低溫膨脹儀操作說明
點擊次數：2916 更新時間：2023-06-27
一、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(英文)Windowsxp/sp2環境，具有友好的中（英）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。用于金屬材料可測試材料的相變曲線。具有全自動、易于測試、易操作、實驗數據分析、數據打印輸出、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物理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、溫度范圍：-30℃~100℃
2、升溫速度，實驗過程控制參數，含PID參數以及通迅方式。
⑴由智能儀表AI518P（708P）實現全過程任意需要調節、設置、鎖定。操作見AI518P（AI708P）說明書。⑵由上位機（計算機）實現界面調試任意需要位置（在線方式），并可實現在線修改。
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、測量膨脹值分辨率：1um
三、儀器的組成及原理:
1、系統組成：加載傳感器裝置、爐膛、電機、基座、控制系統（智能儀表+計算機）五部份組成。
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），這一膨脹量由電感位移計精確測量出來，由儀表顯示并送計算機處理，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，也可通過智能儀表顯示的位移絕對值，人工記錄，并按原理公式計算。.
⑴加載傳感裝置中的測試桿，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生相應的位移。
⑵爐膛加熱采用電阻燈管做為發熱元件，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，實驗參數可由用戶調整（出廠時已調好）。
b．計算機部分，遵從計算機操作原理，因系統工作在Windows98/2000/XP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，接口連接轉換頭接計算機COM口。打印機支持并行口/串口，在Windows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。
4、儀器面板及各部件說明:
a、電源開關b、工作停止c、工作啟動d、電源指示燈
e、排空閥進氣開關f、電壓指示g、電流指示h、水冷端蓋進/出水口
i、冷卻液進口（下）/出口（上）j、冷卻閥放空閥k、試樣架
l、傳感器保護罩m、位移調節旋鈕
四、使用與操作
A、實驗測試步驟：
1、檢查設備各部件連接，看是否有脫落、松動（若有將其接好、緊固）；檢查設備與電腦主機間連接線纜，看是否有脫落、松動（若有將其接好、緊固）；準備好待測試件，要求端面平整，測試并記錄下樣品的實際長度，備用。
2.按實驗要求用切割機或其他工具將測試樣品制備成Φ(6～8)×50的圓柱體或(6～8)×(6～8)×50方形體；因制備工藝不同，測試樣品實際長度可能不夠或多于50mm少許，此時應記錄下樣品長度的實際數值，備用。
3.開啟儀器電源，推開爐膛，露出試樣架，將樣品放入試樣架樣品放置處，樣品應與試樣架保持平行，同時也應與位移頂桿端面良好接觸（注：取樣時步驟相反），放入步驟
4、觀察設備面板上位移顯示，看其數值是否在2000左右，若是偏大或偏小，則需調節位移調節旋鈕，數據合適可跳過此步，（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*穩定。
5、開啟恒溫箱電源開關，循環開關、啟停開關、制冷開關
a、電源開關b、循環開關c、制冷開關
d、設定按鈕e、增加鍵f、減少鍵
g、移位h、啟停開關
按下恒溫水浴面板上的“設定”按鈕，進入溫度設定模式（“PV”區顯示實測溫度，“SV”區顯示設定溫度），此時可通過按“增加”或“減少”鍵來修改設定溫度。修改完成后，按下“設定”鍵完成修改（只有當試驗起始溫度低于室溫時，才用恒溫水浴對試樣降溫，通常設定溫度要低于試驗起始溫度，若試驗起始溫度不低于室溫，可不用開啟恒溫水浴降溫）。
6、設定儀表控溫曲線，此處分手動按鍵和軟件在線設定：
①手動按鍵設定
儀器上電后，溫度控制表PV區顯示當前測量值，SV區顯示儀表當前運行狀態，此時按一下面板上的鍵，儀表將進入了控溫曲線設定狀態,此時儀表PV區顯示參數名，SV區顯示對應參數的參數值，用戶可通過按動面板上的（增加鍵）或（減少鍵）可對當前參數值進行修改。當用戶修改完一個參數值后，可通過按面板上的鍵確認并同時將顯示指向下一個參數，在所有參數設定完成后，可通過同時按下鍵和鍵,再同時松開來退出控溫曲線設置狀態，同時也可不按鍵，靜待5～10S，儀表將會自動退出控溫曲線設置狀態。各參數出現順序及對應參數見表4.1所示。
表4.1
| 參數名 | 參數值 |
| sp ×× | ×× |
| t ×× | 
| 升溫時間，可設定為-121或者其它正數，當某一段時間設為-121時，代表儀表運行到此段時停止工作。 | | ×× |
| sp ×× | ×× |
| t ×× | ×× |
| sp ×× | ×× |
| … | … |
其中“sp××”中的“SP”代表溫度,“××”代表段號，“t××”中的“t”代表時間，“××”也是代表段號；溫度單位是℃，時間的單位是分鐘
舉例如下:
1)儀器按5℃/min的速率從0℃升溫至200℃后停止，控溫曲線參數設定如下表4.2所示：
表4.2
| 參數名 | 參數值 |
| sp 01 | 0 |
| t 01 | 40 |
| sp 02 | 200 |
| t 02 | -121 |
| 參數名 | 參數值 |
| 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 |
當用戶覺得在實驗升溫過程中不需要恒溫時，我們只需將上例恒溫程序段去掉即可，具體設置如下：
表 4.4(只用一段升溫)
| 參數名 | 參數值 |
| sp 01 | 室 溫 |
| t 01 | 80 |
| sp 02 | 400 |
| t 02 | -121 |
表4.5(采用多段升溫)
| 參數名 | 參數值 |
| sp 01 | 室 溫 |
| t 01 | 60 |
| sp 02 | 300 |
| t 02 | 20 |
| sp 03 | 400 |
| t 03 | -121 |
②軟件在線設定：
在測試軟件的參數設置窗口，可直接通過“控溫曲線”項來設定控溫曲線。
“控溫曲線”項見右圖所示，圖中是按約5℃/min升溫至1000℃后停止的設定曲線。
設定時用戶只需在左側對應表格中填入相應數據，然后回車確認，系統便會實時在右側生成對應設置的控溫曲線，在確認參數沒問題后，點擊表格下方的“設定”按鈕即可將控溫曲線參數寫入儀表中。
7、測試
①人工記錄數據測試
此處是無計算機時人工記錄測試數據計算的過程。
a、在完成以上測試前5步后，準備好記錄紙和筆，同時記下儀器升溫前溫度控制表和位移顯示表PV區最終值,做為實驗測試起始溫度和起始位移；
b、長按控溫儀表上標有“RUN/HOLD”字樣的按鍵，直至控溫儀表SV區顯示“RUN”字樣時松開，此時儀器開始升溫
c、以溫度1℃度為記錄間隔，當控溫儀表PV區數值每增加1時，記錄下該值，并同時記錄下位移顯示表PV區數值。記錄過程中用戶可按表格形式分別以溫度與位移作為列標題依次記錄。d、當儀器升溫至用戶設定控溫曲線終止溫度并停止后，停止記錄數據，此時控溫儀表SV區顯示“STOP”并閃爍，此時應按下儀器面板“工作停止”按鈕，儀器綠色工作指示燈熄滅。
②計算機自動處理:
在有計算機的情況下，需在計算機上安裝好儀器配套測試軟件，并連接好儀器與計算機之間的通訊線纜。
a、打開計算機，運行測試軟件，系統加載完畢后自動進入測試界面。
b、在測試界面的“數據顯示”項中，填寫好樣品實際長度（見右圖所示），數據可精確到小數點后兩位。
c、在測試界面的“試驗控制”項中，填寫好試驗起始溫度、終止溫度（見右圖），此數值與控溫曲線設定的終止溫度一致。在以上各項填寫完畢后點擊“試驗控制”項中的“試驗開始”按鈕（見右圖），此時儀器開始升溫，并自動記錄、處理數據。
注：起始溫度低于室溫時采用恒溫水槽降溫，待樣品溫度低于起始溫度后，先停止恒溫槽工作，放空爐體內制冷液，再開始測試.
8、數據處理
人工記錄數據測試完成后，用戶需按以下公式計算各溫度下樣品的平均線膨脹系數：
α=△L/（L0*△T）+α標
△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：試樣在室溫下的長度um
T1：起始溫度℃
α標=0.55×10-6/℃
注：若測試時選擇的是用計算機自動處理，則測試軟件會自動處理計算測試樣品各溫度點下的平均線膨脹系數，無須用戶再進行計算。1200度及以上設備α標值需查看數據庫詳細記錄！
同時測試軟件還會將所測結果自動存放至軟件自帶的數據庫中；由于數據庫空間有限，每次開始新實驗前，系統會自動清空上一次測試的數據，所以要求用戶在每一次實驗完成后，對于需要保留的數據做一次導出另存的操作。
數據導出另存的操作在測試軟件曲線分析窗口進行，在曲線分析窗口中點擊“查看記錄”按鈕，再點擊“導出當前記錄”按鈕，在出現的對話框中依提示操作即可完成數據備份另存（見下圖）。
8、實驗報告
對于人工記錄數據測試的，測試報告需用戶自己制作并生成報告。
利用計算機自動處理的，可通過測試軟件測試界面中的“打印測試報告”按鈕調出測試報告打印界面，在該界面中，用戶可使用系統自帶的報告內容亦可自定義報告各內容。在本界面中用戶可實時查看打印效果圖，在確認無誤后，選擇對應打印方式即可完成報告輸出。測試報告打印界面見下圖：
同時用戶也可以不選擇測試報告打印界面輸出報告，只單獨定義輸出測試結果曲線圖，曲線圖的輸出在測試軟件曲線分析窗口中進行。同時在該窗口中也可進行歷史數據的查看與報告輸出。
B、注意事項：
1、實驗開始時注意儀器已經準備就緒(爐膛到位,試樣已經放好,通信電纜準確連接,啟動開關打開)。
2、啟動軟件時,若發現系統提示“端口已打開”則可能是上次實驗后軟件沒有按正常順序退出,這時可使用任務管理器將其對應的進程終止并重新運行程序。
3、實驗結束后爐膛不要立即推開,防止試樣架因驟冷受到損壞，只有當試樣溫度低于100℃后方可推開爐膛。假如已推開則不要再推入！
4、裝填試樣時注意輕拿輕放，勿大力推動位移頂桿，防止傳感器精度下降或損毀，同時在推動爐膛時要注意讓試樣所處位置到達爐膛加熱區中心位置，在推動過程中應緩緩推動，以防止試樣架碰觸爐膛而發生損壞。
5、進入測試軟件測試界面若發現通訊狀態標識呈紅色且提示信息顯示通訊超時，此時應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異樣，若儀器顯示無異樣，此時可以將其通訊線纜正負接線端交換，看是否恢復正常。若通訊線纜確認無誤，但通訊仍未正常，請檢查軟件參數設置界面中各參數是否有改動，建議不要自行修改！
6、在未了解工藝參數意義的情況下，切勿自行修改儀表內部控溫參數。
7、儀器斷電或非法退出（有時實驗結束后會出現未回到初始狀態的情況），下次運行儀器時將保持原來運行狀態，因此重新進行實驗啟動時需要按“STOP”鍵3秒鐘，控溫儀表出現“Stop”顯示后方可重新進行實驗。
五、產品成套一覽表
1、主機一臺
2、測試軟件一份
3、石英標樣一根
4、產品說明書一本
5、溫控儀表說明書一本
6、產品合格證一份
7.聯想電腦（臺式）一臺
8.低溫水槽一臺
附:
實驗開始，設備啟動加熱約30S后，請手動長按控溫儀表標有“stop”字樣按鍵，直至儀表停止運行，設備停止加熱，緊接著長按控溫儀表標有“run”字樣按鍵，重新啟動儀表運行，設備加熱。
原因：設備剛剛開始加熱時，爐膛溫度吸熱,致使溫度滯后較大，會引起溫度控制波動，人為干預可減小波動。
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