、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WindowsXP环境，具有友好的中文用户操作界面；脱机状态由智能仪表检测，手动测试。该仪器主要用于测定固体材料的热膨胀系数。具有全自动、易于测试、易操作、数据可打印输出、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、zui高炉温：300℃。

2、升温速度，实验过程控制参数，含PID参数以及通迅方式。

⑴由智能模块实现全过程任意需要调节、设置、锁定。

⑵实验数据液晶显示器显示，实现友好中文界面。并可实现在线修改。

3、电源电压：220V±10﹪，50HZ

4、炉子zui大功耗≤500W

5、膨胀值测量范围与误差：0--5㎜±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：加载进样气动装置、位移测量装置，炉膛、控制系统（智能模块+嵌入式计算机系统）、四部份组成。 

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），这膨胀量由电感位移计测量出来，由位移显示模块显示并送嵌入式计算机系统处理，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，也可通过智能模块显示的位移值，人工记录，并按原理公式计算。

⑴传感测量装置中的测试杆，端顶着试样端连着位移传感器的铁芯。试样的另端顶加载进样气动装置活塞杆样品支架上。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相应的位移。

⑵ 炉膛采用特种电阻丝发热。

⑶ 试样装在试样架上固定不动，又启动加载装置进出炉，进样后由气泵压力顶住样品。

⑷ 电气部分：

a.参照智能模块518P仪表操作手册，实验参数可由用户调整（出厂时已调好）。

b．嵌入式计算机系统计算机部分，遵从计算机操作原理，因系统工作在（Windowsxp）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，接口连接转换头接嵌入式计算机系统主板Com1口。打印机支持usb口，在Windowsxp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。

四、使用与操作

仪器出厂时，已作好全部参数的调整，使用时应按下列程序操作。

1、先把气瓶接好，并打开减压器开关；确认电线已接好。

注意：连接电炉的电线端子定要接触良好，并将仪表的地线接入实验场所地线（或水管），减少系统之感应电以保护计算机可靠工作及数据的正常传送。

2、打开电源开关，检查智能模块518P基本参数的设置，确定升温曲线已经设置好。

3、按住气泵控制按钮，直到可以看到放试样的支撑平面（要直按住，不要松手），确定试样正确放好，松开按钮就可以了。

4、打开工作启动开关（把开作启动按钮按下就OK），打开电脑（电脑的开机开关在显示器的左下方，打开就行了，在开机前请您确定鼠标已经接好）。

5、开机后，电脑会自动调用热膨胀系数测试系统（如图），请确认温度和位移都显示正确（因为有的时候会出现错误信息），如果没有显示温度或位移就麻烦你退出此软件，再重新打开；确认温度和位移都正确显示后，就可以按实验启动了（实验启动是在528P表上按，软件不要动，）。在做完实验后点击打印报告可以打印实验数据（如图三），在上面点击下就会提示你保存这份报告，以方便您在外面打印。

6、如要做仪器补偿值，请在实验启动前点击软件上的“补偿测试”按钮，会出现补偿值测试界面（如图二）。(在做补偿值的时候只要仪表上停了软件就会自己动停下来，不要人工去点停止，再说软件上面没有可以点击的)。

7、膨胀系数计算方法：

试样升温达到测试温度后，根据显示结果可以实现人工计算机和计算机自动处理。计算机测试的结果为整个过程温度点的试样膨胀系数，根据输出结果，选择所需要的点。

  △L_t － K_t

线膨胀百分率计算公式：  δ= —————×100﹪

L

                        △L_t－ K_t

平均线膨胀系数计算公式：α= —————

                        L（t－t₀）

两公式中：

L：试样室温时的长度（um）；K_t：测试系统t时补偿值um

△L_t：试样加热t℃时测得的线变量即记录值（um）

t：试样加热温度℃； t₀：试样加热前的室温℃

计算机和仪表显示的位移单位均为um。

仪器的补偿值K_t需要用户自己预先测定和计算，可以通过计算机系统程序测试完成。求补偿值K_t方法是：1000℃以下用石英标样；1000℃以上用高纯刚玉标样作试样，进行升温测试，记录出标样测试曲线，曲线中包括了标样、试样管及测试杆的综合膨胀值。而补偿值K_t应只是试样管及测试杆在相应温度下的综合膨胀值，所以应将标样在相应温度下的膨胀值，从测试数据中相应温度下的膨胀量中扣除后剩下的膨胀量即为仪器在相应温度下的补偿K_t。而标样的膨胀系数为已知的，计算机系统建立相应的数据库，不同的标样，用户自己应填充该数据库。

K_t=△L_t标-α_标×L_标×（t-t₀）

石英标样的膨胀系数取样平均值0.55×10^-6/℃

例：若用该仪器测试1400℃时的补偿值K₁₄₀₀，用刚玉标样升温、升温前标样L_标=50.1㎜，室温t₀=20℃ 升温1400℃时,记录△LI_1400标=0.11㎜已知1400℃时刚玉的平均线膨胀系数标=8.623×10^-6/℃

K₁₄₀₀ =△L_1400标-α_标×L_标（1400-20）

      =0.11-8.623×10^-6× 50.1×1380

=0.11-0.596 =-0.486（㎜）

8:软件操作主要界面

五、调整与校正

1、膨胀值数字显示方式的调整与校正

①零点：膨胀值采用智能数字式仪表进行显示，应将518P显示仪表按其说明调整好的所需参数和量程。开启仪表电源，并接好各线，所显示不在“0”位，可通过调零旋钮使其回到零点。

②量程校正

将50㎜长两端磨平的圆棒放入试样区，测试杆顶紧圆棒，调节调零旋钮使膨胀值指示仪表2000左右。

2、升温过程参数调整：

出厂时已对升温过程各参数进行调整，并已锁定。用户如若有改变，可参阅518P仪表说明书。智能仪表相当于程序给定器，调节参数可任意进行，用户在使用中可以定期对参数进行标定。

六、试样规范及制备

1、试样尺寸

圆柱体Ф（50）×50（mm）

2、用户可根据自己的工艺要求制作试样。

七、安装、保养

1、仪器应安装在稳定的基础上，周围无震动源，机械主机的工作台高度应低于800㎜。

2、测温在1000℃以下的仪器及仪器不需要氩气保护。

八、产品成套览表

计 算 机 接 口 说 明

1、该系统采用RS485通讯,距离可达1km，可接1～64台下位仪表，均采用光电隔离术。

2、通讯代码为ASCⅡ  7位码

3、数据格式：起始位：1位；         数据位：7位；

效验位：1位，偶效验； 停业位：1位

4、通讯波特率：4800bps

5、通过RS232/RS485转换器连接计算机的COM2口

9针/25针

                串口                   TXD        TXD

                COM2                    TXD      RXD

转换器        双绞线连接