ZRPY-1000热膨胀系数测定仪
使用说明书
湘潭市仪器仪表有限公司
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一、概述
该仪器是用于测定在高温状态金属材料，陶瓷、玻璃、釉料、耐火材料以及其它非金属材料在受热焙烧过程中的膨胀和收缩性能，也适用于GB/T3810.8-2006对陶瓷砖线性热膨胀的测定。
二、主要技术参数：
1、炉温：1000℃，
2、升温速度0-20度/分可调，微电脑程序控温，控温精度±0.1℃，
3、测定变形范围：±2.5mm，
4、位移传感器灵敏度0.1um，测量精度0.5 um, 自动校正量程，
5、计算机自动计算膨胀系数、体膨胀、线性膨胀量，
6、自动记录、存储、打印数椐，打印温度-膨胀系数曲线，
温度间距自由设定，*小间距1℃，
7、自动计算补偿系数并自动补偿，也可人工修正，
8、试样尺寸：Ф6～10×50mm、10×10×50mm，
9、系统测量误差：±0.1-0.5%，
10、电源：220V，2KW，
11、ZRPY智能膨胀仪连计算机自动控温、记录、存储、打印数椐，打印温度-膨胀系数曲线。所有试验操作均由计算机界面完成，操作方便易学并提供全套软件。
三、仪器的组成及简单原理
仪器由传感器装置、电阻炉、小车、基座、电器控制柜五部分组成。
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位移量（如果不计系统的热变形量的话）。这一位移量由电感位移计精确地测量出来，并由位移表显示。
为消除系统热变形量对测试结果的影响，在计算中需加上相应的补偿值才是试样的真实膨胀值。
1 、传感装置中的测试杆一端顶着试样，一端连着电感位移计铁芯。试样的另一端顶在固定的试样档板上。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。
2、试样装在试样管中固定不动，进出炉膛靠移动电阻炉来实现。这样避免了试样受到振动，电阻炉膛装在小车上，小车可在基座导轨上移动。
3、电气部分。电炉采用电阻丝发热。炉温测定采用相应热电偶及温控仪。
四、仪器的使用与操作
仪器出厂时，各部分已作好调整。使用时只需要按下列程序操作即可。
1、基座安放水平，调整电阻炉位置，使炉膛与试样管相对运动自如，要防止它们相互发生摩擦、碰撞现象。调整、移动电阻炉时一定要缓慢，以防损坏炉膛和试样管。
2、调节电感位移计的“零”位。当测试杆和试样接触后，位移显示可能不指示“零”位，此时可调节微调旋钮，使位移表指示在“零”位。对于计算机控制系统，在测量范围内的任一点都可以作为“零”点，一般调节为600um（数字显示）。
3、按电气接线图接好电源、电炉和热电偶等连线及地线。
4、升温控制可仔细阅读配套说明书。
随着炉温的升高，试样将膨胀变形，通过电感位移传感器将其变化数值在位移表上显示。
5、连接好各电源线，将切好的试样放入试样管中。
五、膨胀仪软件操作步骤
1、安装office2003办公软件，带Excel2003 和Access 2003.
2、安装膨胀仪软件，双击打包文件夹下面的Setup.exe文件，按照提示完成软件的安装。例如：将应用软件安装于“D:\\膨胀仪\\”目录下。
3、将机器电源打开，按“开始工作”按钮。从“开始－－-程序－－-膨胀仪“程序菜单下面启动软件。
4、次启动软件在时候，会弹出“参数配置”窗口。分别设置实验温度范围、升温速率、位移变化量程、通讯端口、通讯频率等。例如温度设置为：1200，位移为：5000，升温速率为：5，端口为：1，通讯频率为：9600。设置完成以后，按“确定”按钮。然后退出整个程序。重新启动程序即可。
5、完成参数配置后，重新启动软件。弹出主界面。分别是：膨胀系数测试、系统配置、偿值测试、历史数据分析。
5.1 系统配置选项：点击“系统配置”按钮。弹出用户验证窗口，输入用户名称和密码。按“确定”按钮，进入系统配置窗口。参数的设置和步骤4一样。完成设置后按“确定”按钮退出程序。
5.2 膨胀系数测试选项：输入“设置温度”和“样品长度”。然后按“确定”按钮，单击“实验开始”按钮进行实验。做实验之前，必须保证位移表显示在400到1000之间。机器温度在40度以下。
5.3 实验如果想进行补偿值的替换，按“选择补偿值”按钮，询问是否进行补偿值测试，选择“确定”，弹出本次实验补偿值窗口。在指定补偿值数据来源框中选择此次实验想要的补偿值，选中后，右边本次实验补偿值窗口会显示选中在文件。然后单击“确定”按钮确认选中在补偿值数据。
5.4 等机器温度到达实验设置温度后，程序会自动弹出分析界面。用户可以自己编辑，输出在数据包括：温度、样品变化量、补偿值、线膨胀系数、线膨胀百分率、体膨胀系数。
5.5 图表输出包括温度线膨胀系数曲线图、温度体膨胀系数曲线、温度线膨胀百分率曲线、温度样品位移曲线。对准绘图区空白区域点击右键出现快捷菜单，选择：图表窗口项，会单独弹出图表窗口。在弹出在图表窗口中，对准标题栏点击右键，出现打印、页面设置等选项，在配有打印机并正确的安装打印机驱动程序的情况下，可以将上叙四种曲线图输出到打印机。
6、系统补偿值测试：点击主界面中的“系统补偿值测试”按钮，弹出用户验证窗口，输入用户名和密码，按“确定”按钮。进入补偿值测试界面。
6.1 将试样放在试样架上面，用顶杆顶紧，炉膛推到*左端。试样架全部置于炉膛之中。
6.2同样必须确认电炉温度必须低于40度，位移表显示在400到1000之间。
6.3 确认标样型号：点击“标样选择”按钮，弹出补偿值标准试样选择窗体，选择炉膛内放入的标准试样对应在型号，包括石英标样（0~1000度），刚玉标样（0~1700度）和用户自带标样。
6.4 点击对应的型号，然后按“确定”按钮。完成本次补偿值实验所用的标准试样。
6.5 回到补偿值测试界面，点击“实验开始”按钮，进行补偿值测试。等机器到达实验温度以后，程序自动保存本次实验数据于安装目录下面的“补偿值实验数据”文件夹中。
7、历史数据分析：点击主界面中的“历史数据分析”按钮。弹出“历史数据分析窗口。
7.1原始数据分析：首先指定数据来源，点击浏览按钮，选择需要分析在数据库。然后点击“确定”按扭。如果所选择的数据库中无记录，程序会自动提示“所选择的数据库中没有记录，请重新选择”，如果所选数据库中有记录，在下面的文本框中会显示数据库中的开始记录和结束记录。
7.2如果用户需要指定温度区间在输出数据。则在“是否指定计算膨胀系数起始温度和结束温度”框中选择“是”。否则选择“否”，然后在下面的文本框中输入重新计算时的起始温度和结束温度，同时指定温度输出间隔。然后按“确认”按钮。
7.3数据输出到Excel类型Result.xls文件中。
7.4 点击文件菜单下面的“另存为…”选项，输入文件名称。
7.5按照Excel的操作规则，用户可以对结果数据进行编辑，包括数据的字体、颜色、图表格式等。
7.6 在用户配有打印机和正确安装打印机的情况下，可以对数据进行输出。
8、在膨胀系数测试和补偿值测试界面中，下行文本框中显示程序当前的状态。
9、退出选项。在主界面中，如果用户想退出程序，按“退出”按钮即可。
10、程序所用数据库中表的涵义：
本次实验设定数据：每次做实验时保留的数据
标准试样选择：对用户选择标准试样所做保存的数据
标准试样选择全部数据：对“标准试样选择”备份
表地址和波特率：下位机的地址和通讯率
补偿值测试：做补偿值时留下的数据
补偿值实验设置参数：做补偿时设置的温度、时间、样品长度
端口设置:通讯控件的设置
刚玉标准试样：刚玉标准试样的数据
画坐标方法：两种画坐标的方法
基本参数设定：参数配置保留的数据
计算线膨胀系数温度范围：计算膨胀系数时保留的开始温度和结束温度
量程设定：设置位移、实验温度、升温速率的上限和下限
膨胀系数测试:测试膨胀系数保留的数据
膨胀系数测试起始参数：测试膨胀系数时保留的起始参数
膨胀系数测试设置参数：做膨胀系数时保留的温度，样品长度和时间
石英标准试样：石英标样数据
是否显示参数设定窗体：配置参数后是否显示配置窗体
验证是否开始实验：机器条件是否允许开始做实验
样品长度上限和下限：样品长度上限和下限
用户信息：用户名称和密码
指定温度范围计算膨胀系数：指定温度范围重新计算膨胀系数
自带标准试样：自带标准试样必须输入数据
纵横坐标比例系数：比例系数
纵横坐标段数：画坐标的一些参数
坐标单位长度设定：单位长度设置
坐标等分数：坐标等分数目
坐标轴单位长度上限和下限：单位长度上限和下限
坐标轴等分上限和下限：等分上限和下限
11、仪器使用完毕，将各开关拨至原位，以免下次开机时造成误动作而损坏仪器。
六、数据处理：
膨胀系数测试方法：
试样升温达到测试温度后，根据记录装置记录结果，按下式计算出试样加热至t℃时的线膨胀百分率和平均线膨胀系数：
△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：a=—————
L（t-to）
两公式中：
L—试样室温时的长度（mm）；
△Lt—试样加热至t℃时测得的线变量值（mm）；
Kt—测试系统t℃时补偿值（mm）；
t—试样加热量温度（℃）；
to—试样加热前的室温（℃）。
另外，我们引进了平均体膨胀的概念，如计算从100℃到400℃的平均体膨胀，则按如下公式计算：
（△L400-△L100）-（K400–K100）
平均线膨胀系数计算公式：aT =—————————————×3
L（t-to）
L—试样室温时的长度（mm）；
L400—试样加热至400℃时测得的线变量值（mm）；
△L100—试样加热至100℃时测得的线变量值（mm）；
K400—测试系统400℃时补偿值（mm）；
K100—测试系统100℃时补偿值（mm）；
t—试样加热温度（℃），此时温度为400℃
t0—试样加热温度（℃），此时温度为100℃
仪器的补偿值Kt需用户自己预先测定和计算，求补偿值Kt方法是这样的：1000℃以下用石英标样进行升温测试，1000℃以上用刚玉标样进行升温测试，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，从测量的膨胀量中扣除后，剩下的膨胀量即为仪器在相应温度下的补偿值Kt。而标样的膨胀系数为已知话，则Kt可用下面的公式求出。
即已知a标、△Lt标
Lt标、t标、to则：
Kt=△Lt标-a标×L标（t-to）
石英标样的膨胀系数取平均值0.55×10-6/℃。
例：若用该仪器测试400℃时的补偿值K400
用石英标样升温、升温前标样L标=50.1㎜
室温to=20℃升温至400℃时,记录△L400标=-0.11
已知400℃时石英的平均线膨胀系数标=0.55×10-6/℃
K400=△L400标-α标×L标（400-20）
=-0.11-0.55×10-6×50.1×380
=-0.11-0.0105
=-0.1205（mm）
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AL温控仪表调校方法说明书。智能仪表相当于一程序给定器，调节参数可任意设定。用户在使用中可以定期对参数进行标定。
七、试样规范及制备
1、试样尺寸
截面：宽×厚=16×4～6㎜
或直径Φ=6～10㎜
或正方形边长=6～10㎜
长 L=50±0.5㎜
2、制样
从一块砖的中心部位垂直地切取两块试样，使试样长度适合于测试仪器，试样的两端应展平并互相平行。
试样的长高为50 mm，横断面的面积应大于10 mm2，对施釉砖不
必磨掉试样的釉。
试样在（110±5）℃下干燥至恒重，即相隔24h先后两次称量之差小于0.1g，然后将试样放入干燥器内冷却至室温。
用游校卡尺测量试样长度，精确到长度的0.2 mm。
附录：
根据实验温度分有如下多种规格膨胀仪，欢迎选购:
1、 ZRPY-1000型热膨胀系数测定仪:室温至1000℃;
2、 ZRPY-1400型热膨胀系数测定仪:室温至1400℃;
3、 ZRPY-1600型热膨胀系数测定仪:室温至1600℃;
4、 ZRPY-1700型热膨胀系数测定仪:室温至1700℃;
5、 ZRPY-150型低温膨胀仪:负60℃至150℃;
按机型样式分有：高温卧式膨胀仪，高温立式膨胀仪，双试样膨胀仪
另有选配功能：如抽真空检测，通气氛检测。费用另计。
可根据客户实验要求订做各种要求的机型！
电议 型 号：湘潭湘科ZRPY系列
