河南城建学院：《物理实验》课程教学资源（讲义）FD-LEA 线膨胀系数测定仪说明书

FD-LEA线膨胀系数测定仪说明书

FD-LEA 线膨胀系数测定仪 说 明 书

FD-LEA线膨胀系数测定仪说明书FD-LEA线膨胀系数测定仪一、概述FD-LEA线膨胀系数测定仪是对固体线膨胀系数的一种直读式测定仪在大专院校的普通物理实验教学中对物质的热胀冷缩的特性可做出定量考查并可对金属的线膨胀系数做精确测量计算。物质在一定温度范围内，原长为的物体受热后伸长量与其温度的增加量^近似成正比，与原长l也成正比，即：N=α·1·N。式中α为固体的线膨胀系数实验证明：不同材料的线膨胀系数是不同的。同学可对已配备的实验铁棒、铜棒、铝棒进行测量并计算其线膨胀系数。该仪器的恒温控制由高精度数字温度传感器与单片电脑设定，读数精度为土0.1℃，可加热温度控制范围为室温--80℃。二、 用途1、测量铁、铜、铝棒的线膨胀系数。2、测量其它固体物质的线膨胀系数（要求加工成Φ8×

FD-LEA 线膨胀系数测定仪说明书 1 FD-LEA 线膨胀系数测定仪 一、 概 述 FD-LEA 线膨胀系数测定仪是对固体线膨胀系数的一 种直读式测定仪，在大专院校的普通物理实验教学中对物质 的热胀冷缩的特性可做出定量考查，并可对金属的线膨胀系 数做精确测量计算。物质在一定温度范围内，原长为ι的物 体受热后伸长量 l 与其温度的增加量 t 近似成正比，与原长 ι也成正比，即： l =  t 。式中α为固体的线膨胀系数。 实验证明：不同材料的线膨胀系数是不同的。同学可对已配 备的实验铁棒、铜棒、铝棒进行测量并计算其线膨胀系数。 该仪器的恒温控制由高精度数字温度传感器与单片电 脑设定，读数精度为±0.1℃，可加热温度控制范围为室温- -80℃。 二、用途 1、测量铁、铜、铝棒的线膨胀系数。 2、测量其它固体物质的线膨胀系数(要求加工成 Φ 8×

FD-LEA线膨胀系数测定仪说明书400mm的圆棒)。3、分析影响测量精度的诸因素4、观察某些合金材料在金相组织发生变化温度附近，出现线膨胀量的突变现象。5、掌握使用干分表和温度控制仪的操作方法。三、技术指标1、温度读数精度：±0.1℃。2、温度控制精度：±0.1℃/Min。3、温度控制范围：室温一80℃。4、伸长量测量精度:0.001mm,最大测量范围为0一1mm。5、温控仪使用环境和外型尺寸：1)输入电源：220V±10%50Hz—60Hz2)湿度：85%3)温度:040℃4)外型尺寸：315×250×140(mm）5)仪器重量：约3kg6、电加热恒温箱外型尺寸：560×120×20（mm）2

FD-LEA 线膨胀系数测定仪说明书 2 400mm 的圆棒)。 3、分析影响测量精度的诸因素。 4、观察某些合金材料在金相组织发生变化温度附近，出现 线膨胀量的突变现象。 5、掌握使用千分表和温度控制仪的操作方法。 三、技术指标 1、温度读数精度：±0.1℃ 。 2、温度控制精度：±0.1℃/Min。 3、温度控制范围：室温—80℃。 4、伸长量测量精度：0.001mm，最大测量范围为 0—1mm。 5、温控仪使用环境和外型尺寸： 1)输入电源：220V±10% 50Hz—60Hz 2)湿 度：85% 3)温 度：0—40℃ 4)外型尺寸：315×250×140(mm) 5)仪器重量：约 3kg 6、电加热恒温箱外型尺寸：560×120×20 (mm)

FD-LEA线膨胀系数测定仪说明书四、电加热箱的结构和使用要求1、结构如图(1) :1514L16(图 1)1、托架2、隔热盘A3、隔热顶尖4、导热衬托A5、加热器6、导热均匀管7、导向块8、被测材料9、隔热罩10、温度传感器11、导热衬托B12、隔热棒13、隔热盘B14、固定架15、干分表16、支撑螺钉17、坚固螺钉2、使用要求1)被测物体控制于Φ8×400mm尺寸；2)整体要求平稳，因伸长量极小，故仪器不应有振动；3)干分表安装须适当固定 (以表头无转动为准)且与被测物体有良好的接触(读数在0.2一0.3mm处较为适宜，然后2

FD-LEA 线膨胀系数测定仪说明书 3 四、电加热箱的结构和使用要求 1、结构如图(1)： (图 1) 1、托架 2、隔热盘 A 3、隔热顶尖 4、导热衬托 A 5、加热器 6、导热均匀 管 7、导向块 8、被测材料 9、隔热罩 10、温度传感器 11、导热衬托 B 12、隔热 棒 13、隔热盘 B 14、固定架 15、千分表 16、支撑螺钉 17、坚固螺 钉 2、使用要求 1)被测物体控制于Φ8×400mm 尺寸； 2)整体要求平稳，因伸长量极小，故仪器不应有振动； 3)千分表安装须适当固定 (以表头无转动为准)且与被测物 体有良好的接触(读数在 0.2—0.3mm 处较为适宜，然后

FD-LEA线膨胀系数测定仪说明书再转动表壳校零）；4)被测物体与干分表探头需保持在同一直线五、恒温控制仪使用说明1、面板操作简图如下图（2）888.8O复位确定升温降温电源图 (2)1)当面板电源接通数字显示为FdHc表示本公司符号产品即自动转向A××.×表示当时传感器温度，b==.=表示等待设定温度。2)按升温键，数字即由零逐渐增大至用户所需的设定值，最高可选80℃。3)如果数字显示值高于用户所需要的温度值，可按降温键，直至用户所需要的设定值4)当数字设定值达到用户所需的值时，即可按确定键，开

FD-LEA 线膨胀系数测定仪说明书 4 再转动表壳校零)； 4)被测物体与千分表探头需保持在同一直线。 五、恒温控制仪使用说明 1、面板操作简图如下图(2) 图 (2) 1)当面板电源接通数字显示为 FdHc 表示本公司符号产 品即自动转向 A××.×表示当时传感器温度，b= =.=表 示等待设定温度。 2)按升温键，数字即由零逐渐增大至用户所需的设定值， 最高可选 80℃。 3)如果数字显示值高于用户所需要的温度值，可按降温键， 直至用户所需要的设定值。 4)当数字设定值达到用户所需的值时，即可按确定键，开 复位 确定 升温 降温 电源

FD-LEA线膨胀系数测定仪说明书始对样品加热，同时指示灯亮，发光频闪与加热速率成正比。5)确定键的另一用途可作选择键，可选择观察当时的温度值和先前设定值。6)用户如果需要改变设定值可按复位键，重新设置。六、系数测试方法1、接通电加热器与温控仪输入输出接口和温度传感器的航空插头2、旋松千分表固定架螺栓，转动固定架至使被测样品（Φ8×400mm金属棒)能插入紫铜管内，再插入低导热体（不锈钢)用力压紧后转动固定架，在安装干分表架时注意被测物体与干分表测量头保持在同一直线3、安装干分表在固定架上，并且扭紧螺栓，不使干分表转动再向前移动固定架使干分表读数值在0.2一0.4mm处固定架给予固定。然后稍用力压一下干分表滑络端，使它能与绝热体有良好地接触，再转动干分表圆盘读数为零。4、接通温控仪的电源设定需加热的值一般可分别增加温度为20℃、30℃、40℃、50℃，按确定键开始加热。n

FD-LEA 线膨胀系数测定仪说明书 5 始对样品加热，同时指示灯亮，发光频闪与加热速率成 正比。 5)确定键的另一用途可作选择键，可选择观察当时的温度 值和先前设定值。 6)用户如果需要改变设定值可按复位键，重新设置。 六、系数测试方法 1、接通电加热器与温控仪输入输出接口和温度传感器的航 空插头。 2、旋松千分表固定架螺栓，转动固定架至使被测样品(Ф8 ×400mm 金属棒)能插入紫铜管内，再插入低导热体(不 锈钢)用力压紧后转动固定架，在安装千分表架时注意被 测物体与千分表测量头保持在同一直线。 3、安装千分表在固定架上，并且扭紧螺栓，不使千分表转 动，再向前移动固定架，使千分表读数值在 0.2—0.4mm 处，固定架给予固定。然后稍用力压一下千分表滑络端， 使它能与绝热体有良好地接触，再转动千分表圆盘读数 为零。 4、接通温控仪的电源设定需加热的值 一般可分别增加温 度为 20℃、30℃、40℃、50℃，按确定键开始加热

FD-LEA线膨胀系数测定仪说明书5、当显示值上升到大于设定值，电脑自动控制到设定值，正常情况下在±0.30℃C左右波动一、二次，同学可以记录r和，并通过公式α=%.,计算线膨胀系数并考查其线性情况。6、换不同的金属棒样品，分别测量并计算各自的线膨胀系数，与理论参考值比较，考查误差情况七、实验数据例一、 实验目的（1）测量金属在某一温度区域内的平均线膨胀系数；（2）学会测量长度微小变化的方法，千分表的使用；（3）熟悉FD-LEA线胀系数测定仪的使用方法。二、实验原理一般的固体在温度升高时，将产生膨胀，它的长度将发生变化。固态物质当温度改变1℃时，其长度变化与在0℃时的比值，称为该物质的线膨胀系数。如果一根金属棒在0℃时长为Lo，在温度为t℃时，那么L;= Lo(1 + αt:)实际上金属的线膨胀系数α不是一个常数只是某一温度区域内近似认为常数。三、实验装置与内容0

FD-LEA 线膨胀系数测定仪说明书 6 5、当显示值上升到大于设定值，电脑自动控制到设定值， 正常情况下在±0.30℃左右波动一、二次，同学可以记录 t 和 l ，并通过公式  = l t l   计算线膨胀系数并考查其 线性情况。 6、换不同的金属棒样品，分别测量并计算各自的线膨胀系 数，与理论参考值比较，考查误差情况。 七、实验数据例 一、 实验目的 （1）测量金属在某一温度区域内的平均线膨胀系数； （2）学会测量长度微小变化的方法，千分表的使用； （3）熟悉 FD-LEA 线膨胀系数测定仪的使用方法。 二、 实验原理 一般的固体在温度升高时，将产生膨胀，它的长度将发生 变化。固态物质当温度改变 1℃时，其长度变化与在 0℃时的比 值，称为该物质的线膨胀系数。如果一根金属棒在 0℃时长为 L0，在温度为 ti℃时，那么， Li=L0(1+αti) 实际上金属的线膨胀系数α不是一个常数，只是某一温度区域内 近似认为常数。 三、 实验装置与内容

FD-LEA线膨胀系数测定仪说明书四、数据的测量(1)黄铜的测量ie/℃Li/ μ m( 升Li/ μm(降Li+4-L:/ μm(升Li+4-L:/ μ m( 降温)温)温)温)/140.02841622 26432516615745.0329217514950.0368434940715513555.0 538116460.0446648265.0430746770.0517875.0504542/980.0545Z=（166+175+155+164)/4=165μm△0=20.0K,Lo=400mm,α=^Z/(Lo△0)α升=2.06×10-5K-1AL=(162+157+149+135)/4=151μm△0=20.0K, Lo=400mm, α=^/(Lo△0)α降=1.89×10-5K-1α平均=1.97×10-5K-1（2）铁的测量7

FD-LEA 线膨胀系数测定仪说明书 7 四、 数据的测量 (1)黄铜的测量 i θ/℃ Li/ μ m( 升 温) Li/ μ m( 降 温) Li+4-Li/ μ m( 升 温) Li+4-Li/ μ m( 降 温) 1 40.0 / 284 162 2 45.0 264 325 166 157 3 50.0 292 368 175 149 4 55.0 349 407 155 135 5 60.0 381 446 164 6 65.0 430 482 7 70.0 467 517 8 75.0 504 542 9 80.0 545 / L=（166+175+155+164）/4=165μm Δθ=20.0K, L0=400mm, α=L /(L0Δθ) α升=2.06×10-5K-1 / L =(162+157+149+135)/4=151μm Δθ=20.0K, L0=400mm, α=L /(L0Δθ) α降=1.89×10-5K-1 α平均=1.97×10-5K-1 （2）铁的测量

FD-LEA线膨胀系数测定仪说明书-e/℃Li/μm(升温)Li/μm(降温)Li+4-L/ μ m( 升Li+4-L:/μm(降温)温)/135010640.0233345.037411010533591119850.040386438511055.0432542045610260.0665.0443479770.0470501875.0495518980.0522Z=（110+111+110+102）/4=108μum△0=20.0K, Lo=400mm, α=△Z/(Lo△0)α升=1.35×10-5K-1=(106+105+98+86)/4=151μm△0=20.0K, Lo=400mm, α=/(Lo△0)α降=1.24×10-5K-1α平均=1.29×10-5K-1（3）铝的测量ie/℃Li/μm(升温)Li/μm(降温)Li+4-L/ μ m(升Li+4-L:/ μm(降00

FD-LEA 线膨胀系数测定仪说明书 8 i θ/℃ Li/μm(升温) Li/μm(降温) Li+4-Li/ μ m( 升 温) Li+4-Li/μm(降温) 1 40.0 / 350 106 2 45.0 333 374 110 105 3 50.0 359 403 111 98 4 55.0 385 432 110 86 5 60.0 420 456 102 6 65.0 443 479 7 70.0 470 501 8 75.0 495 518 9 80.0 522 / L=（110+111+110+102）/4=108μm Δθ=20.0K, L0=400mm, α=L /(L0Δθ) α升=1.35×10-5K-1 / L =(106+105+98+86)/4=151μm Δθ=20.0K, L0=400mm, α=L /(L0Δθ) α降=1.24×10-5K-1 α平均=1.29×10-5K-1 （3）铝的测量 i θ/℃ Li/μm(升温) Li/μm(降温) Li+4-Li/ μ m( 升 Li+4-Li/ μ m( 降

FD-LEA线膨胀系数测定仪说明书温)温)140.0346204231845.0405186183334950.0454205166439719855.0505136560.0444550198665.05045887 554 70.0620859564175.0/9642 80.0Z=（186+205+198+198）/4=197μmA0=20.0K,Lo=400mmα=L/(L0)α升=2.46×10-5K-1△=(204+183+166+136)/4=172μm△0=20.0K, Lo=400mm, α=△Z/(Lo△0)α降=2.15×10-5K-1α平均=2.30×10-5K-19

FD-LEA 线膨胀系数测定仪说明书 9 温) 温) 1 40.0 / 346 204 2 45.0 318 405 186 183 3 50.0 349 454 205 166 4 55.0 397 505 198 136 5 60.0 444 550 198 6 65.0 504 588 7 70.0 554 620 8 75.0 595 641 9 80.0 642 / L=（186+205+198+198）/4=197μm Δθ=20.0K, L0=400mm, α=L /(L0Δθ) α升=2.46×10-5K-1 / L =(204+183+166+136)/4=172μm Δθ=20.0K, L0=400mm, α=L /(L0Δθ) α降=2.15×10-5K-1 α平均=2.30×10-5K-1