BCEIA分析技术与仪器评议报告--热膨胀仪评议报告

               BCEIA’99分析技术与仪器评议报告----热膨胀仪评议报告

1 概况

采用TMA（热机械分析仪或DMA－动态机械分析仪）测量金属材料和具简介：

               BCEIA’99分析技术与仪器评议报告----热膨胀仪评议报告

1 概况

采用TMA（热机械分析仪或DMA－动态机械分析仪）测量金属材料和具有刚性固体特征非金属材料的线性热膨胀是近几年发展起来的新技术。其测量灵敏度或分辨率，也从毫米级、微米级，进入到了纳米级，达到了可与激光干涉膨胀仪相比拟的程度。
多数厂家推出的膨胀仪属于热机械分析仪(ＴＭＡ)型，传感器灵敏度相近，均为纳米级，普遍实现了设备小型化、操作自动化，唯样品尺寸、温度范围、软件功能略有差异；普遍存在高灵敏度与由电子仪器内部噪声相应的较低的测量精度不相应的现象，不少厂家为此在膨胀测量的硬件或软件上进行了改进，这是值得注意的发展趋向。

2 基本结构与功能

可分为‘立式’与‘卧式’两类；前者亦称‘热机械分析仪（TMA）’:

原用于研究物体的静态变形与温度的关系，现主要用于检测热膨胀，由于其适应的加载范围与样品的尺寸范围广，成为当前商品仪器中的主要类型，图1是其典型结构；图中传感器5置于通入循环水的恒温室4中，插入式推杆11内含铁芯，处于悬置状态，可依样品长度更换；借助砝码可精确改变载荷；通过更换样品载体和推杆，可使样品处于压缩、拉伸、刺入以及三点弯曲等变形方式；炉子有可通入液氮的低温炉与中温炉两种，低温达-150℃，高温温度达1000℃。

卧式结构外形似传统的光杠杆式膨胀仪，具有机械稳定性相对较好的优点。
传感器置于其位置由压缩弹簧控制的支座上，调节压。

缩弹簧可改变样品上的压力（负载）；推杆的位置是机控的，借助面板上的按钮，可自动使传感器置于平衡位置，操作方便；此种结构适于高温下的测量，炉子有康铜炉、碳化硅炉、石墨炉三种，最高温度达2400℃。在现代热膨胀测量仪中，借助计算机及其软件的开发与应用，常规操作与数据处理基本都是自动化的，其功能可分‘程序控制’与‘数据处理’两部分。前者包括：启动与自动回零、数据存储与采样模式与速率设定、变温模式与速率的设定、量程选择与设定；某些具有自动加载功能的TMA仪，尚有载荷的选择与速率设定。数据处理的功能多种多样，主要有：温度—时间—热膨胀图形的建立与选择、曲线坐标转换、载体或标准样品长度修正、热膨胀起点平移与校正、平滑处理、图形比较或叠加、平均膨胀系数计算及与温度关系图的绘制、指定区间内奇异点的判定、图题与线形设置、图形与数据步进打印以及通过书写板实行由图形处理软件向文字处理软件的转换等，有的数据处理软件尚有热膨胀率的自动计算、多项式回归以及数据的附加修正等功能；借助多级动力学软件，可完成多变量非线性回归，进而可进行烧结动力学过程的分析与计算；总的说来，软件水平不一，虽基本可满足相变检测的需要，但由于其变温速率的限制，测量相变过程的动力学曲线仍有困难；另外，从精密测量的角度，其对“零点漂移”的处理尚欠完善，大多数厂家只提供“灵敏度”指标，虽可满足相变点判断的需要，但由于缺乏示值线性、温度漂移、再现性、长期稳定度等指标，使用户无从了解与示值“零点漂移”有关的性能，难以判断热膨胀测量值再现性问题，给温差小的低膨胀测量带来困难，所以认为专业技术水平仍有待提高，仍有不近人意的地方。

Abstract
On the basis of the general introduction of the main dilatometer production factories, with the helping of typical cases, describs the fundamental characters of Modern Dilatometer and the statistic analytical result about Precision and Bias, by comparing some common calibrated methods, gives out the initial conclusion.