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膨胀剂混凝胀测量仪

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  • 低温环境混凝土热膨胀系数测试技术研究

    低温环境混凝土热膨胀系数测试技术研究

    [color=#cc0000]摘要:本文针对低温环境,介绍了目前国内外测量混凝土热膨胀系数的标准测试方法,着重介绍低温环境下混凝土热膨胀系数测量的最新中国国家标准测试方法,对国家标准方法提出了改进建议,并介绍符合国家标准测试方法的大尺寸多样品混凝土低温热膨胀仪。  关键词:低温,混凝土,热膨胀系数,测试方法,膨胀仪[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][color=#cc0000][b]1. 引言[/b][/color]  混凝土作为使用最广泛的建筑材料,它在室温和高温环境下的性能都得到了深入的研究。然而,在低温温度(即低于-165℃的温度)环境下混凝土的热物理性能尚未开展系统性研究。目前大多数液化天然气(LNG)储罐都采用了混凝土结构形式展,利用混凝土进行LNG主要密封的罐体设计将是未来发展的趋势,这将大大降低罐体的建造成本。因此,为了提高混凝土结构LNG储罐的安全性和长期耐久性,必须从根本上了解混凝土冷却到低温时的行为,而这些了解低温环境下混凝土的努力将集中于控制由于其部件的热膨胀系数引起的热变形和损伤增长的机制,因此准确测量低温环境下混凝土热膨胀系数是液化天然气储罐设计和建造的前提。  本文针对低温环境,将介绍目前国内外测量混凝土热膨胀系数(CTE)的标准测试方法,着重介绍低温环境下混凝土CTE测量的最新中国国家标准测试方法,对国家标准方法提出了改进建议,并介绍符合国家标准测试方法的大尺寸多样品混凝土低温热膨胀仪。[color=#cc0000][b]2. 国内外测试方法介绍[/b]2.1. 国内标准测试方法[/color]  针对低温环境下的混凝土热膨胀系数测试,我国在2015年新制订了国家标准GB 51081-2015“低温环境混凝土应用技术规范”。  在GB 51081中对低温环境混凝土热膨胀系数的样品规定了应符合现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081,试件应为边长100mm×100mm×300mm的棱柱体,每次检验应在相同条件下制作12个试件。  对低温环境下混凝土热膨胀系数测试设备GB 51081给出了下列规定:  (1)低温设备应有同时容纳不少于6个试件的有效空间,应满足常温至-197℃区间各种温度的施加,应具有自动控温和给出各种降温速率的功能,恒温器件的温度波动范围应在±0.5℃内。  (2)微变形测量装置应满足各职能过低温下的测量要求,且测量精度不得低于0.001mm。[img=,690,342]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/04/201904012229434228_5404_3384_3.png!w690x342.jpg[/img][align=center][color=#cc0000]图2-1 低温混凝土热膨胀系数测试棱柱体样品示意图[/color][/align]  在GB 51081中对低温环境混凝土热膨胀系数的具体测量方法给出了如下规定:  (1)试件标准养护应达到设计龄期时取出,并应用湿布擦去表面水分后静置于室内自然环境中。应静置14天后进行时间外观检查和尺寸测量,并应将试件分成2组,每组6个试件。  (2)应标识热膨胀系数检验棱柱体试件两端面的3个测量点位置(图2-1),并应在这3个测量位置测量棱柱体试件的长度。  (3)检验低温时的低温环境混凝土热膨胀系数,第1组试件作用的温度值应为,第2组试件作用的温度值应为。  (4)测量第1组6个试件3个测量位置处的棱柱体试件长度后,应将试件全部放于低温设备内,按不高于1℃/min速率降至,然后保持温度不变,且恒温器件的温度波动范围应在±0.5℃内。低温作用48小时后再测量试件3个测量位置处的棱柱体试件长度。  (5)测量第2组6个试件3个测量位置处的棱柱体试件长度后,应将试件全部放于低温设备内,按与第1组试件相同的降温速率降至,然后保持温度不变,且恒温器件的温度波动范围应在±0.5℃内。低温作用48小时后再测量试件3个测量位置处的棱柱体试件长度。  综上所述,针对低温环境下混凝土热膨胀系数测试设备,国标GB 51081只给出了测量温度范围、温度波动大小、样品尺寸、测量位置点和热膨胀变形测量精度的规定,并没有测试设备更详细的内容,这使得很难具体执行国标GB 51081并有效保证测量准确性。[color=#cc0000]2.2. 国外标准测试方法[/color]  目前国际上并没有针对混凝土及其结构在低温环境下的热膨胀系数标准测试方法,对于液化天然气(LNG)储罐采用的混凝土及其结构,美国混凝土协会(ACI,American Concrete Institute)制订过相应的标准ACI 376(混凝土结构冷冻液化气体容器的设计和构造规范及说明),其中关于热膨胀系数测试所推荐的标准测试方法是改进后的CRD-C 39测试方法。  国外在以往混凝土常温下的热膨胀系数测试中,大多采用的测试方法为ASTM C531、CRD-C 39、AASHTO T336和Protocol-P63,但这些方法在所测试的温度范围基本适用于常温条件下,并不能直接推广应用到低温环境。  在ASTM C531中规定了需要在烘干条件下测量CTE,其中样品长度测量的温度范围为22.8~93.9℃,通过样品长度变化量除以温度变化量来得到CTE。而CRD-C 39中规定了将样品浸入水中48小时来达到饱和条件,然后在4.4~60℃温度范围内测量样品长度。在ASTM C531和CRD-C 39中,样品长度测量都是离线式测量方式,即将达到一定恒温时间的样品从恒温器中取出,并放置在样品长度测量的比较器上。由此可见,ASTM C531和CRD-C 39并不是连续测量热应变来得到热膨胀变化行为。  AASHTO T336和Protocol-P63测试方法也规定了在饱和条件下测试CTE,测试温度范围为10~50℃。然而各种混凝土构件,特别是液化天然气(LNG)储罐采用的混凝土及其结构的实际应用温度会非常低,因此需要拓展测试温度范围以覆盖低温范围。  因此,对于液化天然气(LNG)储罐采用的混凝土及其结构,其热膨胀系数的测试需要重点考虑两方面的因素,一是温度范围的拓展以满足低温测试要求,二是样品要保持一定的湿度然后在低温下进行热膨胀系数的测量。[b][color=#cc0000]3. GB 51081标准方法的改进建议[/color][/b]  对于低温环境下的混凝土热膨胀系数测试,我国基本上基于AASHTO T336标准制订了GB 51081-2015“低温环境混凝土应用技术规范”。因此,AASHTO T336中存在的问题在低温环境下会被放大,从而严重影响测量的准确性。另外,要使得GB 51081标准方法真正能推广应用并保证CTE测试的准确性,GB 51081还需要进行重大改进,主要改进建议如下:  (1)在AASHTO T336测试方法中,由于测试温度在10~50℃范围内,混凝土CTE测量装置中的辅助装置(如承台、导杆、支架等)的影响并不严重,这些辅助装置一般采用CTE较小的殷钢等材料制成就能满足要求。而按照GB 51081规定,低温环境下的最低温度要达到液氮温度(-197℃),在测试温度接近200℃这样大的温度变化范围内,CTE为1×10-6/K量级的殷钢材料的热胀冷缩影响将非常凸出。这就需要采用CTE更小的超低膨胀系数材料制作热膨胀仪的相应辅助装置,同时还需要进行热膨胀仪的基线校准来进一步降低热膨胀仪的系统误差。  (2)在AASHTO T336测试方法中,由于测试温度在10~50℃范围内,样品温度变化并不会对LVDT探测器带来明显的影响。同样,低温环境下的CTE测试,低温环境就会对安装在室温环境下的LVDT探测器产生明显影响,特别是对探测器的支撑板和固定架的温度影响从而带来探测器自身位置的改变。因此,在测试方法中要规定出LVDT探测器及其相关装置的温度变化范围,这方面的影响往往是重要的测量误差源。  (3)在GB 51081标准中缺乏校准样品相关条款,建议在GB 51081标准中增加与AASHTO T336类似的校准样品相关条款,即校准样品的CTE测定必须由第三方实验室测定,测试方法应采用ASTM E228或ASTM E289。此外,第三方实验室的CTE测定必须在与GB 51081相同的温度范围内进行,即低温要达到-197℃。[b][color=#cc0000]4. 低温环境混凝土热膨胀测定仪设计[/color][/b]  为了实现低温环境下混凝土热膨胀系数测试,上海依阳实业有限公司专门设计了一种大尺寸多样品的低温混凝土热膨胀测定仪。混凝土低温膨胀仪一种测试混凝土块体低温下线膨胀系数的测试设备,测量方式为接触方式,整体结构如图4-1所示。此低温热膨胀仪依据测试标准为国家标准GB 51081-2015“低温环境混凝土应用技术规范”,测试温度范围为室温~196℃。[align=center][img=,690,397]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/04/201904012230310478_4454_3384_3.png!w690x397.jpg[/img][/align][color=#cc0000][/color][align=center]图4-1 低温混凝土热膨胀系数测定仪结构示意图[/align]  此混凝土低温膨胀仪具有测试试样体积大、可多样品同时测量的特点,适合大批量样品的连续测量。  混凝土低温膨胀仪由计算机进行自动控制和检测,自动进行样品温度的监控、自动进行样品变形量的监控以及自己进行测试结果计算。  按照标准方法规定每个样品需测试三个位置点处的热变形。“低温腔体”采用侧开门结构,开启侧门安装或取出样品,使得被测样品处于“低温腔体”内进行升降温。[color=#cc0000][b]5. 参考文献[/b][/color]  AASHTO TP60,Standard Test Coefficient of Thermal Expansion of Hydraulic Cement Concrete,In American Association of State Highway and Transportation Officials,Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing,Washington, DC, 2000.  CRD-C 39-81,Standard Test Method for Coefficient of Linear Thermal Expansion of Concrete,US Corps OF ENGINEERS,1981.   ASTM C531-00,Standard Test Method for Linear Shrinkage and Coefficient of Thermal Expansion of Chemical-Resistant Mortars,Grouts,Monolithic Surfacings,and Polymer Concretes,ASTM International, West Conshohocken, PA, 2012.[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

  • 麦克压汞仪膨胀剂杯口裂了,请大家帮忙分析原因,谢谢。

    麦克压汞仪膨胀剂杯口裂了,请大家帮忙分析原因,谢谢。

    麦克压汞仪膨胀剂玻璃杯口裂了 ,我们测了两百个样品已经裂了5个膨胀计,操作密封时也没大力拧紧的,不知道什么原因?请大家帮忙解惑,实在受不了了![img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910190428277256_4442_4022697_3.jpg[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910190431567016_622_4022697_3.jpg[/img]

  • 混凝土公路设计中的热膨胀系数

    混凝土公路设计中的热膨胀系数

    [color=#990000]摘要:本文编译自美国交通部联邦公路管理局的技术简报,该技术简报描述了混凝土的热膨胀系数(CTE),其在混凝土路面行为中的作用,以及如何确定混凝土路面设计和分析目的的建议。讨论了“力学-经验路面设计指南”中混凝土路面性能预测模型的敏感性。描述了用于确定或估算CTE的实验室测试和其他方法,并总结了来自“长期路面性能”对路面部分的岩心所进行CTE的实验室测试结果,提供实用的指导路线来确定或估算CTE,并在设计和建造混凝土路面时考虑CTE对混凝土板对温度变化响应的影响。[/color][color=#990000]关键词:热膨胀系数,混凝土测试,混凝土公路设计,力学-经验路面设计指南[/color][color=#990000][/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][b][color=#990000]1. 引言[/color][/b]  混凝土在温度升高时膨胀,在温度降低时收缩。衡量温度变化对混凝土体积变化的影响称为混凝土的热膨胀系数(CTE),定义为温度变化一度时单位长度变化量。混凝土路面混合物的CTE取决于骨料类型和饱和度。  由于粗骨料占混凝土体积的大部分,因此对混凝土CTE影响最大的因素是粗骨料的CTE。混凝土路面施工中常用的粗骨料类型中石英的CTE最高,其他常用粗骨料类型的CTE在很大程度上取决于其石英含量。根据所用骨料类型,混凝土CTE的典型值如表8-1所示。[align=center][color=#990000]表8-1 混凝土骨料类型的热膨胀系数(CTE)(LTPP标准日期版本25.0)[/color][/align][align=center][img=混凝土骨料类型的热膨胀系数,800,448]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/03/201903251803468244_6004_3384_3.png!w900x505.jpg[/img][/align]备注1. 在LTPP标准数据25.0版本(2011年1月)中共提供了2991个CTE数据,由于骨料类型没有定义或主要骨料类型只提供了一个样品,其中628个数据无法使用,另外11个CTE异常数据并未包含在此数据表中。 粗骨料对CTE值的影响最大,但细骨料也是一个影响因素。天然砂通常含有高二氧化硅(高CTE),而制造的碎石灰石细骨料的CTE则较低。  水泥浆的CTE对水分含量非常敏感,但由于粗骨料的影响减弱使得混凝土的CTE较低(Powers和Brownyard,1947;Yeon等人,2009)。混凝土的CTE在相对湿度约70%时最高,当混凝土完全饱和时CTE会降低20~25%(美国陆军COE 1981)。[b][color=#990000]2. CTE如何影响混凝土路面行为变化[/color][/b]  混凝土响应温度变化时在体积上的改变是混凝土路面多种行为的起因,混凝土路面中每天和季节性温度循环变化导致衔接和裂缝的循环打开和关闭。为了使横向开裂最小化,使用具有高CTE的混凝土构造的连接路面可能需要比具有较低CTE的混凝土路面更短的接缝间距,这将增加初始建造的成本。  在白天,当混凝土路面的顶部比路面的底部更热时,混凝土将在路面的顶部膨胀而不是在底部。如果不限制这种不同的变形(通过横向接头处的销钉、纵向接头处的连杆或两者,以及路面自身的重量),则路面将向下卷曲。另一方面,如果沿着路面边缘限制路面的白天向下卷曲,结果将造成混凝土和销钉之间的支撑应力更高。  同样,在夜间,当混凝土路面顶部冷比路面底部更冷时,混凝土将在路面顶部收缩而不是在底部收缩。如果这种差异变形不受限制(通过横向接头处的销钉,纵向接头处的连杆或两者),则路面将向上卷曲。另一方面,如果沿着路面边缘限制路面的夜间向上卷曲,则结果将是混凝土和销钉之间的支撑应力更高。  如果路面下方的基层足够柔软,则路面可以向上或向下卷曲,并且仍然与路面中间的基层和沿其边缘保持完全接触,如果路面平坦且与基层完全接触,则由交通车辆载荷引起的应力将不会差别很大。然而,如果路面下方的基层足够坚硬,且当路面响应深度方向温度梯度而向上或向下卷曲时,一部分路面会卷曲而不与基层接触,由交通车辆载荷对路面引起的应力将大于路面平坦且与基层完全接触时的情况。这种向上卷曲在夜间尤其是一个问题,当路面边缘和拐角处的支撑减少将导致交通车辆荷载下边缘和拐角处的应力增加。  混凝土的CTE对连续钢筋混凝土路面(CRCP)的性能也有影响。CRCP中的钢含量设计为可以达到相当均匀的裂缝间距,并且是在约1~2米范围内。裂缝间距太短可能会增加冲孔的可能性,裂缝间隔过长可能会增加钢材断裂的可能性。如果混凝土的CTE高于钢设计中的假定(或隐含值),则可能无法实现所希望的裂缝间距和均匀性。因此,在设计阶段确定混凝土CTE(基于过去的经验或新测试)、调整设计以达到所需的性能水平并要求在施工期间验证CTE值就变得非常重要。[color=#990000][b]3. 热膨胀系数测试方法[/b][/color]  确定混凝土CTE的AASHTO测试方法是T 336-11。该实验室测试包括测量直径为10 mm的饱和混凝土芯材或圆柱体的长度变化,同时温度从10℃升至50℃然后将温度降低到10℃。混凝土样品和测量装置完全浸泡在水浴中以在测试期间保持混凝土的饱和度,虽然100%饱和度混凝土的CTE不如水分含量稍低时CTE,但实验室测试是在饱和样品上进行以便控制水分含量。来自两家供应商的CTE测试设备和安装在CTE测试设备中的混凝土样品如图8-1所示。[align=center][img=测试设备测量混凝土的CTE,900,298]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/03/201903251806355253_264_3384_3.png!w900x298.jpg[/img][/align][color=#990000][/color][align=center][color=#990000]图8-1 在FHWA混凝土实验室使用的测试设备测量混凝土的CTE[/color][/align]  在进行膨胀(加热)和收缩(冷却)段期间的测量时,需要对测量进行调整以考虑温度变化对测试设备本身的影响,通过计算两个测试段中每度温度变化的样品长度变化,并除以样品长度得到混凝土的CTE。必要时重复测试过程,直到在膨胀段和收缩段测试的CTE值相差在每度每百万分之0.3之内。然后将混凝土的CTE计算值确定为获得的两个连续CTE值的平均值,一个来自测试的膨胀段,一个来自测试的收缩段。  美国陆军工程兵团有一个类似的测试方法来确定混凝土的CTE(美国陆军COE 1981),该测试方法CRD-C 39-81指出测试在5~60℃的温度范围内进行。工程兵团测试方法指出,当混凝土试样的长度变化仅在两个温度点之间进行测量时,应报告单个CTE值,但是当在一系列不同温度下进行长度变化测量时,应给出CTE与温度的关系曲线,并应说明不同温度区间的CTE计算值。[b][color=#990000]4. 力学-经验公路设计指南推荐的测定热膨胀系数[/color][/b]  对于1级设计:此级别需要输入最高精度且被认为适用于最重要项目。力学-经验路面设计指南(MEPDG)建议对混凝土样品进行实验室测试以确定CTE(AASHTO 2008)。  许多国家已开始使用其典型骨料来描述其典型的普通水泥混凝土混合物,并将这些CTE值存储在数据库中。他们将根据项目位置将这些值用作CTE输入。通过定义,这些值不是1级输入,但它们是比2级或3级输入更真实的输入。  对于2级设计:此级别被认为适用于常规、实际项目。MEPDG建议将混凝土CTE估算为骨料和水泥浆的CTE值的平均值,相对于它们在混合物中的体积比例。  对于3级设计:此级别是需要输入精度最低的级别。MEPDG允许使用典型的CTE值。要使用的值应该是要在项目中使用的骨料类型制作的混凝土的典型值。表 81提供了从“长期路面性能(LTPP)”项目中实验室对芯材测试获得的混凝土CTE范围,应该注意的是,这些值是基于来自美国和加拿大的骨料。根据矿物的不同,这些CTE值可能在不同地区有显著差异。  MEPDG(ARA-ERES 2004)基于未校正的LTPP CTE数据和其他来源(Mindess和Young 1981 Kosmatka等2002 Jahangirnejad等2008 )还提供了不同类型骨料典型混凝土CTE信息。[b][color=#990000]5. CTE如何影响MEPDG的性能预测[/color][/b]  MEPDG将CTE确定为混凝土材料关键响应计算所需的输入参数之一,混凝土的CTE值对路面开裂的预测具有显著影响,并且在较小程度上对MEPDG的连接断裂具有影响(Malella等人,2005)。这两种危害都在MEPDG对路面不平整度预测中起着作用,较高的CTE值对应于更大的路面开裂预测量、更大的连接断裂和更大的路面不平整度。[b][color=#990000]6. CTE测试和MEPDG危害模型[/color][/b]  JCP新的力学-经验路面设计指南(MEPDG)模型是使用LTPP数据库开发的,使用的LTPP数据参数之一是混凝土CTE。由于发现用于原始混凝土路面危害模型开发的混凝土CTE数据是错误的(Crawford等人2010),当时使用的是AASHTO TP 60-00(AASHTO 2005)测试方法,使用此方法导致CTE测量值偏高。对于用于校准CTE测试框架的304不锈钢校准样品,TP 60试验方法推荐值为17.3×10-6/℃,但根据ASTM E 228测定的304不锈钢试样的CTE为15.0×10-6/℃,使用这些错误的CTE数据对于混凝土而言造成实际使用的混凝土CTE相同比例的偏低。  用于校准CTE测试框架的不锈钢校准样品CTE测试方法已在新的AASHTO T 336标准方法(AASHTO 2011; Tanesi等人2010)中得到颁布,使用新的测试方法测定的CTE值低于使用TP 60-00测试方法测定的CTE值。LTPP标准数据版本24.0及更高版本中的CTE值已经过校正,以符合T 336测试方法,并且是表8-1中报告的方法。  截至2011年8月,混凝土路面危害模型已纳入最近发布的(2011年7月)DARWin-ME?软件(包含MEPDG版本1.1危害模型),此版本软件是基于使用TP 60-00测试方法确定的CTE值。因此,建议Darwin ME用户使用未经修正的CTE值,如AASHTO于2008年出版的“力学-经验路面设计指南:实践手册”(临时版)表11-5中所列数据,或使用根据TP 60-00测试方法确定的CTE数据。如果使用T 336标准确定可用的CTE数据,则应调整CTE值以与DARWin-ME一起使用,方法是将校准棒假定的CTE(17.3×10-6/℃)与ASTM E 228测量304不锈钢校准样品的CTE值之间的差值相加,差值约为1.5×10-6/℃。[b][color=#990000]7. 推荐[/color][/b]  MEPDG提供了量化混凝土CTE对JCP和CRCP预测性能影响的机会,MEPDG对JCP路面裂缝的预测对所输入的CTE敏感,在较小程度上,MEPDG对连接断裂的预测也是如此。这两种危害都在MEPDG对路面不平整度的预测中起着作用。  鉴于MEPDG的几个混凝土路面危害模型对混凝土CTE输入的敏感性,对于1级设计,应通过对具有相同骨料类型和混合设计以及应用在路面结构中的圆柱体样品进行测试来确定CTE(使用AASHTO T 336-11测试方法)。  对于3级设计,应使用表8-1中提供的数据。这些数据是对LTPP混凝土路面的数百个芯材进行实验室测试后获得的平均CTE值,也是几个来源报告中的混凝土CTE的典型中间值。  如上所述,重要的是如果使用DARWin-ME软件(包含MEPDG 1.1版危害模型),如果使用AASHTO T 336方法确定这些值,则应对CTE值进行调整,否则直接使用表8-1中的CTE值。  [b][color=#990000]8. 参考文献[/color][/b]  American Association of State Highway and Transportation Of?cials (AASHTO), “Standard Method of Test for Coef?cient of Thermal Expansion of Hydraulic Cement Concrete,” T 336-11, Washington, DC, 2011.   American Association of State Highway and Transportation Of?cials (AASHTO), Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide: A Manual of Practice, Interim Edition, Washington, DC, 2008, p. 120.   American Association of State Highway and Transportation Of?cials (AASHTO), “Standard Method of Test for Coef?cient of Thermal Expansion of Hydraulic Cement Concrete,” TP 60-00, Washington, DC, 2005.   ARA-ERES, Guide for Mechanistic-Empirical Design of New and Rehabilitated Pavement Structures, NCHRP Project 1-37a, Final Report, National Cooperative Highway Research Program, Transportation Research Board, Washington, DC, 2004.   Crawford, G., J. Gudimettla, and J. Tanesi, “Inter- laboratory Study on Measuring Coef?cient of Thermal Expansion of Concrete,” presented at the Annual Meeting of the Transportation Research Board, Washington, DC, January 2010.   Jahangirnejad, S., N. Buch, and A. Kravchenko, “A Laboratory Investigation of the Effects of Aggregate Geology and Sample Age on the Coef?cient of Thermal Expansion of Portland Cement Concrete,” presented at the Annual Meeting of the Transportation Research Board, Washington DC, January 2008.   Kosmatka, S. H., B. Kerkhoff, and W. C. Panerese, Design and Control of Concrete Mixtures, Engineering Bulletin EB001, 14th ed., Portland Cement Association, Skokie, IL, 2002.   Malella, J., A. Abbas, T. Harman, C. Rao, R. Liu, and M. I. Darter, “Measurement and Signi?cance of the Coef?cient of Thermal Expansion of Concrete in Rigid Pavement Design,” Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, No. 1919, 2005, pp. 38-46.   Mindess, S., and J. F. Young, Concrete, Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, NJ, 1981.   Powers, T. C., and T. L. Brownyard, “Studies of the Physical Properties of Hardened Cement Paste,” Proceedings of the American Concrete Institute, Vol. 43, 1947, p. 988.   Tanesi, J., G. L. Crawford, M. Nicolaescu, R. Meininger, and J. M. Gudimettla et al., “New AASHTO T336-09 Coef?cient of Thermal Expansion Test Method: How Will It Affect You?” in Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, No. 2164, pp. 52-57, 2010.   U.S. Army Corps of Engineers, “Test Method for Coef?cient of Linear Thermal Expansion of Concrete,” CRD-C 39-81, issued 1 June 1981.  Yeon, J. H., S. Choi, and M. C. Won. “Effect of Relative Humidity on Coef?cient of Thermal Expansion of Hardened Cement Paste and Concrete,” Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, No. 2113, 2009, pp. 83-91.[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

  • 美国重大事故——美国混凝土热膨胀系数测试方法重大错误的验证和分析

    [color=#cc0000]摘要:针对路面混凝土热膨胀系数(CTE)测试,国内外普遍使用的测试方法AASHTO TP60因被发现由重大错误,后经过重大修改并由AASHTO T336所替代。本文将回顾发现AASHTO TP60中重大错误的整个过程,指出在制订TP60测试方法过程中存在的问题,提醒国内混凝土CTE测试机构和相关单位及时更改测试方法和相关设计数据,并对新的AASHTO T336测试方法提出进一步完善的建议,并为今后高温和低温环境下的混凝土热膨胀系数测试提供借鉴。[/color][color=#cc0000][/color][color=#cc0000]关键词:热膨胀系数,混凝土,路面混凝土设计,测试方法[/color][color=#cc0000][/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][color=#cc0000][b]1. 引言[/b][/color]  随着我国基础建设的飞速发展,越来越多的公路路面采用了水泥混凝土,这主要是因为水泥混凝土具有高强度和高稳定性等优点,但路面板边缘过早破坏、面板开裂、横缝错台等危害一直困扰着道路工程界。大量研究发现混凝土的热膨胀系数(CTE)是影响路面水平裂缝以及其它危害发生的主要原因,CTE越大,路面越容易出现开裂和疲劳破坏。在近些几年中对CTE测试的兴趣显著增加,因为它被认为是用于混凝土路面设计最重要的输入参数之一。  有多种测试方法可用于测定混凝土的CTE,文献做了详细的综述介绍。纵观各种混凝土CTE测试方法,最广泛使用的是AASHTO TP60,它是所有混凝土CTE测试的基础,AASHTO TP60测试方法广泛使用的另外一个原因是其测量装置也可以被其它测试方法使用。  TP60的测量原理非常简单,它测量垂直放置在金属框架内的饱和混凝土样品的长度变化,该金属框架受特定温度变化的影响。控温水浴用于改变测试方法规定的温度范围,通过测量已知CTE的校准样品长度变化来消除框架的变形影响。  对于任何材料性能测试方法和测量装置的测量准确性考核和评价,一般都采用以下几种方式:  (1)测试可计量溯源的标准参考材料,测试结果与标准值比较;  (2)测试经更高等级测试设备验证过的参考材料,测试结果与参考值比较;  (3)多个实验室不同测试设备之间的比对测试。  美国联邦公路管理局(FHWA)的Turner-Fairbank高速公路研究中心(TFHRC)为了评估AASHTO TP60测试方法的准确性,采用了上述第二种方式,选择了几种参考材料并经第三方实验室采用更高等级的测试设备对参考材料CTE进行测量。在此评价过程中发现了使用了近十多年之久的AASHTO TP60存在着重大错误,并及时做出了修改,从而推出了新的测试方法AASHTO T336,但以往错误所带来的影响和后果非常严重,造成大面积的数据库和设计软件的修改等。  本文将回顾发现混凝土CTE测试方法AASHTO TP60中重大错误的整个过程,指出在制订TP60测试方法过程中存在的问题,提醒国内混凝土CTE测试机构和相关单位及时更改测试方法和相关设计数据,并对新的AASHTO T336测试方法提出进一步完善的建议,并为今后高温和低温环境下的混凝土热膨胀系数测试提供借鉴。[b][color=#cc0000]2. 参考材料[/color][/b]  为了评估AASHTO TP60测试方法和相应测试设备测量精度和测量重复性,以及实验室间的比对测试,美国联邦公路管理局(FHWA)的Turner-Fairbank高速公路研究中心(TFHRC)准备了三种参考材料,这三种参考材料的CTE值范围基本都在TFHRC先前测试过的混凝土样品范围内。三种参考材料如下:  (1)氧化铝陶瓷:根据文献其CTE为5.5×10-6/℃。这种氧化铝陶瓷一种多孔陶瓷,在测试之前需要饱和。  (2)钛合金(Ti-6Al-4V):根据文献其CTE为9.2×10-6/℃。  (3)410不锈钢:根据文献其CTE为10.5×10-6/℃。[b][color=#cc0000]3. 参考材料热膨胀系数测试[/color][/b]  美国TFHRC首先使用自己实验室的两台不同的混凝土热膨胀系数测试设备,按照TP60方法对上述三种参考材料进行了测试,测试结果如表3-1所示。[align=center][color=#cc0000]表3-1 参考材料文献值和不同测试方法(AASHTO TP60和ASTM E228)结果[/color][/align][align=center][img=,600,324]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/03/201903292225403071_943_3384_3.png!w900x487.jpg[/img][/align]  从表3-1可以看出,针对氧化铝陶瓷、钛合金和410不锈钢三种参考材料,采用AASHTO TP60测试方法测量得到的CTE值与文献报道值并不一致,它们普遍比文献值高约1×10-6/℃。  当发现测量值与文献值之间存在较大差异后,TFHRC首先认为造成这种差异的可能原因是氧化铝素瓷、钛合金和410不锈钢这些参考材料与文献报道的材料并不完全相同,或者在测试期间位移探测器(LVDT)受温度或湿气(或两者)变化的影响。[b][color=#cc0000]4. 第三方实验室测试[/color][/b]  上述三种参考材料测试结果与文献值的较大差异使得TFHRC决定选择独立的第三方实验室对CTE测试进行验证,参考样品被送到专门从事航天工业金属CTE测试的实验室进行了测试,测试按照ASTM E228测试方法(顶杆法)的修改版进行,以适应高度180mm、直径80mm或100mm样品和TP60中相同的温度范围10~50℃。除了发送新获得的参考材料外,用于校准FHWA手动测量装置和两台商业测量装置的几个304不锈钢校准样品也被送到此第三方实验室进行测试验证。  在ASTM E228测试方法中,顶杆法热膨胀仪用于测量线性热膨胀。测量样品和已知标准参考材料之间作为温度函数的膨胀差异,样品的膨胀是根据这种膨胀差异和标准膨胀来计算的。  表3-1显示了CTE文献值和TFHRC及第三方独立实验室获得的测量结果。可以看出,按照TP60在TFHRC获得的CTE结果远高于按照ASTM E228在第三方实验室的测量结果。按照TP60规定,三种304不锈钢校准样品(SS743、M1和M2)设定的热膨胀系数都为17.3×10-6/℃,所以采用TP60方法测试得到的CTE结果也都为17.3×10-6/℃。  从表3-1可以看出,根据TP60获得的结果远高于根据ASTM E228获得的结果。此外,除了304不锈钢校准样品外,第三方实验室报告的结果与文献值基本一致。而对于所有304不锈钢校准样品,第三方实验室报告的CTE测试结果都要明显低于17.3×10-6/℃。[b][color=#cc0000]5. 对比分析[/color][/b]  通过上述第三方实验室的对比测量,TFHRC终于认识到出现TP60测试结果较高的原因是:304不锈钢校准样品的CTE值可能在测试温度范围内设定(或选择)的并不正确。当发现这个灾难性的可能原因后,TFHRC感觉到了事态的严重性,这是因为无论是定制装置还是商用测量装置,所有执行AASHTO TP60和类似测试方法的实验室所使用的304不锈钢校准样品CTE值均为17.3×10-6/℃,如果发生错误则会带来大范围的影响。  根据TP60,如果用作校正系数所输入的304不锈钢校准样品CTE值不正确,则所测试材料的CTE值也不正确。作为验证,TFHRC使用了第三方CTE测试结果15.8×10-6/℃作为304不锈钢校准样品的CTE作为新的校正因子。使用新的校正因子,TFHRC重新计算了表3-1中报告的CTE,如表5-1所示。[align=center][color=#cc0000]表5-1 第三方实验室和TFHRC的CTE测量值比较,假设校准样品有两个CTE值[/color][/align][align=center][color=#cc0000][img=,600,192]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/03/201903292227254161_5379_3384_3.png!w900x289.jpg[/img][/color][/align]  从表5-1可以看出,当使用TP60建议的304不锈钢CTE默认值来计算校正系数时,氧化铝陶瓷、钛合金和410不锈钢的CTE高于预期,但是当使用由第三方实验室测量确定的304不锈钢CTE值计算校正系数时,获得的氧化铝陶瓷、钛合金和410不锈钢的CTE更接近预期值,与预期值的差异并不是由于温度或湿度变化对LVDT读数的影响。相反,这种较大差异主要是由于使用304不锈钢校准样品的不适当CTE值作为输入来计算校正因子,从而导致测量参考材料CTE的错误。[b][color=#cc0000]6. 第三方实验室再次测试[/color][/b]  为了进一步确认304不锈钢校准样品的CTE,TFHRC将校准样品送到另一家第三方独立实验室进行测试。由于发现此实验室虽然可以采用ASTM E228进行CTE 测量,但无法对高180mm、直径80mm或100mm的样品进行测量,因此送到此第二家第三方实验室的较小尺寸样品是将先前发送到第一家第三方实验室的样品进行了切短,切短后的样品尺寸约为51×51×6mm。该实验室在比以前实验室更宽的温度范围内(-40~300℃)测量了304不锈钢校准样品的CTE,结果如表6-1所示。[align=center][color=#cc0000]表6-1 两家第三方实验室的CTE测试结果比较(测试方法ASTM E228)[/color][/align][align=center][img=,600,192]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/03/201903292229073780_4938_3384_3.png!w900x289.jpg[/img][/align]  表6-1清楚地显示,从第二个独立实验室收到的结果与从第一个独立实验室获得的结果一致,观察到的微小差异可归因于可接受的测试系统误差。表6-1中显示的CTE测试结果表示在与TP60相同温度范围内的CTE值,并不包括第2个独立实验室使用的全温度范围。  图6-1显示了第二家独立实验室在测试期间使用的整个温度范围内的平均CTE。从中可以看出,CTE值随温度而变化在-40~300℃温度范围内呈现最稳定CTE的材料是钛合金。同样清楚的是,在300℃左右,304不锈钢样品的CTE试验结果接近17.3×10-6/℃的文献报道。[align=center][img=,600,354]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/03/201903292229413984_686_3384_3.png!w848x501.jpg[/img][/align][color=#cc0000][/color][align=center][color=#cc0000]图6-1 在宽温度范围内的平均CTE(参考温度为20℃)[/color][/align]  通过这次第二家第三方实验室的测试,进一步验证了TP60方法中存在的问题,从而推进了新型测试方法的建立。[b][color=#cc0000]7. AASHTO新旧标准之间的区别[/color][/b]  AASHTO TP60标准方法在2000年颁布,2009年发现了TP60存在重大问题,2010年在AASHTO TP60基础上颁布了新标准AASHTO T336。TP60方法与T336新方法的主要区别如下:  (1)第三方测试:虽然TP60在非强制性附录中指出304不锈钢的CTE为17.3×10-6/℃,但T336要求任何校准样品的CTE应由拥有ISO 9001或同等认证的实验室来确定。  (2)校准样品的CTE测定:CTE必须由第三方实验室测定,测试方法应采用ASTM E228或ASTM E289。此外,第三方实验室的CTE测定必须在与T336相同的温度范围内进行,即10~50℃。  (3)CTE证书:校准样品必须具有第三方实验室颁发的证书,包括所测样品品的批号。CTE必须在相同的样品上或同一批次的样品上测定,因为材料的CTE可能会随批次发现变化。  (4)力学经验路面设计指南(MEPDG)警示说明:在1.0版MEPDG软件中,模型的校准采用的是长效路面性能(LTPP)数据库中的CTE值,而这些CTE值则由TP60方法测试获得。由于根据TP60和T336获得的校准样品CTE值之间由很大差异,因此根据T336获得的CTE不应用作1.0版MEPDG软件的输入,以防止路面厚度的低估。[color=#cc0000][b]8. AASHTO新旧标准更替所带来的影响[/b]8.1. 对路面性能数据库的影响[/color]  目前的长效路面性能(LTPP)数据库中的CTE值是整个美国在10年期间对来自道路的数千个样芯采用TP60方法进行广泛测试的结果。在所测试的温度范围内如果假定校准样品的CTE不正确,那么LTPP数据库中的所有CTE值都高于预期温度范围内的实际CTE值,需要全部进行相应调整。  由于发现了校准样品的CTE差异,美国联邦公路管理局(FHWA)的Turner-Fairbank高速公路研究中心(TFHRC)已经努力反算所有测试结果,用特定的CTE值代替17.3×10-6/℃用于每台热膨胀测试设备的校准样品。[color=#cc0000]8.2. 对力学经验路面设计指南的影响[/color]  美国一致将CTE确定为力学经验路面设计指南(MEPDG)中用于设计混凝土路面最重要输入或分类为极其敏感的输入参数,混凝土的CTE决定了影响整个路面设计的路面卷曲应力、贴合移动和荷载传递效率的大小。在连续钢筋混凝土路面中,CTE决定了裂缝间距和裂缝宽度,这些会影响裂缝荷载传递效率并影响最终冲孔。  由于MEPDG中的各种不同模型使用的都是来自LTPP数据库的CTE数据,因此需要根据校正数据调整这些模型(使用校准样品的正确CTE)。由于MEPDG软件中的当前模型是基于LTPP数据库中错误的较高CTE值,因此无论是通过模型的全局重新校准还是通过局部校准过程,只有在模型重新校准后,才能使用正确的较低CTE值。如果没有解决这个问题,它可能会对预测的设计厚度产生负面影响。[color=#cc0000]8.3. 其他影响[/color]  许多机构已经开始在MEPDG实施之前表征其典型混合物的材料特性,存储在这些数据库中的CTE值仍然有效。但是,这些CTE记录值需要根据校准样品的假定CTE值和根据ASTM E228获得的CTE值的差异进行调整。如上所述,这些经过调整的CTE值仅在模型重新校准后才能用于MEPDG软件的设计。  美国一些州已经开发了基于MEPDG和CTE的典型路面设计和设计表。在这种情况下,一旦重新校准MEPDG,应根据需要对表格进行验证和更改。[b][color=#cc0000]9. AASHTO T336的改进[/color][/b]  2010年颁布的AASHTO T336已经实施了将近十年,尽管AASHTO T336在这些年的实施中已经取得了很大成就,但基于广泛的测试应和研究经验,还是需要进一步的改进和完善。美国联邦公路管理局(FHWA)的Turner-Fairbank高速公路研究中心(TFHRC)对改进给出了如下建议:  (1)校正因子:T336已经提出了确定校正因子的程序,然而它是测试方法中的非强制性附录内容。由于必须确定校正因子,因此应将其移至标准文本中进行强制性执行。此外,在当前的T336中,没有提供关于校准样品的讨论。为了获得准确结果,建议校准样品的长度与待测混凝土样品长度相差在2mm范围内。校准样品的直径应该是合适的直径,以牢固地放在框架的支撑按钮上。  (2)解决水位问题:当受控温度水浴中的水位影响CTE时,尤其是在测试期间水位发生变化或者在混凝土测试期间水位与校准期间的水位不同时。这是因为当水位改变时,框架和浸没或暴露于环境空气的LVDT轴的长度将改变。因此,根据TFHRC研究,水位偏离上次校准水位以下不应超过13mm。  (3)设备验证。使用LVDT与水接触并在高温下,电子设备会受到影响。为了验证LVDT和整个设备操作的正常运行,建议每月通过测试已知CTE的参考样品(校准样品除外)来验证设置。参考样品的CTE值应至少为5×10-6/℃,与校准样品的CTE值不同。它将确保读数始终良好,因为能很容易的发现任何差异。  建议参考样品应由非腐蚀、非氧化、无孔和非磁性的材料组成,此外,在10~50℃温度范围内,其导热系数应接近混凝土的导热系数。与校准样品的CTE相同,参考材料的CTE应由独立的实验室测定。在研究中发现钛合金(Ti-6Al-4V)是比较合适的材料,如图61所示,其CTE值在整个温度范围内始终比较稳定,变化幅度小。  验证后,如果发现参考样品CTE与认证值相差超过0.3×10-6/℃,则应采用T336中描述的程序再次确定修正系数。  (1)LVDT的校准:目前的T336需要一个千分尺来校准LVDT。然而,它没有提供任何校准指导,也没有提供校准频率。每6个月进行一次校准就足够了。  (2)样品末端条件:混凝土样品的末端条件可能是某些试验误差的来源。T336应提供有关最低要求的指导。建议采用AASHTO T 22-07对抗压强度样品的相同要求。  (3)待测样品数量。不应根据单个测试结果确定混合物的CTE,应提供有关待测样品数量的指导。据推测,至少要测试两个样品并报告平均值,以表征混合物。[b][color=#cc0000]10. 分析和建议[/color][/b]  通过上述路面混凝土热膨胀系数(CTE)测试中测试方法AASHTO TP60重大问题发现和新测试方法AASHTO T336制订的全过程回顾,我们从以下几方面做出了分析,并给出相应的建议:  (1)采用参考样品(或标准参考材料)对测试方法和测试设备进行考核甚至定期自校、多个实验室之间的比对测试,以及多种测试方法之间的比对测试等,这些都是材料物理性能测试工作中标准测试方法制订和实施的必要手段和过程,是保障测试准确性和稳定性的重要措施,在以往热膨胀系数标准测试方法(如ASTM E228等)的制订和实施过程中,都是按照以上过程进行实施。令人费劲的是美国在AASHTO TP60测试方法的制订和实施过程中明显缺少这些重要环节,此测试方法的制订和推广应用非常不严谨甚至不严肃,否则也不会发生AASHTO TP60在颁布十多年后才发现存在严重缺陷的重大问题。  (2)尽管AASHTO T336针对校准样品规定要在有资质的第三方实验室采用ASTM E228或ASTM E289在10~50℃范围内进行CTE测试,并没有规定样品的尺寸大小、控温精度和温度变化形式等细节,而这些细节同样会在ASTM E228或ASTM E289的测试过程中带来较大误差。如一些采用ASTM E228方法的热膨胀仪,测温热电偶为热电偶,那么在10~50℃范围内仅热电偶带来的温度测量误差就会达到10%。另外在样品温度变化形式上,采用台阶式还是线性形式的升降温方式,也会给CTE测量带来很大不同,如果采用线性升降温形式,往往会使样品内外存在温度梯度,而台阶式升降温形式则会使得样品在恒温阶段达到整体温度均匀。  (3)尽管AASHTO T336在校准样品的CTE值准确性上得到了改进,纠正了AASHTO TP60中校准样品CTE值的错误,但CTE测试的装置并没有丝毫改变,测量装置还是基于校准样品来保证测量的准确性,整体设计思路并没有变。而从CTE测试的基本原理出发,几乎所有目前比较常用的CTE标准测试方法,除了采用校准样品(基线扣除法)来保证测量准确性之外,更有效的手段是降低测量装置自身热变形对样品CTE测量的影响,如ASTM E228顶杆法中采用热膨胀系数较低的石英(约0.53×10-6/℃),或热膨胀系数更低的钛石英(0.06×10-6/℃)来作为样品支架。但在AASHTO T336方法中,还在沿用AASHTO TP60方法使用金属杆做样品固定支架,有些混凝土热膨胀仪已经做了改进,采用CTE约为1×10-6/℃的殷钢做样品固定支架。采用较大CTE的金属杆做样品固定支架,因为测试温度范围比较小,基本上能满足目前路面混凝土CTE的测试需求。但对于高温和低温环境下使用的混凝土CTE测试,再采用金属杆做样品固定支架则明显会带来巨大误差。因此,今后AASHTO T336方法的改进,首先要考虑样品固定支架采用膨胀系数低的材料。  (4)无论是AASHTO TP60,还是AASHTO T336方法,混凝土样品CTE的测试温度范围都在10~50℃。在这样接近室温的条件下,样品和水浴的温度变化似乎对位移探测器的影响并不大,在上述两种方法中也没对位移探测器的热防护做出规定。但在高温和低温环境条件下,位移探测器的热防护问题则显着尤为凸出,样品温度的大范围变化势必会给固定位移探测器的机械结构带来热变形。同样,基于更严谨和更准确的目的,建议在AASHTO T336增加上对位移探测器的热防护,尽可能减少长时间50℃水浴温度对位移探测器固定装置的影响。[b][color=#cc0000]11. 参考文献[/color][/b]  (1)李清海, 姚燕, 孙蓓. 水泥基材料热膨胀性能测试方法发展现状. 新型建筑材料, 2007, 34(6):10-12.  (2)黄杰, 吴胜兴, 沈德建. 水泥基材料早期热膨胀系数试验系统现状研究. 结构工程师, 2010, 26(4):160-166.  (3)Tanesi J, Crawford G L, Nicolaescu M, et al. New AASHTO T336-09 Coefficient of Thermal Expansion Test Method: How Will It Affect You?. Transportation Research Record, 2010, 2164(1): 52-57.[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

  • 热膨胀仪(干涉计法)

    关于有关顶杆热膨胀仪的几个问题作者美国安特公司的王恒博士1.如果想达到更高的准确度,应该用非接触干涉膨胀仪。干涉膨胀仪的优点是,光学非接触、绝对测量、测量准确度高。但造价昂贵、仪器结构及操作都很复杂、温度不容易超过1000℃,对样品形状及表面要求苛刻,不适用于材料的烧结过程的研究。一般,为建立一级热膨胀标准的权威机构采用非接触干涉膨胀仪为主要手段。请注意一下,干涉计本身的测长很准,但组装在膨胀仪上后,因为与样品有关的热系统的关系,对于样品的随温度变化的真正伸长量的测量准确度会随温度升高而下降。比如在日本计量所作的双路差频干涉计和在美国西海岸的Precision Mesurement and Instrument Corp作的迈可耳逊干涉计,其本身的位移变化量可测到1nm到3nm左右,但用在热膨胀测量应用上,因热系统的各部份的热变形等原因,“零点漂移”在几百度时就达到了30至50nm,属于随机误差,不能修正的。请见国际热物理杂志Internation1 J. Thermophys. Vo1 23, No.2,2002年3月的文章“Development of a Laser Interferometric Dilatometer for Measurment of Thermal Expansion of Solid in Temperature range 300 to 1300K”d在的549页关于干涉仪的零漂的3.2节中的图4中,在300 to 1300K的温度范围内的零漂达到了50nm。这是不能修正的,必须考虑在误差分析内。因此,对于干涉法热膨胀仪来讲,伸长量的测量准确度受系统的热稳定性影响而不能达到干涉计本身的测长准确度的。商品化的干涉膨胀仪的最高温度是700℃。2.作为最传统的热膨胀仪的测量手段的顶杆法热膨胀仪的优点是,使用容易、结构简单适用各种形状的样品等。缺点是,属于接触、相对测量方法,需要用标准样品对系统定标,测长准确度低,但可达到很高温度,适用于材料的烧结过程的研究。顶杆法热膨胀仪结构特点是,用比样品长几倍的顶杆与试样接触,把试样的长度变化传递给加热炉外的与其接触的位移传感器。这样,在顶杆上存在从高温(试样)到室温(位移传感器)的温度变化,整体的热稳定性或者说“热环境”与干涉膨胀仪的情况比,就“差”了更多,温度超高越严重,这是自然引起而不可避免的。这是不能用标准样品的定标来完全消除的。这将导致位移传感器读数的波动,在有些情况下,甚至导致测量结果的突变。在文章“Examination of Thermal Expansion Uniformity of Glassy Carbon as a Candidate Standard Reference Material For Thermal Expansion Measurements”中的第94页第一段,指出对于玻璃碳材料的测量,第一次的测量结果不可靠而必须取消,在高温段和低温段的数据也要取消。即使顶杆法热膨胀仪的位移传感器本身测量准确度能达到了0.1微米以下,对试样的热膨胀量引起的真正伸长量测量准确度也很难说达到0.1微米。日本计量所曾把一个双路差频干涉计组装到一台顶杆法热膨胀仪的位移测量的头部作过实验,表明了这一点。当时的课题是考核顶杆法热膨胀仪的特性。就好比是用微伏电压表接一般的热电偶测温,尽管电压表可以读到微伏,但在毫伏读数以下对测温已没有任何意义了。3.LVDV本身的测量位移量的准确度达不到nm量级(1)目前最好螺旋测微仪的准确度是±1微米。Nech用于标定LVDT的是螺旋测微仪,所有的被定标的仪器的测量准确度不可能超过用于定标的仪器的测量准确度,所以即使用最好的螺旋测微仪定标,其热膨胀仪的LVDT也不可能得到优于1微米的准确度。离开准确度,来谈灵敏度是没有实际意义的。在日本计量所考核Netzsch的DIL402时,为了修正LVDT的读数,正是基于这个道理,用双路差频干涉计而不用螺旋测微仪。(2)LVDT的线性度用双路差频干涉计对Netzsch 的DIL402的LVDT的考察的结果表明,当位移量为105.23微米时,LVDV的读数与干涉计的读数的偏差达到0.69微米。因此,线性度实际上为0.66%之大,已排出了热效应的影响。而在NETZSCH的所有产品中,并没有对线性度进行修正的。这也说明了所谓nm量级读数的不正确性,是没有意义的。(3)在TN105中提到的其它因素,如对电压、温度、处理电路等极其敏感,易引起漂移,等等,其nm量级的读数在噪声之中。需要经常进行定标等。4.采用数字位移传感器在顶杆热膨胀仪上,比LVDV有很多的优点,请见TN105数字位移传感器的0.5微米的测长分辨率(也可以说准确度),对于顶杆热膨胀仪来讲,具有实际的意义,完全满足顶杆热膨胀仪的各种应用场合。5.对于低膨胀(如10-7/K)量级的材料在有限的温度范围内(如几十度)内的热膨胀的高精度的测量,顶杆热膨胀仪不适用,应采用非接触绝对的干涉热膨胀仪,并用阶梯等温的加热方式。我们接到过超低膨胀(如10-7/K)的材料在有限的温度范围内的高精度的测量的课题,比如说,一组10-7/K的量级的玻璃,要求分辨出不同成份、工艺下对热膨胀的影响。曾用Netzsch的DIL402和双路差频干涉膨胀仪进行了研究,同时也对DIL402的测量误差进行分析。结果表明,干涉膨胀仪能在10℃的温度间隔内,分辨到1.5X10-8/K,这里的分辨指的是在可能 的最大测量误差范围(或者说是极限误差,3σ程度)外。如果最大测量误差大于1.5X10-8/K,就不能说分辨到1.5X10-8/K。而DIL402的结果(加热范围为300℃,已得到足够的膨胀量),对于所有的材料都没有给出意义的分辨,因所测的各种材料的热膨胀率都在其测量误差范围内,即在12X10-8/K(最大误差,3σ)的误差带内。作为这一课题的附带结果再次表明,Netzsch关于达到1.25nm/digit的测长sensitivity的声称是没有实际意义的。如果有意义的话,已达到了干涉热膨胀仪的测长精度,而为什么实际的测量误差却是干涉热膨胀仪的测量误差的10倍?!有任何问题,欢迎随时交流。

  • 热膨胀仪(干涉计法)

    关于有关顶杆热膨胀仪的几个问题作者美国安特公司的王恒博士1.如果想达到更高的准确度,应该用非接触干涉膨胀仪。干涉膨胀仪的优点是,光学非接触、绝对测量、测量准确度高。但造价昂贵、仪器结构及操作都很复杂、温度不容易超过1000℃,对样品形状及表面要求苛刻,不适用于材料的烧结过程的研究。一般,为建立一级热膨胀标准的权威机构采用非接触干涉膨胀仪为主要手段。请注意一下,干涉计本身的测长很准,但组装在膨胀仪上后,因为与样品有关的热系统的关系,对于样品的随温度变化的真正伸长量的测量准确度会随温度升高而下降。比如在日本计量所作的双路差频干涉计和在美国西海岸的Precision Mesurement and Instrument Corp作的迈可耳逊干涉计,其本身的位移变化量可测到1nm到3nm左右,但用在热膨胀测量应用上,因热系统的各部份的热变形等原因,“零点漂移”在几百度时就达到了30至50nm,属于随机误差,不能修正的。请见国际热物理杂志Internation1 J. Thermophys. Vo1 23, No.2,2002年3月的文章“Development of a Laser Interferometric Dilatometer for Measurment of Thermal Expansion of Solid in Temperature range 300 to 1300K”d在的549页关于干涉仪的零漂的3.2节中的图4中,在300 to 1300K的温度范围内的零漂达到了50nm。这是不能修正的,必须考虑在误差分析内。因此,对于干涉法热膨胀仪来讲,伸长量的测量准确度受系统的热稳定性影响而不能达到干涉计本身的测长准确度的。商品化的干涉膨胀仪的最高温度是700℃。2.作为最传统的热膨胀仪的测量手段的顶杆法热膨胀仪的优点是,使用容易、结构简单适用各种形状的样品等。缺点是,属于接触、相对测量方法,需要用标准样品对系统定标,测长准确度低,但可达到很高温度,适用于材料的烧结过程的研究。顶杆法热膨胀仪结构特点是,用比样品长几倍的顶杆与试样接触,把试样的长度变化传递给加热炉外的与其接触的位移传感器。这样,在顶杆上存在从高温(试样)到室温(位移传感器)的温度变化,整体的热稳定性或者说“热环境”与干涉膨胀仪的情况比,就“差”了更多,温度超高越严重,这是自然引起而不可避免的。这是不能用标准样品的定标来完全消除的。这将导致位移传感器读数的波动,在有些情况下,甚至导致测量结果的突变。在文章“Examination of Thermal Expansion Uniformity of Glassy Carbon as a Candidate Standard Reference Material For Thermal Expansion Measurements”中的第94页第一段,指出对于玻璃碳材料的测量,第一次的测量结果不可靠而必须取消,在高温段和低温段的数据也要取消。即使顶杆法热膨胀仪的位移传感器本身测量准确度能达到了0.1微米以下,对试样的热膨胀量引起的真正伸长量测量准确度也很难说达到0.1微米。日本计量所曾把一个双路差频干涉计组装到一台顶杆法热膨胀仪的位移测量的头部作过实验,表明了这一点。当时的课题是考核顶杆法热膨胀仪的特性。就好比是用微伏电压表接一般的热电偶测温,尽管电压表可以读到微伏,但在毫伏读数以下对测温已没有任何意义了。3.LVDV本身的测量位移量的准确度达不到nm量级(1)目前最好螺旋测微仪的准确度是±1微米。Netzsch用于标定LVDT的是螺旋测微仪,所有的被定标的仪器的测量准确度不可能超过用于定标的仪器的测量准确度,所以即使用最好的螺旋测微仪定标,其热膨胀仪的LVDT也不可能得到优于1微米的准确度。离开准确度,来谈灵敏度是没有实际意义的。在日本计量所考核Netzsch的DIL402时,为了修正LVDT的读数,正是基于这个道理,用双路差频干涉计而不用螺旋测微仪。(2)LVDT的线性度用双路差频干涉计对Netzsch 的DIL402的LVDT的考察的结果表明,当位移量为105.23微米时,LVDV的读数与干涉计的读数的偏差达到0.69微米。因此,线性度实际上为0.66%之大,已排出了热效应的影响。而在NETZSCH的所有产品中,并没有对线性度进行修正的。这也说明了所谓nm量级读数的不正确性,是没有意义的。(3)在TN105中提到的其它因素,如对电压、温度、处理电路等极其敏感,易引起漂移,等等,其nm量级的读数在噪声之中。需要经常进行定标等。4.采用数字位移传感器在顶杆热膨胀仪上,比LVDV有很多的优点,请见TN105数字位移传感器的0.5微米的测长分辨率(也可以说准确度),对于顶杆热膨胀仪来讲,具有实际的意义,完全满足顶杆热膨胀仪的各种应用场合。5.对于低膨胀(如10-7/K)量级的材料在有限的温度范围内(如几十度)内的热膨胀的高精度的测量,顶杆热膨胀仪不适用,应采用非接触绝对的干涉热膨胀仪,并用阶梯等温的加热方式。我们接到过超低膨胀(如10-7/K)的材料在有限的温度范围内的高精度的测量的课题,比如说,一组10-7/K的量级的玻璃,要求分辨出不同成份、工艺下对热膨胀的影响。曾用Netzsch的DIL402和双路差频干涉膨胀仪进行了研究,同时也对DIL402的测量误差进行分析。结果表明,干涉膨胀仪能在10℃的温度间隔内,分辨到1.5X10-8/K,这里的分辨指的是在可能 的最大测量误差范围(或者说是极限误差,3σ程度)外。如果最大测量误差大于1.5X10-8/K,就不能说分辨到1.5X10-8/K。而DIL402的结果(加热范围为300℃,已得到足够的膨胀量),对于所有的材料都没有给出意义的分辨,因所测的各种材料的热膨胀率都在其测量误差范围内,即在12X10-8/K(最大误差,3σ)的误差带内。作为这一课题的附带结果再次表明,Netzsch关于达到1.25nm/digit的测长sensitivity的声称是没有实际意义的。如果有意义的话,已达到了干涉热膨胀仪的测长精度,而为什么实际的测量误差却是干涉热膨胀仪的测量误差的10倍?!有任何问题,欢迎随时交流。

  • 热膨胀仪(干涉计法)

    关于有关顶杆热膨胀仪的几个问题作者美国安特公司的王恒博士1.如果想达到更高的准确度,应该用非接触干涉膨胀仪。干涉膨胀仪的优点是,光学非接触、绝对测量、测量准确度高。但造价昂贵、仪器结构及操作都很复杂、温度不容易超过1000℃,对样品形状及表面要求苛刻,不适用于材料的烧结过程的研究。一般,为建立一级热膨胀标准的权威机构采用非接触干涉膨胀仪为主要手段。请注意一下,干涉计本身的测长很准,但组装在膨胀仪上后,因为与样品有关的热系统的关系,对于样品的随温度变化的真正伸长量的测量准确度会随温度升高而下降。比如在日本计量所作的双路差频干涉计和在美国西海岸的Precision Mesurement and Instrument Corp作的迈可耳逊干涉计,其本身的位移变化量可测到1nm到3nm左右,但用在热膨胀测量应用上,因热系统的各部份的热变形等原因,“零点漂移”在几百度时就达到了30至50nm,属于随机误差,不能修正的。请见国际热物理杂志Internation1 J. Thermophys. Vo1 23, No.2,2002年3月的文章“Development of a Laser Interferometric Dilatometer for Measurment of Thermal Expansion of Solid in Temperature range 300 to 1300K”d在的549页关于干涉仪的零漂的3.2节中的图4中,在300 to 1300K的温度范围内的零漂达到了50nm。这是不能修正的,必须考虑在误差分析内。因此,对于干涉法热膨胀仪来讲,伸长量的测量准确度受系统的热稳定性影响而不能达到干涉计本身的测长准确度的。商品化的干涉膨胀仪的最高温度是700℃。2.作为最传统的热膨胀仪的测量手段的顶杆法热膨胀仪的优点是,使用容易、结构简单适用各种形状的样品等。缺点是,属于接触、相对测量方法,需要用标准样品对系统定标,测长准确度低,但可达到很高温度,适用于材料的烧结过程的研究。顶杆法热膨胀仪结构特点是,用比样品长几倍的顶杆与试样接触,把试样的长度变化传递给加热炉外的与其接触的位移传感器。这样,在顶杆上存在从高温(试样)到室温(位移传感器)的温度变化,整体的热稳定性或者说“热环境”与干涉膨胀仪的情况比,就“差”了更多,温度超高越严重,这是自然引起而不可避免的。这是不能用标准样品的定标来完全消除的。这将导致位移传感器读数的波动,在有些情况下,甚至导致测量结果的突变。在文章“Examination of Thermal Expansion Uniformity of Glassy Carbon as a Candidate Standard Reference Material For Thermal Expansion Measurements”中的第94页第一段,指出对于玻璃碳材料的测量,第一次的测量结果不可靠而必须取消,在高温段和低温段的数据也要取消。即使顶杆法热膨胀仪的位移传感器本身测量准确度能达到了0.1微米以下,对试样的热膨胀量引起的真正伸长量测量准确度也很难说达到0.1微米。日本计量所曾把一个双路差频干涉计组装到一台顶杆法热膨胀仪的位移测量的头部作过实验,表明了这一点。当时的课题是考核顶杆法热膨胀仪的特性。就好比是用微伏电压表接一般的热电偶测温,尽管电压表可以读到微伏,但在毫伏读数以下对测温已没有任何意义了。3.LVDV本身的测量位移量的准确度达不到nm量级(1)目前最好螺旋测微仪的准确度是±1微米。Netzsch用于标定LVDT的是螺旋测微仪,所有的被定标的仪器的测量准确度不可能超过用于定标的仪器的测量准确度,所以即使用最好的螺旋测微仪定标,其热膨胀仪的LVDT也不可能得到优于1微米的准确度。离开准确度,来谈灵敏度是没有实际意义的。在日本计量所考核Netzsch的DIL402时,为了修正LVDT的读数,正是基于这个道理,用双路差频干涉计而不用螺旋测微仪。(2)LVDT的线性度用双路差频干涉计对Netzsch 的DIL402的LVDT的考察的结果表明,当位移量为105.23微米时,LVDV的读数与干涉计的读数的偏差达到0.69微米。因此,线性度实际上为0.66%之大,已排出了热效应的影响。而在NETZSCH的所有产品中,并没有对线性度进行修正的。这也说明了所谓nm量级读数的不正确性,是没有意义的。(3)在TN105中提到的其它因素,如对电压、温度、处理电路等极其敏感,易引起漂移,等等,其nm量级的读数在噪声之中。需要经常进行定标等。4.采用数字位移传感器在顶杆热膨胀仪上,比LVDV有很多的优点,请见TN105数字位移传感器的0.5微米的测长分辨率(也可以说准确度),对于顶杆热膨胀仪来讲,具有实际的意义,完全满足顶杆热膨胀仪的各种应用场合。5.对于低膨胀(如10-7/K)量级的材料在有限的温度范围内(如几十度)内的热膨胀的高精度的测量,顶杆热膨胀仪不适用,应采用非接触绝对的干涉热膨胀仪,并用阶梯等温的加热方式。我们接到过超低膨胀(如10-7/K)的材料在有限的温度范围内的高精度的测量的课题,比如说,一组10-7/K的量级的玻璃,要求分辨出不同成份、工艺下对热膨胀的影响。曾用Netzsch的DIL402和双路差频干涉膨胀仪进行了研究,同时也对DIL402的测量误差进行分析。结果表明,干涉膨胀仪能在10℃的温度间隔内,分辨到1.5X10-8/K,这里的分辨指的是在可能 的最大测量误差范围(或者说是极限误差,3σ程度)外。如果最大测量误差大于1.5X10-8/K,就不能说分辨到1.5X10-8/K。而DIL402的结果(加热范围为300℃,已得到足够的膨胀量),对于所有的材料都没有给出意义的分辨,因所测的各种材料的热膨胀率都在其测量误差范围内,即在12X10-8/K(最大误差,3σ)的误差带内。作为这一课题的附带结果再次表明,Netzsch关于达到1.25nm/digit的测长sensitivity的声称是没有实际意义的。如果有意义的话,已达到了干涉热膨胀仪的测长精度,而为什么实际的测量误差却是干涉热膨胀仪的测量误差的10倍?!有任何问题,欢迎随时交流。

  • 【资料】温度测量仪

    温度测量仪表是测量物体冷热程度的工业自动化仪表。最早的温度测量仪表,是意大利人伽利略于1592年创造的。它是一个带细长颈的大玻璃泡,倒置在一个盛有葡萄酒的容器中,从其中抽出一部分空气,酒面就上升到细颈内。当外界温度改变时,细颈内的酒面因玻璃泡内的空气热胀冷缩而随之升降,因而酒面的高低就可以表示温度的高低,实际上这是一个没有刻度的指示器。1709年,德国的华伦海特于荷兰首次创立温标,随后他又经过多年的分度研究,到1714年制成了以水的冰点为32度、沸点为212度、中间分为180度的水银温度计,即至今仍沿用的华氏温度计。1742年,瑞典的摄尔西乌斯制成另一种水银温度计,它以水的冰点为100度、沸点作为 0度。到1745年,瑞典的林奈将这两个固定点颠倒过来,这种温度计就是至今仍沿用的摄氏温度计。早在1735年,就有人尝试利用金属棒受热膨胀的原理,制造温度计,到18世纪末,出现了双金属温度计;1802年,查理斯定律确立之后,气体温度计也随之得到改进和发展,其精确度和测温范围都超过了水银温度计。1821年,德国的塞贝克发现热电效应;同年,英国的戴维发现金属电阻随温度变化的规律,这以后就出现了热电偶温度计和热电阻温度计。1876年,德国的西门子制造出第一支铂电阻温度计。很早以前,人们在烧窑和冶锻时,通常是凭借火焰和被加热物体的颜色来判断温度的高低。据记载,1780年韦奇伍德根据瓷珠在高温下颜色的变化,来识别烧制陶瓷的温度,后来又有人根据陶土制的熔锥在高温下弯曲变形的程度,来识别温度。辐射温度计和光学高温计是20世纪初,维思定律和普朗克定律出现以后,才真正得到实用。从60年代开始,由于红外技术和电子技术的发展,出现了利用各种新型光敏或热敏检测元件的辐射温度计(包括红外辐射温度计),从而扩大了它的应用领域。各种温度计产生的同时就规定了各自的分度方法,也就出现了各种温标,如原始的摄氏温标、华氏温标、气体温度计温标和铂电阻温标等 。为了统一温度的量值,以达到国际通用的目的,国际权度局最早规定以玻璃水银温度计为基准仪表,统一用摄氏温标。后经数次改革,到1927年改用以热力学温度为基础、以纯物质的相变点为定义固定点的国际温标 ,以后又经多次修改完善。国际现代通用的温标是1967年第13次国际权度大会通过的 ,1968年国际实用温标。它以13个纯物质的相变点,如氢三相点,即氢的固、液、气三态共存点(-259.34℃);水三相点(0.01℃)和金凝固点(1064.43℃)等,作为定义固定点来复现热力学温度的。中间插值在-259.34~630.74℃之间 ,用基准铂电阻;在630.74~1064.43℃之间,用基准铂铑-铂热电偶;在1064.43℃以上用普朗克公式复现。一般的温度测量仪表都有检测和显示两个部分。在简单的温度测量仪表中,这两部分是连成一体的,如水银温度计;在较复杂的仪表中则分成两个独立的部分,中间用导线联接,如热电偶或热电阻是检测部分,而与之相配的指示和记录仪表是显示部分。按测量方式,温度测量仪表可分为接触式和非接触式两大类。测量时,其检测部分直接与被测介质相接触的为接触式温度测量仪表;非接触温度测量仪表在测量时,温度测量仪表的检测部分不必与被测介质直接接触,因此可测运动物体的温度。例如常用的光学高温计、辐射温度计和比色温度计,都是利用物体发射的热辐射能随温度变化的原理制成的辐射式温度计。由于电子器件的发展,便携式数字温度计已逐渐得到应用。它配有各种样式的热电偶和热电阻探头,使用比较方便灵活。便携式红外辐射温度计的发展也很迅速,装有微处理器的便携式红外辐射温度计具有存贮计算功能,能显示一个被测表面的多处温度 ,或一个点温度的多次测量的平均温度、最高温度和最低温度等。此外,现代还研制出多种其他类型的温度测量仪表,如用晶体管测温元件和光导纤维测温元件构成的仪表;采用热象扫描方式的热象仪,可直接显示和拍摄被测物体温度场的热象图, 可用于检查大型炉体、发动机等的表面温度分布,对于节能非常有益;另外还有利用激光,测量物体温度分布的温度测量仪器等。

  • 说说影像测量仪的常见故障和维护说明

    影像测量仪是集光、机、电、计算机图像技术于一体的新型高精度、高科技测量仪器。精确、便捷的性能使其成为其它同类仪器的辅助换代产品。特别适合于小件为对象的精密测量或逆向测绘,适用于对塑料零件、五金模具、电子组件、光纤器件、精密零件、钟表零件、小五金,LCD,玻璃,色彩分析等的测量检测分析。广泛应用于模具、螺丝、金属、配件、橡胶、PCB板、弹簧、五金、电子、塑料等领域,在机械、电子、仪表、塑料等行业及高等院校、科研院所等领域具有一定的运用空间。  影像测量仪是复杂而又精密的光学仪器,在野外和矿井坑道内进行作业时,经常要道受风雨、日晒和煤尘、湿气等有害因素的侵蚀。因此,正确的使用、妥善的保养,对于保证仪器的精度、延长其使用期限具有极其重要的意义。那么影像测量仪在使用中容易遇到哪些故障呢?怎么解决故障怎么保养影像测量仪,从而减少仪器故障呢?影像测量仪常见故障分为升降传动故障、工作台故障、投影屏故障、投影成像故障、影像成像故障、电气故障、电子故障以及精度故障等。  1、升降传动故障。常见的有升降有异响、无法上升,下降、下降有坠落感,弹跳、传动时空回间隙大、微调不传动、投影屏框松动等。  2、工作台故障。一般容易出现光杆空转、光杆传动有弹跳、磨擦传动时不顺、工作台运动有响声、工作台运动有卡滞现象等。解决故障时,要要找出故障原因,再对症下药。可调整弹簧的螺丝松紧、更换轴承、新上油、加润滑油、更换光杆、调节或更换光杆支架等方式来解决。  3、投影屏故障。旋转有声响时,可清理端面上的杂质(如锈渍),换新定位轴承等。旋转时磨擦力大,可松开锁紧螺丝,或换磨擦转。旋转时不均匀时,可换新度盘座、磨擦轮、磨擦轮轴等。投影屏旋转不计数时,可扭紧角度磨擦机械,焊接好信号线,接好接插等。  4、投影成像故障。成像模糊、成像有暗区、影像有黑斑、成像对比光线暗等,可以对物镜、投影屏、工作台玻璃、聚光镜、反光镜等进行清洗。对灯丝进行调节或更换,如果灯泡电源电压过低,则加装总电源稳压器。  5、影像成像故障。显示黑屏时可查看电源线是否接好,电源电压等,插紧显示器信号线,如有零件损坏则需要更换显示器或者十字线产生器。当物镜变倍时十字线与描准点偏移大时,重调锁镜筒的螺丝钉,或者换镜筒。当出现被测工作的某一边有暗影时,可调节摄像机或者玻璃四个角上的螺丝,摆正工件。  6、电气故障。常见故障有灯泡不亮、轴流风机不转动、易烧灯泡、易烧保险丝、变压器过热,损坏等。  7、电子故障。如电箱按键失灵,可系统总清、换新面膜;如轴不计数,可换滑座或OP板或整个尺、重新接一下信号线、换主机板等。如数码管缺笔划,则需更换或维修。  8、精度故障。包括a.x.y轴精度不准、两坐标测量精度差、角度示值误差大、不同平面测量误差大等。应对此类故障,要注意校正和调整。  如果想让影像测量仪少发生故障,就要注重平时对仪器进行保养。仪器存放环境相当重要,最好能够放置在清洁干净的场所,放在清洁干燥的房间里避免光学零件表面发霉、金属零件生锈、尘埃杂物剥落等。零件表面要保持清洁,不可以用手触摸,要经常进行清洁。在装卸工件时要特别小心玻璃平台,测量平台上不可放置过重的测量工件。当测量平台附着水气及油雾层时,请使用清洁剂清除污垢。机身外壳遭污染时,用软布擦拭干净。机身外壳的污染并不会影响测量精度,但污染可能扩散至线性滑轨或平台等,对测量精度有影响的机身其他部分。玻璃工件应保持清洁,不可沾上污垢,否则可能导致影像测量仪的成像不清晰,造成测量精度下降。切忌不可用手触碰镜头。如果镜头表面有手纹或油污,可用长纤维脱脂棉球或专用的镜头纸,蘸专用的镜头清洁剂擦拭,也可用纱布浸湿酒精轻轻擦拭。如果灰尘较多,则用吹气球吹掉,或专用的气体清洁剂,镜头毛刷,不可嘴吹。另外,放置测量工件时容易划伤玻璃面,需要特别注意 若沾上油垢或灰尘用软布擦拭。  此外,影像测量仪应放在清洁干燥的室内(室温20℃±5℃,湿度低于60%),避免光学零件表面污损,金属零件生锈,尘埃杂物落入运动导轨,影响仪器机能。而影像仪含有精密部件,如影像系统、工作台、光学尺以及Z轴传动机构等均需精密调校,所有调节螺丝与紧固螺丝均已固定,客户请勿自拆卸,如有问题请通知专业人员,如果自行拆卸会造成影像测量仪出现故障或精度降低,不在保修范围内。需要注意的是,影像测量仪的所有电气接插件,一般不要拔下,如已拔掉,则必须按标记正确插回并拧紧螺丝,不正确的接插,轻则影响仪器功能,重则可能损坏系统。

  • 【转帖】温度测量仪

    温度测量仪表是测量物体冷热程度的工业自动化仪表。最早的温度测量仪表,是意大利人伽利略于1592年创造的。它是一个带细长颈的大玻璃泡,倒置在一个盛有葡萄酒的容器中,从其中抽出一部分空气,酒面就上升到细颈内。当外界温度改变时,细颈内的酒面因玻璃泡内的空气热胀冷缩而随之升降,因而酒面的高低就可以表示温度的高低,实际上这是一个没有刻度的指示器。1709年,德国的华伦海特于荷兰首次创立温标,随后他又经过多年的分度研究,到1714年制成了以水的冰点为32度、沸点为212度、中间分为180度的水银温度计,即至今仍沿用的华氏温度计。1742年,瑞典的摄尔西乌斯制成另一种水银温度计,它以水的冰点为100度、沸点作为 0度。到1745年,瑞典的林奈将这两个固定点颠倒过来,这种温度计就是至今仍沿用的摄氏温度计。早在1735年,就有人尝试利用金属棒受热膨胀的原理,制造温度计,到18世纪末,出现了双金属温度计;1802年,查理斯定律确立之后,气体温度计也随之得到改进和发展,其精确度和测温范围都超过了水银温度计。1821年,德国的塞贝克发现热电效应;同年,英国的戴维发现金属电阻随温度变化的规律,这以后就出现了热电偶温度计和热电阻温度计。1876年,德国的西门子制造出第一支铂电阻温度计。很早以前,人们在烧窑和冶锻时,通常是凭借火焰和被加热物体的颜色来判断温度的高低。据记载,1780年韦奇伍德根据瓷珠在高温下颜色的变化,来识别烧制陶瓷的温度,后来又有人根据陶土制的熔锥在高温下弯曲变形的程度,来识别温度。辐射温度计和光学高温计是20世纪初,维思定律和普朗克定律出现以后,才真正得到实用。从60年代开始,由于红外技术和电子技术的发展,出现了利用各种新型光敏或热敏检测元件的辐射温度计(包括红外辐射温度计),从而扩大了它的应用领域。各种温度计产生的同时就规定了各自的分度方法,也就出现了各种温标,如原始的摄氏温标、华氏温标、气体温度计温标和铂电阻温标等 。为了统一温度的量值,以达到国际通用的目的,国际权度局最早规定以玻璃水银温度计为基准仪表,统一用摄氏温标。后经数次改革,到1927年改用以热力学温度为基础、以纯物质的相变点为定义固定点的国际温标 ,以后又经多次修改完善。国际现代通用的温标是1967年第13次国际权度大会通过的 ,1968年国际实用温标。它以13个纯物质的相变点,如氢三相点,即氢的固、液、气三态共存点(-259.34℃);水三相点(0.01℃)和金凝固点(1064.43℃)等,作为定义固定点来复现热力学温度的。中间插值在-259.34~630.74℃之间 ,用基准铂电阻;在630.74~1064.43℃之间,用基准铂铑-铂热电偶;在1064.43℃以上用普朗克公式复现。一般的温度测量仪表都有检测和显示两个部分。在简单的温度测量仪表中,这两部分是连成一体的,如水银温度计;在较复杂的仪表中则分成两个独立的部分,中间用导线联接,如热电偶或热电阻是检测部分,而与之相配的指示和记录仪表是显示部分。按测量方式,温度测量仪表可分为接触式和非接触式两大类。测量时,其检测部分直接与被测介质相接触的为接触式温度测量仪表;非接触温度测量仪表在测量时,温度测量仪表的检测部分不必与被测介质直接接触,因此可测运动物体的温度。例如常用的光学高温计、辐射温度计和比色温度计,都是利用物体发射的热辐射能随温度变化的原理制成的辐射式温度计。由于电子器件的发展,便携式数字温度计已逐渐得到应用。它配有各种样式的热电偶和热电阻探头,使用比较方便灵活。便携式红外辐射温度计的发展也很迅速,装有微处理器的便携式红外辐射温度计具有存贮计算功能,能显示一个被测表面的多处温度 ,或一个点温度的多次测量的平均温度、最高温度和最低温度等。此外,现代还研制出多种其他类型的温度测量仪表,如用晶体管测温元件和光导纤维测温元件构成的仪表;采用热象扫描方式的热象仪,可直接显示和拍摄被测物体温度场的热象图, 可用于检查大型炉体、发动机等的表面温度分布,对于节能非常有益;另外还有利用激光,测量物体温度分布的温度测量仪器等。

  • 怎样选择压汞仪膨胀计?

    实验分析中膨胀计的选择需考虑三个标准:(1) 样品类型: 如果你的样品是粉末,颗粒状,或具有良好颗粒松散度的大块状,使用粉末膨胀计。如果你的样品是固体形态或大块,使用固体膨胀计。(2) 样品体积:使用能够接近填满膨胀计的样品量。膨胀计样品室有三种型号:3,5和15cm³。因此,如果你的样品体积是4cm³那么适合放入5 cm³的样品室,从而5cm³的膨胀计是最适合的。(3)样品浸入体积:填充满样品孔的理想汞体积应该介于膨胀计“最大浸入体积”的25%至90%。一个理想范围内的有效浸入体积将会提供好的清晰度。换句话说,确保膨胀计包含足够的汞以便填充满样品孔。同时考虑粉末样品粒内孔隙的额外浸入体积也作为浸入体积测量 。

  • 林赛斯热膨胀仪-激光-相变-----自荐

    热膨胀仪用于测量样品随温度变化而产生的膨胀;测量样品随温度或时间变化的函数关系,测得样品长度变化(Delta L)或CTE值(热膨胀系数)的膨胀信息。激光热膨胀--未来热膨胀测量技术的趋势—高精度和高分辨率。L75 激光热膨胀仪的优越性体现在精度是传统顶杆热膨胀仪的33倍。测量原理是麦克尔逊(Michelson)干涉计,因而消除了系统误差,专利保护的测量技术可以研究最新的高科技超低膨胀材料(ULE),Linseis成功地将最新的技术应用于此系列热膨胀仪和优化设计系统,使之易用性和传统的热膨胀仪一样。相变热膨胀仪--L78 RITA 是特别适合于研究和测量TTT,CHT和CCT图表。特殊的加热炉可以加热和制冷速度高于400°C/s。系统符合标准 ASTM A1033。所有的关键参数,如加热制冷速度,气体控制和安全保护都通过软件控制。专业的32-Bit 软件 Linseis TA- WIN 兼容Windows 系统,所有的常规(如TTT,CHT和CCT图表的建立)和应用要求可以通过仪器的软件包来实现。图解和ASCII格式可以输出,方便用户测量数据和图表导出。

  • 【求助】热膨胀测量是否要去除应力

    热膨胀测量时,同一样品第一次测试与第二次又很大差别,尤其是树脂类材料,那应该以哪次的为准呢,即是否样品都要快速升温烧一遍后测量,还是测量原始值。

  • 激光干涉法低热膨胀系数测试

    现有客户委托对一种材料进行热膨胀系数进行测量,说是微晶玻璃,据说热膨胀系数非常小,想用这种材料做长度计量中的量块材料。用顶杆法测量后,测试数据在零附近无规则波动,甚至出现负值,顶杆法测不出随温度变化的热膨胀系数 查过资料后,发现微晶玻璃是一种低膨胀系数材料,对这种低膨胀材料需要采用激光干涉法才能进行测量,国内哪家机构有这激光干涉法热膨胀仪呢?迫切需要进行测试,温度范围25~100℃。急需。。。谢谢!!!

  • TMA精确测量铝合金6061的热膨胀系数

    TMA精确测量铝合金6061的热膨胀系数

    铝合金6061是含有镁和硅为主成分的通用铝合金。此材料质量轻、机械强度和焊透性良好,广泛用于交通工具领域,比如飞机、船只、汽车和自行车。热膨胀测试仪(DIL)、热机械分析仪(TMA)都是测量铝合金6061和其他金属合金热膨胀的理想工具。[color=#1f497d][/color][b]测试条件[/b]耐驰热机械分析仪,TMA 402 F1 Hyperion温度范围:-20°C ... 500°C加热与降温速率:5°C/min气氛:He,20ml/min样品长度:25.00mm样品支架:石英测量模式:膨胀[color=#1f497d][/color][b]结果讨论[img=,590,329]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/06/201806131407412759_976_163_3.jpg!w590x329.jpg[/img][/b][color=#000000]图[/color][color=#000000]1[/color][color=#000000]显示了铝合金在室温至[/color][color=#000000]500[/color][color=#000000]°[/color][color=#000000]C[/color][color=#000000]范围的热膨胀曲线。得到的平均热膨胀系数([/color][color=#000000]20[/color][color=#000000]°[/color][color=#000000]C...100[/color][color=#000000]°[/color][color=#000000]C[/color][color=#000000])为[/color][color=#000000]22.8X10[sup]-6[/sup] 1/K[/color][color=#000000],非常接近文献数据[/color][color=#000000]23.0 ... 23.6X10[sup]-6[/sup] 1/K[/color][color=#000000]。([/color][color=#000000]20[/color][color=#000000]°[/color][color=#000000]C ... 500[/color][color=#000000]°[/color][color=#000000]C[/color][color=#000000])范围内的平均热膨胀系数为[/color][color=#000000]27.0 X 10[sup]-6[/sup] 1/K[/color][color=#000000]。[/color]

  • [求助]怎么便捷的实时测量片状材料的热膨胀程度?

    我们现在想了解片状树脂材料的膨胀程度,大概情况如下:1)在不同温度条件;2)即时掌握新的尺寸。因为最初是想放在高温烘箱里,然后拿出来,用尺子测量,但是行不通。一方面,取出即降温,偏离原来目标;二是测量精度达不到。麻烦大家有没有这样的设备,可以把一定尺寸的片状样品放入,然后可以掌握不同温度条件的膨胀情况?

  • 活性污泥中非丝状菌膨胀的条件和成因

    非丝状菌膨胀是由于菌胶团细菌本身生理活动异常,导致活性污泥沉降性能恶化。可分为两种。一种是由于进水中含有大量的溶解性有机物,使污泥负荷F/M太高,而进水中缺乏足够的氮、磷等营养物质,或者混合液内溶解氧不足。高F/M时,细菌会把大量的有机物质吸入体内,而由于缺乏氮、磷或溶解氧不足,又不能在体内进行正常的分解代谢。此时细菌会向体外分泌出过量的多聚糖类物质。这些物质由于分子式中含很多羟基而具有较强的亲水性。使活性污泥的结合水高达400%(正常污泥结合水为100%左右)以上。呈粘性的凝胶状,使活性污泥在二沉池内无法进行有效的泥水分离及浓缩。这种污泥膨胀称为粘性膨胀。另一种非丝状菌膨胀是由于进水中含有大量的有毒物质,导致污泥中毒。使细菌不能分泌出足够的粘性物质,形不成絮体,因此也无法在二沉池进行有效的泥水分离及浓缩。这种污泥膨胀有时又称为非粘性膨胀或离散性膨胀。

  • 同时可测8个试样的热膨胀仪是不是很带劲!

    同时可测8个试样的热膨胀仪是不是很带劲!

    对于目前市场上的各种热膨胀系数测定仪,无论采用的是顶杆式、光学式、激光干涉式等测试方法,基本都为单试样结构,一次只能测试一个试样。如果按照通常5℃/分钟升降温速度进行测试,在1000℃范围内,一个工作日一般只能完成一个试样的测试,而昼夜测试最多也只能测试两个试样,这样的测试效率普遍较低。 美国ANTER公司和德国林赛斯公司都在提高热膨胀测试效率方面做出过努力,如美国Anter公司UNITHERM™ 1000 系列热膨胀仪,采用了积木式结构,即将多个单试样热膨胀仪巧妙的组合在一起形成多试样热膨胀测试系统,做多可以集成4套装置对4个试样同时进行测量,测试温度范围-150℃~1600℃。由于此系列热膨胀仪在低膨胀测试中存在较大误差,此系列产品已经停产。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/03/201703281652_01_3384_3.png 美国ANTER公司UNITHERM™ 1000 系列多试样热膨胀仪 德国林赛斯公司也出品了多试样热膨胀仪,最多一次可以进行8个试样测量,但测试温度较低,测试温度范围为-40℃~160℃。林赛斯这种一个加热腔体内放置8个试样的思路是可行的,这样可以避免每个加热炉只能加热一个试样的硬件重复性,但还是存在着每个试样测量必须采用对应的独立位移传感器的弊端。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/03/201703281652_02_3384_3.png。 德国林赛斯公司常温型多试样热膨胀仪 有次可见,目前市场上并没有测量1000℃以上的多试样热膨胀仪,即采用一个加热加热装置同时加热8个试样,并只用一个位移传感器进行所有试样的变形测量。如果有这种设备,是不是很带劲呢?抛砖引玉,供大家讨论!

  • 关于热膨胀的校正

    看一些标准和文章,似乎都说用熔融石英标样和熔融石英支架校正后的仪器可以测量如玻璃或者陶瓷之类比熔融石英膨胀系数大得多的样品,但是我用这个校正后的仪器去测氧化铝标样结果差了4%左右。不知是仪器原因还是应该用与被测样品膨胀系数相近的标样去校正仪器

  • 膨胀罐有哪几种分类

    膨胀罐的主要分类有哪几种,对于这一个问题,南京捷登流体设备有限公司的小编通过文章介绍膨胀罐的类型,让客户更好的了解产品。结构膨胀罐有哪几种分类膨胀罐—由罐体、气囊、进/出水口及补气口四部份组成。罐体一般为碳钢材质,外面是防锈烤漆层;气囊为EPDM环保橡胶;气囊与罐体之间的预充气体出厂时已充好,无需自己加气。原理膨胀罐的工作原理:当外界有压力的水进入膨胀罐气囊内时,密封在罐内的氮气被压缩,根据波义耳气体定律,气体受到压缩后体积变小压力升高,直到膨胀罐内气体压力与水的压力达到一致时停止进水。当水流失压力减低时膨胀罐内气体压力大于水的压力,此时气体膨胀将气囊内的水挤出补到系统。分类膨胀罐分为气囊式和隔膜式两种,前者在使用的过程中水与罐体内壁完全不接触,所以杜绝了生锈和水质的二次污染,是2010年至今市场上的主流产品,无论国内还是国外大部分都是采用气囊式;隔膜式膨胀罐是早期第一代的产品,工作时有一半的罐体内壁直接与水接触,容易锈蚀,严重影响其使用寿命,隔膜式膨胀罐已经淡出市场。

  • TMA测量微晶玻璃陶瓷的热膨胀系数

    TMA测量微晶玻璃陶瓷的热膨胀系数

    [color=black]Pyroceram[sup][/sup][/color][color=black]是康宁公司开发的多晶型硅酸镁铝微晶玻璃。此材料密度低、耐高温达1000°C,同时还具备类似钢材等金属合金的力学性能,因而广泛应用于厨具、实验室加热盘等。美国航天局NASA采用此材料制造轻量化且满足相应热学和力学性能要求的零部件。[/color][color=black]Pyroceram[sup] [/sup]9606[/color][color=black]具有稳定良好的高温热传递性能(包括导热和热扩散)而被批准为标准材料,它由NPL(UK)公司制造,标号BCR-724,由IRMM发行销售。[/color][color=black]热膨胀仪(DIL)和热机械分析仪(TMA)是测量Pyroceram[sup][/sup]和其他玻璃陶瓷材料热膨胀的理想方法。[/color][b]测[color=black]试条件[/color][/b][color=black]耐驰热机械分析仪 TMA 402 F1 Hyperion[/color][table][tr][td=1,1,370][color=black]温度范围:-20°C ~ 300°C[/color][/td][td=1,1,370][color=black]加热与降温速率:2°C/min[/color][/td][/tr][tr][td=1,1,370][color=black]气氛:He,20ml/min[/color][/td][td=1,1,370][color=black]样品长度:25.41 mm[/color][/td][/tr][tr][td=1,1,370][color=black]样品支架:石英[/color][/td][td=1,1,370][color=black]测量模式:膨胀[/color][/td][/tr][/table][b]结果讨论[img=,590,329]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/06/201806131417027350_5522_163_3.jpg!w590x329.jpg[/img][/b][color=#000000]图谱显示了[/color][color=#000000]Pyroceram[sup][color=black][/color][/sup] 9606[/color][color=#000000]样品的实测热膨胀曲线(黑色)和文献数据(红色)比对,两条数据曲线十分吻合,说明[/color][color=#000000]TMA 402 F1 Hyperion[/color][color=#000000]能够获得很高的测试准确度。实测的平均热膨胀系数([/color][color=#000000]0[/color][color=#000000]°[/color][color=#000000]C[/color][color=#000000]…[/color][color=#000000]300[/color][color=#000000]°[/color][color=#000000]C[/color][color=#000000])为[/color][color=#000000]5.44 X 10[sup]-6[/sup] 1/K[/color][color=#000000],而文献数据为[/color][color=#000000]5.53 X 10[sup]-6[/sup] 1/K[/color][color=#000000],两者只相差[/color][color=#000000]0.9 X 10[sup]-7[/sup] 1/K[/color][color=#000000]。[/color]

  • Pyrex7740 膨胀系数测试

    Pyrex7740 膨胀系数测试

    Pyrex是一种由Corning公司首次研发的硼硅酸盐玻璃。它被广泛应用在实验室用玻璃器皿上。它有如下优点:在较宽的温度范围内有很好的稳定性(温度上限:490℃),具有很强的耐酸、耐碱及耐腐蚀性,具有很低的膨胀系数,制成厚玻璃具有很好的机械强度。耐驰热膨胀仪和热机械分析仪可以用来测试Pyrex及其他低膨胀的玻璃或陶瓷样品的膨胀系数。[b]测[color=black]试条件[/color][/b][color=black]耐驰热机械分析仪 TMA 402 F1 Hyperion[/color][table][tr][td=1,1,370]温度范围:-20°C … 300°C[/td][td=1,1,370]加热与降温速率:2°C/min[/td][/tr][tr][td=1,1,370]气氛:He,20ml/min[/td][td=1,1,370]样品长度:24.98 mm[/td][/tr][tr][td=1,1,370]样品支架:熔融石英[/td][td=1,1,370]测量模式:压缩[/td][/tr][/table][b]结果讨论[/b][img=,590,329]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/06/201806131418562409_2488_163_3.jpg!w590x329.jpg[/img]在整个温度范围内,Pyrex玻璃的膨胀曲线近似完全线性,0℃ … 300℃的膨胀系数(工程膨胀系数,CTE)为33.4X10[sup]-7[/sup] 1/K,与理论值(32.5 X10[sup]-7[/sup] 1/K)的误差近0.9 X10[sup]-7[/sup] 1/K,这足以说明TMA 402 F1 Hyperion可以用于测试低膨胀系数的样品。(1) Corning data sheet: Properties of PYREX[sup][/sup], PYREXPLUS[sup][/sup] and Low Actinic PYREX[sup][/sup] Code 740 Glasses(2) [url=http://www.valleydesign.com/pyrex.htm]www.valleydesign.com/pyrex.htm[/url]

  • 热膨胀测试技术:加热速率对平均线膨胀系数测试结果影响的实验演示

    热膨胀测试技术:加热速率对平均线膨胀系数测试结果影响的实验演示

    在热膨胀系数测试过程中,加热速率是一个重要试验设置参数,加热速率的设置直接影响热膨胀系数测量的准确性。一般来说,加热速率越小,热膨胀系数测量的准确性越高,但相应的整个测试过程时间就会很长。因此,在实际热膨胀系数测试过程中,针对不同被测材料样品,选择合理的加热速率则显着非常重要,从而实现既能保证测量的准确性,又能缩短整个测试过程时间。 一直以来,加热速率对热膨胀系数测试结果的影响只是一个公认的常识,很少看到有专项研究对这种影响进行系统性考核试验和报道。如Jankula等人的研究中[1],仅展示了不同加热速率会使相对热膨胀曲线之间产生偏移,如图1所示。即在较高加热速率下,温度在整个样品中的分布并不均匀,因此可以观察到相对膨胀的一些延迟。这种不同加热速率所带来的延迟效应在热分析测试中非常典型,可以在差热分析、热重分析和其他热分析技术中找到,但这种延迟性描述和表征并不直观,特别是在热膨胀系数测试中并不能直观描述加热速率的影响。[align=center] [img=,690,378]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002081406107187_3969_3384_3.png!w690x378.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图1 不同升温速率下砖坯样品的相对热膨胀变化曲线:2.5℃/分钟(灰色)和10℃/分钟(黑色)[/color][/align] 为了更直接和直观的描述加热速率对热膨胀系数测量的影响,Dulucheanu等人开展了这方面的专项研究[2],具体的实验条件如下: (1)热膨胀仪:德国NETZSCH公司Expedis DIL 402-SUPREME膨胀仪; (2)样品材料:铁素体-马氏体结构双相钢; (3)样品尺寸:圆柱形样品,直径5mm,高度25mm; (4)加热温度范围:30~980℃; (5)测试温度范围:30~700℃; (6)加热速率:1、3、5、10和30℃/min; (7)试验气氛:氮气,流速100ml/min; (8)样品负载:200mN。 在加热速率为3℃/min时,得到如图2所示的相对热膨胀曲线,并由此可计算得到30~100℃、30~200℃、30~300℃、30~400℃、30~500℃、30~600℃和30~700℃的平均线膨胀系数。[align=center][color=#990000][img=,690,466]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002081407341483_4829_3384_3.png!w690x466.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2 膨胀曲线和线性热膨胀系数(CTE),温度范围为30~700℃,加热速率为3℃/分钟[/color][/align] 分别采用不同加热速率进行测试,得到相应的平均线膨胀系数测试结果,数值形式如表1所示,曲线形式如图3所示。[align=center][color=#990000]表1 不同加热速率下的平均线膨胀系数测试结果[/color][/align][align=center][color=#990000][img=,690,139]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002081408072713_661_3384_3.png!w690x139.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000][img=,690,504]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002081408542587_2405_3384_3.png!w690x504.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图3 平均线性热膨胀系数(CTE)随加热速率和温度范围的变化[/color][/align] 从这个直观的系列性验证试验可以看出,由于被测样品材料的内部结构和热物理性能,加热速率会对热膨胀系数测试结果产生明显影响,加热速率这一试验参数的选择不当会造成热膨胀系数测量误差极大。因此,在实际测试过程中,要根据被测材料结构和热物理性能,选择合理的加热速率。[b][color=#990000]参考文献[/color][/b] [1] Jankula M, Š íN P, PODOBA R, et al. Typical problems in push-rod dilatometry analysis[J]. Epitoanyag-Journal of Silicate Based & Composite Materials, 2013, 65(1) [2] C. Dulucheanu, T. Severin, M. Bă eș u, The Influence of Heating Rate on the Coefficient of Linear Thermal Expansion of a 0.087% C and 0.511% Mn Steel, TEHNOMUS.[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

  • 【原创】OUM-智能Ⅱ型近红外纸张定量水分测量仪

    在造纸行业中,定量水分测量仪是纸张生产过程中监测及控制系统的眼睛,红外定量水分测量仪是一种用于造纸生产线上进行在线连续动态检测纸张定量、水分的专用仪表。仪表采用一个传感器同时测量纸张定量水分两个参数,克服了传统的同位素测量仪对周围环境造成放射性污染,危害人体健康的缺点。仪表传感器采用多光束测量技术,测量面积大,克服了色差变化,环境因素变化对测量精度的影响,从而保证了测量结果的准确性。仪器采用红外线测量原理,不受静电影响。信号全数字化处理,仪器采用进口器件,优化设计,从而进一步保证了工作的稳定性和可靠性。另外,仪表具有四十五种标定曲线存储功能,使得使用更加方便。方便的标准物理量标定,提高了仪表测量的准确性。同时,仪表还具有自检功能和超限报警功能,使用和维护更加方便。仪表配有0~10mA, 4~20mA标准输出接口,还配有国际标准的RS485标准串行输出接口。便于与控制系统及其它记录设备连接。一、仪表结构仪表分为传感器和信号处理两大部分。传感器分为发射探头和接收探头。探头安装于造纸生产线上,主要完成测量光信号的生成、光电信号的转换及信号放大。信号处理单元安装于控制室或其它便于观察的地方,主要完成将探头接收到的数据信号处理,以数字方式显示出被测纸张的定量、水分值。同时,输出信号给控制系统。 发射探头234mm×153mm×266mm传感器结构尺寸: 接收探头232mm×153mm×144mm信号处理单元结构尺寸: 356mm×160mm×400mm二、定量水分测量仪性能指标:★、测量范围:纸页定量10~500g/㎡★、定量测量精度Q: 10g/㎡≤纸页定量100g/㎡ Q ≤±0.5g 100 g/㎡≤纸页定量500g/㎡ Q ≤±1%★、水分测量精度Q′:纸页定量200 g/㎡ Q′≤±0.2% 200 g/㎡≤纸页定量500g/㎡ Q′≤±0.5%★、测量响应时间:t≤50ms★、输出接口配置: 0 ~10mA、 4~ 20mA标准输出信号标准RS485串行通信接口三、仪器适用范围:★、环境要求:环境温度 ≤ 55℃ 环境湿度 ≤ 80%★、工作电压:~220V±10% 50Hz (最好使用稳压电源)★、消耗功率:30W四、仪器配置 发射探头主机:传感器 接收探头信号处理单元 附件:通信电缆(长度根据厂家使用要求而定)电源电缆导纸辊(为防止打断纸页而特殊设计)精密净化交流稳压电源(选配)部分标准件(紧固件)轴流风机(两台)输出配置:标准接口0~10mA 或 4~20mA 标准RS485串行接口五、安装要求将传感器的发射探头与接收探头分别安装在纸张的两侧,发射头和接收头之间的距离为10~15mm,发射探头和接收探头的相对位置不能改变,否则,应对仪表重新标定。六、仪器特点1、仪器电气性能特点:仪器内部所使用的电子元件,都是经过严格老化处理及筛选,其它光学零件终身无需调校。这样使得仪器能长期稳定的工作,使用户使用成本极低。仪器探头为铸铝外壳,其密封性能良好,可安装于恶劣的生产现场。2、仪器可组成检测系统该仪器是一种智能仪器,可提供准确的测量信号,其探头也可作为最基本的测量单元构成一个检测系统。检测系统将探头输出的测量信号通过计算机显示出被测纸页水分的变化情况,系统可将各测量点的数据贮存、打印。3、本仪器安装方便,成本低,并克服了传统的同位素测量仪对周围环境造成放射性污染,危害人体健康的缺点。所以,被广泛应用于造纸行业。七、计算机远程实时动态监控系统该系统将红外线定量水分测量仪输出的定量、水分信号及生产过程中的其它参数传输给计算机。计算机采集这些参数,经过专用程序处理,并将这些参数变化曲线按时间顺序在计算机上显示出来,并能将显示值与曲线存贮起来,以备调用。这样,管理人员办公室可通过计算机随时了解生产过程中的纸张定量、水分变化情况及整个纸机的生产状况,更加方便地指导生产,使产品的产量、质量得以提高。

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