦可自定义报告各内容。在本界面中用户可实时查看打印效果图，在确认无误后，选择对应打印方式即可完成报告输出。测试报告打印界面见下图：

同时用户也可以不选择测试报告打印界面输出报告，只单独定义输出测试结果曲线图，曲线图的输出在测试软件曲线分析窗口中进行。同时在该窗口中也可进行历史数据的查看与报告输出。

B、注意事项：

1、实验开始时注意仪器已经准备就绪(炉膛到位,试样已经放好,通信电缆准确连接,启动开关打开)。

2、启动软件时,若发现系统提示“端口已打开"则可能是上次实验后软件没有按正常顺序退出,这时可使用任务管理器将其对应的进程终止并重新运行程序。

3、实验结束后炉膛不要立即推开,防止试样架因骤冷受到损坏，只有当试样温度低于100℃后方可推开炉膛。假如已推开则不要再推入！

4、装填试样时注意轻拿轻放，勿大力推动位移顶杆，防止传感器精度下降或损毁，同时在推动炉膛时要注意让试样所处位置到达炉膛加热区中心位置，在推动过程中应缓缓推动，以防止试样架碰触炉膛而发生损坏。

5、进入测试软件测试界面若发现通讯状态标识呈红色且提示信息显示通讯超时，此时应检查接口通讯线缆接触是否良好，仪表是否上电并显示正常无异样，若仪器显示无异样，此时可以将其通讯线缆正负接线端交换，看是否恢复正常。若通讯线缆确认无误，但通讯仍未正常，请检查软件参数设置界面中各参数是否有改动，建议不要自行修改！

 6、在未了解工艺参数意义的情况下，切勿自行修改仪表内部控温参数。

7、仪器断电或非法退出（有时实验结束后会出现未回到初始状态的情况），下次运行仪器时将保持原来运行状态，因此重新进行实验启动时需要按“STOP"键3秒钟，控温仪表出现“Stop"显示后方可重新进行实验。

五、产品成套一览表

1、主机               一台

2、测试软件           一份

3、石英标样          一根

4、产品说明书        一本

5、温控仪表说明书   一本

6、产品合格证        一份

    7.联想电脑（台式） 一台

    8.低温水槽         一台

附:

实验开始，设备启动加热约30S后，请手动长按控温仪表标有“stop"字样按键，直至仪表停止运行，设备停止加热，紧接着长按控温仪表标有“run"字样按键，重新启动仪表运行，设备加热。

    原因：设备刚刚开始加热时，炉膛温度吸热, 致使温度滞后较大，会引起温度控制波动，人为干预可减小波动。