PCY-Ⅲ型材料热膨胀系数测试
一、概述:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />
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Windows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。具有全自动、易于测试、易操作、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、高炉温：1000℃。
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518P（708）实现全过程任意需要调节、设置、锁定。操作见518P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、炉子大功耗≤2KW
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：加载传感器装置、炉膛、小车、基座、控制系统（智能仪表+计算机）、五部份组成。
:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" /> 可控硅控温、炉膛温度测试
2、组成原理图：
输出控制参数 测量温度传感器部分 ＞ 温度智能仪表 通信接口 测量位移传感器部分 ＞ 位移智能仪表 通信接口 记录打印 计算机控制 RS232/RS485转换器 显示运行状态
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测量出来，并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相应的位移。
⑵ 1000℃以下炉膛采用特种电阻丝发热。（1600℃炉膛采用钼丝发热，用氩气保护发热元件不过快氧化，为保证炉管密封材料不致烧损，水冷端盖中通有冷却水）。炉膛的前、后转动均为可调节。
⑶ 试样装在试样管中固定不动，进出炉膛靠移动炉膛来实现。这样避免了试样受到振动，炉膛装在小车上，小车可在基座导轨上移动。
⑷ 电气部分：
a.参照518P仪表操作手册，实验控制参数可由用户任意调整（出厂时已调好）。
b．计算机部分，遵从计算机操作原理，因系统工作环境在（Windows95）Windows98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，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。
四、使用与操作
仪器出厂时，已作好了全部参数的调整，使用时应按下列程序操作。
1、将基座安放水平，调整炉膛的位置，使炉膛与试样管相对运动自如，防止相互擦、碰。调整、移动炉膛时要缓慢，以防损坏炉膛和试样。将炉膛固定在小车上，再调整定位脚在导轨上的位置，使小车靠住定位脚，固紧定位脚。这样能保证测试时试样处于炉膛均温区之中。
2、当测试杆和试样接触后位移显示可能不指示零位，可以通过调节调零旋钮，使位移显示“2000”位。计算机可以自动记录零点位移，作为起始位移，参与运算。
3、检查各部分的连线，以及智能仪表设置是否正常、实验的基本要求、各参数测试要求、测试工艺要求等。
注意：连接电炉的电线端子一定要接触良好，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。
4、打开电源，检查智能表518P基本参数的设置，连接计算机使计算机系统处于程序运行用户界面，按操作要求步骤进行。实验开始，出现曲线运行界面。然后按“启动”使系统进入测试状态。此时计算机显示时间为实验时间，亦可人工记录时间内完成实验全过程（根据用户要求可以设置恒温区段）完成实验后进行试样结束。结果分析，对测试数据自动分析，亦可人工分析，并输出实验结果报告。
5、通过计算机可以对测试的数据建立用户需要的数据库，并对数据库进行相关的操作。
6、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。
△Lt － Kt
线膨胀百分率计算公式： δ= —————×100﹪
L
△Lt－ Kt
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）
△Lt：试样加热至t℃时测得的线变量即记录值（um）
Kt：测试系统t时补偿值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Kt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Kt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Kt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Kt。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。
Kt=△Lt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℃ 升温至1400℃时记录△LI1400标=0.11㎜已知1400℃时刚玉的平均线膨胀系数标=8.623×10-6/℃
K1400 =△L1400标-α标×L标（
23×10-6× 50.1×
=-0.486（㎜）
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至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，可以参阅518P仪表调校方法说明书。智能仪表相当于一程序给定器，调节参数可任意进行，用户在使用中可以定期对参数进行。
六、试样规范及制备
1、试样尺寸
圆柱体Ф（6～8）×50（mm）
方形体（6～8）×（6×8）×50㎜
2、制样制备
①型壳材料试样：用模具压制蜡模，按型壳工艺涂挂试样，脱蜡后在350～400℃烧烤保温一小时，去除残余模料，随炉冷却。试样如果需要进行焙烧，可免去烘烤。
②陶芯材料试样：用模具压制陶芯，按陶芯制工艺烧制试样（300℃保温2小时，500℃保温1小时，900℃保温1小时，后升温至1150℃保温2小时，然后随炉冷却。）
③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、仪器使用过程中，须用氩气瓶、冷却水，因而要考虑装置的摆放和连接。（试验1000℃以上）
3、客户订购的测温在1000℃以下的仪器及仪器不需要氩气保护
4、试验完毕后，应及时清洁仪器。
八、产品成套一览表
规格 | 名 称 | 规 格 | 单位 | 数量 | 备 注 |
主 机 | 机械主机 | 台 | 1 | 1200℃以上另配刚玉标样壹只. | |
电控箱 | 同上一体化 | 台 | |||
附 件 | 标样 | Φ6×50 | 件 | 1 | |
随 机 文 件 | 产品说明书 | 份 | 1 | ||
控温表说明书 | 518P、501 | 份 | 1 | ||
产品合格证书 | 份 | 1 | |||
用户配置计算机（随机附软件） | 套 | 1 |
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
计算机 PS232/ PS485 控制柜
串口 TXD TXD
转换器 双绞线连接
高纯刚玉标样线膨胀系数（供参考，氧化铝含量99.99%）
温度（℃） | 线膨胀系数（1/℃） | 温度（℃） | 线膨胀系数（1/℃） |
室温20 | 9.12×10-6 | 900 | 6.546×10-6 |
100 | 9.18×10-6 | 1000 | 6.508×10-6 |
200 | 7.28×10-6 | 1100 | 7.28×10-6 |
300 | 7.92×10-6 | 1200 | 7.352×10-6 |
400 | 7.88×10-6 | 1300 | 7.537×10-6 |
500 | 7.042×10-6 | 1400 | 7.607×10-6 |
600 | 6.742×10-6 | 1500 | 7.828×10-6 |
700 | 6.72×10-6 | 1600 | 8.253×10-6 |
800 | 6.64×10-6 | 1700 | 8.325×10-6 |
软件操作说明: (程序升级后再以升级的说明为准用户可上网查找或致电我公司核对密码我公司提供新板软件)
一、试验开始准备工作
1、检验计算机系统是否有问题；
2、正确安装好“膨胀仪”应用软件。
①将随机光盘(或软盘)放入光盘(软驱)中找到应用文件夹如Pcy2002打开文件夹(如:D:PCY2002Steup)找到 “Setup”文件用鼠标点击Setup;根据提示安装到自定义文件夹或系统默认文件夹，如D:/膨胀仪。
②联接好计算机串口与控制拒串口，一般计算机接COMI/口。
③检查 “温度显示仪表” “位移显示仪表” 设置参数。是否正确波特率为Baud=9600 (有特殊说明除外) 地址参数温度显示仪表： Addr=00
位移显示表：Addr=01
④试调程序进入仪表调校参数按温度显示仪表 “位移显示仪表” 计算机上显示的PV值=相应仪表“PV值”以上运行正常说明软件正常。
进入下一步试样装入工作参照有关说明书.
二、序操作步骤：
1、安装好程序后，将“膨胀仪”图标文件拖到桌面建立“快捷方式”，然后点击进入主程序界面。
2、点击相应的按钮式菜单进入相应的功能
热 膨 胀 系 数 测 试
为初始温度也可以键入设定
试 验 开 始
①程序启动，按设定的温度曲线参数支行。当达到要求的温度时如是说1000℃，进行下一步：
暂停试验 继续试验 结束试验
结果分析 结束试验 继续试验
进入结果分析界面，表示数据有效
注意：按结果分析时容易出错，主要是在此时将所有数据，几千个上万个数据存储，若WINDOWS此时运行到有些程序与系统冲击或系统有误正在运行的程序等，都容易造成数据操作失误。一旦发生，数据均无效。因此建议用户在试验时，尽量不做别的程序功能，安装程序尽量安 继续试验 暂停试验
装到可靠的分区里。
进入分析后，选择0－1000℃或0－1700℃然后按
3、将报告和数据进行处理，可以输出报告，输出数据，在试验分析报告 按 资料查阅可以测式和输出历史数据和报告。
4、仪表参数调试：
5、系统补偿值测试：
在仪器调试时已做好试验，在无特殊情况下，建议用户不要进入，将已做好补偿值的“YCOM”文件拷贝存档，一旦系统出错，重安装后，再将存档的“YCOM”拷入新安装的路经目标程序中覆盖新安装的“YCOM”数据库文件。
在此实验中应选择不同的量程和标样，
0-1000℃ 选 石英
0-1700℃ 选 刚玉（或其它标样）
