
水平熱膨脹儀通過測量樣品在溫度變化下的長度變化,分析其熱膨脹性能,具體流程如下:
樣品安裝:將規(guī)則形狀(如圓柱體或長方體)的樣品放置于水平支架,確保與頂桿端面良好接觸。
溫度程序控制:按預設升溫速率加熱樣品,溫度范圍覆蓋室溫至高溫區(qū)間。部分型號支持多段溫度程序與循環(huán)測試。
位移實時監(jiān)測:樣品受熱膨脹推動頂桿移動,位移傳感器將機械位移轉(zhuǎn)化為電信號,經(jīng)放大處理后記錄為長度變化數(shù)據(jù)。
水平熱膨脹儀的核心結(jié)構(gòu)圍繞水平方向樣品測量設計,主要包括以下組件:
1.加熱爐
采用管式爐結(jié)構(gòu),加熱元件(如鐵鉻鋁電熱絲或硅碳棒)均勻分布于爐管周圍,提供穩(wěn)定的溫度場。爐體設計注重熱區(qū)均勻性,部分型號采用蚌殼式結(jié)構(gòu)以提升冷卻效率。
2.樣品支架與頂桿
支架通常由耐高溫材料(如燒結(jié)石英或剛玉)制成,支撐樣品并確保其水平放置。頂桿與樣品端面接觸,傳遞膨脹位移至傳感器。
3.位移檢測系統(tǒng)
使用高精度線性可變差動變壓器(LVDT)或光學編碼器,實時監(jiān)測樣品長度變化。部分型號采用位移測量技術(shù),消除周期性校準需求。
根據(jù)設計差異與應用場景,水平熱膨脹儀可分為以下類型:
1.基礎型
結(jié)構(gòu)簡化:采用單頂桿設計,適用于常規(guī)材料(如金屬、陶瓷)的熱膨脹系數(shù)測量。
操作便捷:通過RS232或USB接口連接電腦,軟件界面直觀,支持一鍵式測試。
應用場景:材料科學實驗室、高校教學實驗。
2.高溫型
耐高溫設計:爐體材料升級為陶瓷纖維板或絕熱材料,工作溫度可達1600℃以上。
氣氛控制:支持真空、惰性氣體(如氮氣)或氧化性氣氛,適應特殊材料測試需求。
安全防護:集成冷卻水流量監(jiān)測、爐體過熱保護與四級互鎖系統(tǒng),防止操作失誤導致設備損壞。
應用場景:航空航天材料研發(fā)、核工業(yè)高溫部件測試。
3.差分式
雙樣品設計:同時測量參考樣品與待測樣品,消除環(huán)境因素(如溫度波動)對結(jié)果的影響。
高精度:通過差分計算提升數(shù)據(jù)重復性,膨脹系數(shù)測量誤差降低。
功能擴展:支持軟化點檢測、密度測定與熱分析數(shù)據(jù)庫聯(lián)動。
應用場景:精密陶瓷、復合材料性能對比研究。
4.低溫型
超低溫測試:通過液氮冷卻實現(xiàn)-170℃以下低溫環(huán)境,研究材料冷縮行為。
零摩擦設計:采用氣浮軸承或磁懸浮技術(shù),減少低溫下機械部件的摩擦干擾。
高靈敏度:光學編碼器分辨率達納米級,捕捉微小長度變化。
應用場景:低溫物理研究、超導材料性能分析。
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