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玻璃	密度 (g/cm3)	表面張力 (dynes/cm)	粘度 (泊，P)
Vitreous Silica	2.2	400	3.09×107
Soda-Lime	2.5	300	4.17×107
High Lead	6.2	200	1.29×108

玻璃退火點(diǎn)和應(yīng)變點(diǎn)

在ASTM C-336中是這樣規(guī)定：退火點(diǎn)就是內(nèi)部應(yīng)力可以在幾分鐘內(nèi)釋放時(shí)的溫度。采用玻璃纖維伸長方法，長508mm，直徑為0.65mm的玻璃纖維，在1Kg力的作用下，先將玻璃纖維的溫度升高，高于玻璃的退火點(diǎn)溫度以上以釋放玻璃纖維內(nèi)已有的內(nèi)應(yīng)力，然后以4±1℃/分鐘的降溫速率降溫時(shí)，當(dāng)伸長速率降為0.14mm/min時(shí)的溫度即為退火點(diǎn)溫度；將該溫度點(diǎn)外推，至伸長速率為退火點(diǎn)溫度時(shí)的伸長速率的0.0316倍時(shí)的溫度即為應(yīng)變點(diǎn)溫度。按照ASTM C-336方法測定玻璃退火點(diǎn)和應(yīng)變點(diǎn)溫度，具有速度快、操作簡單、數(shù)據(jù)重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，數(shù)據(jù)的精度在1℃以內(nèi)。

在ASTM C-598中，采用另一種方法，即彎曲梁法測定玻璃變形速率，以4±1℃/min的降溫速率降溫過程中，玻璃樣品的變形速率滿足下列公式時(shí)即為退火點(diǎn)溫度：

玻璃變形速率，cm/min＝2.67×10^-11×L3×M/Ic

其中：L，彎曲梁跨度，cm；

M，負(fù)載，g；

Ic，橫截面的慣性矩，不同界面形狀均可計(jì)算。

將退火點(diǎn)的變形速率外推至退火點(diǎn)時(shí)的變形速率的0.0316倍時(shí)的溫度，即為應(yīng)變點(diǎn)溫度。

同樣要特別注意，無論是采用玻璃纖維伸長法還是采用彎曲梁法測定退火點(diǎn)和應(yīng)變點(diǎn)，退火點(diǎn)和應(yīng)變點(diǎn)都是溫度點(diǎn)，不是粘度點(diǎn)。

熱電偶

我們在使用熱分析儀器時(shí)，經(jīng)常會遇到溫度測量的熱電偶，而熱電偶有K型、S型、R型等等。以下是有關(guān)熱電偶的小知識。用戶如果需要熱電偶，也可來電咨詢。

熱電偶工作原理

兩種不同成份的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí)，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測量的，其中，直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補(bǔ)償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。

熱電偶測溫的應(yīng)用原理;熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是：

測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)

測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續(xù)測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達(dá)+2800℃（如鎢-錸）。

構(gòu)造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來非常方便。

熱電偶實(shí)際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，它將熱能轉(zhuǎn)換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢， 應(yīng)該注意以下基本概念：

• 熱電偶的熱電勢是熱電偶兩端溫度函數(shù)的差，而不是熱電偶兩端溫度差的函數(shù)；

• 熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小，當(dāng)熱電偶的材料是均勻時(shí)，與熱電偶的長度和直徑無關(guān)，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān)；

• 當(dāng)熱電偶的兩個(gè)熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢的大小，只與熱電偶的溫度差有關(guān)；若熱電偶冷端的溫度保持一定，這熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。

常用熱電偶絲材及其性能

１、鉑銠10-鉑熱電偶（Ｓ型，也稱為單鉑銠熱電偶）Orton使用的就是這種熱電偶

該熱電偶的正極成份為含銠10%的鉑銠合金，負(fù)極為純鉑；它的特點(diǎn)是：

• 熱電性能穩(wěn)定、抗氧化性強(qiáng)、宜在氧化性氣氛中連續(xù)使用、長期使用溫度可達(dá)1300℃，超達(dá)1400℃時(shí)，即使在空氣中、純鉑絲也將會再結(jié)晶，使晶粒粗大而斷裂；

• 精度高，它是在所有熱電偶中，準(zhǔn)確度等級最高的，通常用作標(biāo)準(zhǔn)或測量較高的溫度；

• 使用范圍較廣，均勻性及互換性好；

• 主要缺點(diǎn)有：微分熱電勢較小，因而靈敏度較低；價(jià)格較貴，機(jī)械強(qiáng)度低，不適宜在還原性氣氛或有金屬蒸汽的條件下使用。

2、鎳鉻-鎳硅（鎳鋁）熱電偶（Ｋ型）

該熱電偶的正極為含鉻10%的鎳鉻合金，負(fù)極為含硅3%的鎳硅合金（有些國家的產(chǎn)品負(fù)極為純鎳）?？蓽y量0～1300℃的介質(zhì)溫度，適宜在氧化性及惰性氣體中連續(xù)使用，短期使用溫度為1200℃，長期使用溫度為1000℃，其熱電勢與溫度的關(guān)系近似線性，價(jià)格便宜，是目前用量最大的熱電偶。

Ｋ型熱電偶是抗氧化性較強(qiáng)的賤金屬熱電偶，不適宜在真空、含硫、含碳?xì)夥占把趸€原交替的氣氛下裸絲使用；當(dāng)氧分壓較低時(shí)，鎳鉻極中的鉻將擇優(yōu)氧化，使熱電勢發(fā)生很大變化，但金屬氣體對其影響較小，因此，多采用金屬制保護(hù)管。

Ｋ型熱電偶的缺點(diǎn)：

• 熱電勢的高溫穩(wěn)定性較Ｎ型熱電偶及貴重金屬熱電偶差，在較高溫度下（例如超過1000℃）往往因氧化而損壞；

• 在250～500℃范圍內(nèi)短期熱循環(huán)穩(wěn)定性不好，即在同一溫度點(diǎn)，在升溫降溫過程中，其熱電勢示值不一樣，其差值可達(dá)2～3℃；

• 負(fù)極在150～200℃范圍內(nèi)要發(fā)生磁性轉(zhuǎn)變，在室溫至230℃范圍內(nèi)分度值往往偏離分度表，尤其是在磁場中使用時(shí)往往出現(xiàn)與時(shí)間無關(guān)的熱電勢干擾；

• 長期處于高通量中系統(tǒng)輻照環(huán)境下，由于負(fù)極中的錳(Ｍn)、鈷(Ｃo)等元素發(fā)生蛻變，使其穩(wěn)定性欠佳，致使熱電勢發(fā)生較大變化。

3、鎳鉻硅-鎳硅熱電偶（Ｎ型）  Orton的低溫膨脹儀上使用的就是這種熱電偶

該熱電偶的主要特點(diǎn)是：在1300℃以下調(diào)溫抗氧化能力強(qiáng)，長期穩(wěn)定性及短期熱循環(huán)復(fù)現(xiàn)性好，耐核輻射及耐低溫性能好，另外，在400～1300℃范圍內(nèi)，Ｎ型熱電偶的熱電特性的線性比Ｋ型偶要好；但在低溫范圍內(nèi)（-200～400℃）的非線性誤差較大，同時(shí)，材料較硬難于加工。

4、鉑銠30-鉑銠6熱電偶（Ｂ型）

該熱電偶的正極是含銠30%的鉑銠合金，負(fù)極為含銠6%的鉑銠合金，在室溫下，其熱電勢很小，故在測量時(shí)一般不用補(bǔ)償導(dǎo)線，可忽略冷端溫度變化的影響；長期使用溫度為1600℃，短期為1800℃，因熱電勢較小，故需配用靈敏度較高的顯示儀表。

Ｂ型熱電偶適宜在氧化性或中性氣氛中使用，也可以在真空氣氛中的短期使用；即使在還原氣氛下，其壽命也是Ｒ或Ｓ型的10～20倍；由于其電極均由鉑銠合金制成，故不存在鉑銠－鉑熱電偶負(fù)極上所有的缺點(diǎn)、在高溫時(shí)很少有大結(jié)晶化的趨勢，且具有較大的機(jī)械強(qiáng)度；同時(shí)由于它對于雜質(zhì)的吸收或銠的遷移的影響較少，因此經(jīng)過長期使用后其熱電勢變化并不嚴(yán)重、缺點(diǎn)價(jià)格昂貴。

5、鉑銠13-鉑熱電偶（R型）
鉑銠13-鉑熱電偶（R型熱電偶）為貴金屬熱電偶。該熱電偶的正極（RP）的名義化學(xué)成分為鉑銠合金，其中含銠為13%，含鉑為87%，負(fù)極（RN）為純鉑，長期最高使用溫度為1300℃，短期最高使用溫度為1600℃。
R型熱電偶在熱電偶系列中具有準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，測溫溫區(qū)寬，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。其物理，化學(xué)性能良好，熱電勢穩(wěn)定性及在高溫下抗氧化性能好，適用于氧化性和惰性氣氛中。由于R型熱電偶的綜合性能與S型熱電偶相當(dāng)，在我國一直難于推廣，除在進(jìn)口設(shè)備上的測溫有所應(yīng)用外，國內(nèi)測溫很少采用。1967年至1971年間，英國NPL，美國NBS和加拿大NRC三大研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了一項(xiàng)合作研究，其結(jié)果表明，R型熱電偶的穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性比S型熱電偶均好，我國目前尚未開展這方面的研究。
R型熱電偶不足之處是熱電勢，熱電勢率較小，靈敏讀低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，對污染非常敏感，貴金屬材料昂貴，因而一次性投資較大。

6、銅-銅鎳熱電偶（Ｔ型）

T型熱電電偶,該熱電偶的正極為純銅，負(fù)極為銅鎳合金（也稱康銅），其主要特點(diǎn)是：在賤金屬熱電偶中，它的準(zhǔn)確度最高、熱電極的均勻性好；它的使用溫度是-200～350℃，因銅熱電極易氧化，并且氧化膜易脫落，故在氧化性氣氛中使用時(shí)，一般不能超過300℃，在-200～300℃范圍內(nèi)，它們靈敏度比較高，銅－康銅熱電偶還有一個(gè)特點(diǎn)是價(jià)格便宜，是常用幾種定型產(chǎn)品中最便宜的一種。

7、鐵-康銅熱電偶（Ｊ型）

J型熱電偶,該熱電偶的正極為純鐵，負(fù)極為康銅（銅鎳合金），具特點(diǎn)是價(jià)格便宜,適用于真空氧化的還原或惰性氣氛中，溫度范圍從-200～800℃，但常用溫度只是500℃以下，因?yàn)槌^這個(gè)溫度后，鐵熱電極的氧化速率加快，如采用粗線徑的絲材，尚可在高溫中使用且有較長的壽命；該熱電偶能耐氫氣及一氧化碳 等氣體的腐蝕，但不能在高溫（例如500℃）含硫的氣氛中使用。

電熱元件

我們在使用熱分析儀器時(shí)，除了遇到熱電偶以外，還會遇到電熱元件，不同的電熱元件適用的溫度不同、適應(yīng)的狀態(tài)也不同。

1. 硅鉬棒(MoSi2)，在空氣中連續(xù)使用的最高溫度為1800℃。在高溫下表面生成一層致密的SiO2玻璃膜，防止進(jìn)一步氧化，但還原氣氛會破壞保護(hù)層。在400～700℃溫度范圍內(nèi)會發(fā)生低溫氧化而遭破壞，故不應(yīng)在此范圍內(nèi)長期使用。硅鉬棒使用壽命長，且不易發(fā)生老化而需更換。硅鉬棒在室溫下既脆又硬，有較高的抗彎和抗拉強(qiáng)度，在1350℃以上變軟且有延展性，伸長率約5%，冷卻后又恢復(fù)原尺寸和脆性。

2. 硅碳棒(SiC)，在空氣中，1000℃以下氧化極慢，1350℃時(shí)氧化顯著，在1350～1500℃間生成SiO2，而SiO2在1700℃左右熔化，生成的SiO2在熔化時(shí)覆蓋在SiC上面，阻礙SiC再繼續(xù)氧化。硅碳棒的氧化主要表現(xiàn)為其電阻增加，在使用60～80h后，其電阻增加15%～20%，以后逐漸減緩，這種現(xiàn)象稱為“老化”。硅棒老化后電流就要下降，要使功率保持不變必須提高電壓，所以硅碳棒電爐需設(shè)調(diào)壓裝置，經(jīng)長期加熱，硅碳棒的電阻越來越大，最后終于大到不能再繼續(xù)使用而廢棄。硅碳棒的安全使用溫度達(dá)1600℃。市售的一般硅碳棒在空氣氣氛下，爐溫在1400℃時(shí)，連續(xù)使用壽命約為2000h以上，間斷使用為1000h以上。爐溫在1000℃時(shí)，使用壽命可達(dá)5000h左右。硅碳棒在低溫時(shí)，其電阻與溫度成反比，約在800℃時(shí)，其電阻溫度特性由負(fù)變?yōu)檎?；?00℃以上，其電阻與溫度成正比。

3. 鉻鋁鈷合金，熔化點(diǎn)約為1500℃，加熱后在其表面生成Al2O3薄膜，阻礙內(nèi)部金屬繼續(xù)氧化，其最高使用溫度可達(dá)1400℃。但它的強(qiáng)度比鎳鉻合金低得多，一旦過燒，容易變形倒塌，造成短路而燒毀。尤其是經(jīng)高溫使用一段時(shí)間后，晶粒粗大，脆性增加，容易斷裂。它的安全使用溫度應(yīng)在1350℃以下。與鎳鉻合金相比，鉻鋁鈷合金使用溫度高，電阻系數(shù)大，電阻溫度系數(shù)小，表面容許負(fù)荷高，密度小，價(jià)格便宜，因此使用廣泛。應(yīng)注意鉻鋁鈷合金在高溫下會與酸性耐火材料及氧化鐵皮發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，破壞表面的Al2O3保護(hù)膜，因此在使用時(shí)必須注意這點(diǎn)。

陶瓷種類

陶瓷材料通常由三種不同的相組成，即晶相（1）、玻璃相（2）和氣相（3），晶相是陶瓷的主要組成相，決定了陶瓷材料的物理化學(xué)性能主要是晶相；玻璃相的作用是充填晶粒間隙、粘結(jié)晶粒、提高材料致密度、降低燒結(jié)溫度和抑制晶粒長大；氣相是在工藝過程中形成并保留下來的。

一、普通陶瓷

普通陶瓷是以粘土(Al2O3·2SiO2·2H2O)、長石(K2O·Al2O3·6SiO2；Na2O·Al2O3·6SiO2)、石英(SiO2)為原料，經(jīng)配料、燒結(jié)而制成。其組織中主晶相為莫來石(3Al2O3·2SiO2)，占25％～30％；次晶相為SiO2，占10％～35％；玻璃相占35％～60％，氣相占1％～3％。其中玻璃相是以長石為溶劑，在高溫下溶解一定量的粘土和石英后經(jīng)凝固而形成的。這類陶瓷質(zhì)地堅(jiān)硬，不會氧化生銹、不導(dǎo)電，能耐1200℃高溫，加工成型性好，成本低廉。其缺點(diǎn)是因含有較多的玻璃相，故強(qiáng)度較低，且在高溫下玻璃相易軟化，所以其耐高溫性能及絕緣性能不如特種陶瓷。

這類陶瓷的產(chǎn)量大，廣泛用于電氣、化工、建筑、紡織等工業(yè)部門。用來制作工作溫度低于200℃的耐蝕器皿和容器、反應(yīng)塔管道、供電系統(tǒng)的絕緣子、紡織機(jī)械中的導(dǎo)紗零件等。

二、特種陶瓷

1．氧化物陶瓷

• 氧化鋁陶瓷，它是Al2O3為主要成分，含有少量的SiO2的陶瓷，α-Al2O3為主晶相。根據(jù)Al2O3的含量不同分為75瓷(75％Al2O3)，又稱剛玉——莫來石瓷；95瓷(95%Al2O3)和99瓷(99％Al2O3)，后兩者又稱剛玉瓷。氧化鋁陶瓷中Al2O3含量愈高，玻璃相愈少，氣孔也愈少，其性能愈好，但工藝復(fù)雜，成本高。氧化鋁瓷強(qiáng)度高于普通瓷2～3倍，有的甚至高5～6倍；硬度高，僅次于金剛石、碳化硼、立方氮化硼和碳化硅，有很好的耐磨性；耐高溫性能好，含Al2O3高的剛玉瓷有高的蠕變抗力，能在1600℃高溫下長期工作；耐腐蝕性及絕緣性好。缺點(diǎn)是脆性大，抗熱震性差，不能承受環(huán)境溫度的突然變化。主要用于制作內(nèi)燃機(jī)的火花塞、火箭和導(dǎo)彈的導(dǎo)流罩、軸承、切削刀具以及石油化工用泵的密封環(huán)、紡織機(jī)上的導(dǎo)線器、熔化金屬用的坩鍋及高溫?zé)犭娕嫉奶坠艿取?/p>

• 氧化鎂陶瓷，主晶相為MgO，是離子晶體，耐高溫并抗熔融金屬浸蝕?？芍谱髹徨佊脕砣蹮捀呒兌鹊腇e、Mo、Mg、U、Th及其合金。

• 氧化鋯陶瓷，主晶相為ZrO2，是離子晶體，耐高溫及腐蝕。室溫下為絕緣體，在1000℃以上為導(dǎo)體?？勺魅蹮扨t、Pb、Ph等金屬的坩鍋和高溫電極。

• 氧化鈹陶瓷，主晶相為BeO，是離子晶體，導(dǎo)熱性好與金屬相近，抗熱震性好?？芍谱鞲哳l電爐的坩鍋及高溫絕緣的電子元件。由于Be的吸收中子截面小，BeO陶瓷也可用于核反應(yīng)堆的中子減速劑和反射材料。

2．碳化物陶瓷

碳化硅陶瓷其主晶相是SiC，碳化硅是鍵能高而穩(wěn)定的共價(jià)晶體。根據(jù)其燒結(jié)工藝不同，可分為反應(yīng)燒結(jié)碳化硅和熱壓燒結(jié)碳化硅陶瓷。此類陶瓷的最大優(yōu)點(diǎn)是高溫強(qiáng)度高，而室溫強(qiáng)度稍低；在1400℃時(shí)其抗彎強(qiáng)度保持在500～600MPa，而其它陶瓷在1200℃～1400℃時(shí)強(qiáng)度已顯著降低。其次，導(dǎo)熱性好，僅次于氧化鈹陶瓷；熱穩(wěn)性、抗蠕變性能、耐磨性、耐蝕性都優(yōu)于Si3N4。主要用于制作火箭尾噴管的噴嘴、澆注金屬用的澆道口、爐管、燃?xì)廨啓C(jī)葉片、熱交換器及核燃料的包封材料等。

3．氮化物陶瓷

• 氮化硅陶瓷，它是以Si3N4為主要成分的陶瓷，Si3N4為主晶相。按其制造工藝不同分為熱壓燒結(jié)氮化硅(β-Si3N4)陶瓷和反應(yīng)燒結(jié)氮化硅(α-Si3N4)陶瓷。熱壓燒結(jié)氮化硅陶瓷組織致密，氣孔率接近于零，強(qiáng)度高。反應(yīng)燒結(jié)氮化硅陶瓷是以Si粉或Si-SiN4粉為原料，壓制成型后經(jīng)氮化處理而得到的。因其有20％～30％氣孔，故強(qiáng)度不及熱壓燒結(jié)氮化硅陶瓷，但和95陶瓷相近。氮化硅陶瓷硬度高；摩擦系數(shù)小，只有0.1～0.2；具有自潤滑性，可以在沒有潤滑劑的條件下使用；蠕變抗力高，熱膨脹系數(shù)??；抗熱震性能在陶瓷中最佳，比Al2O3瓷高2～3倍；化學(xué)穩(wěn)定性好，抗氫氟酸以外的各種無機(jī)酸和堿溶液的侵蝕，也能抵抗熔融非鐵金屬的侵蝕。此外，由于氮化硅為共價(jià)晶體，因此具有優(yōu)異的電絕緣性能。反應(yīng)燒結(jié)氮化硅因在氮化過程中可進(jìn)行機(jī)加工，主要用于形狀復(fù)雜、尺寸精度高的耐熱、抗蝕、耐磨、絕緣制品，如石油、化工泵的密封環(huán)、高溫軸承、熱電偶導(dǎo)管。熱壓燒結(jié)氮化硅陶瓷只用于形狀簡單的耐磨耐高溫零件，如切削刀具等。近年來在Si3N4中添加一定數(shù)量的Al2O3構(gòu)成新型陶瓷材料，稱為賽綸(Sialon)陶瓷。它可用常壓燒結(jié)方法就能達(dá)到接近熱壓燒結(jié)氮化硅陶瓷的性能，是目前強(qiáng)度最高并有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、耐磨性和熱穩(wěn)定性的陶瓷。

• 氮化硼陶瓷，氮化硼陶瓷的主晶相是BN，屬于共價(jià)晶體，其晶體結(jié)構(gòu)與石墨相仿為六方晶格，故有白石墨之稱。此類陶瓷具有良好的耐熱性和導(dǎo)熱性，其導(dǎo)熱率與不銹鋼相當(dāng)；熱膨脹系數(shù)小(比其它陶瓷及金屬均低得多)，故其抗熱震性和熱穩(wěn)定均好；絕緣性好，在2000℃的高溫下仍是絕緣體；化學(xué)穩(wěn)定性高，能抵抗鐵、鋁、鎳等熔融金屬的侵蝕；硬度較其它陶瓷低，可進(jìn)行切削加工；有自潤滑性。常用于制作熱電偶套管、熔煉半導(dǎo)體及金屬的坩鍋、冶金用高溫容器和管道、玻璃制品成型模、高溫絕緣材料等。此外，由于BN有很大的吸收中子截面，可作核反應(yīng)堆中吸收熱中子的控制棒。

脆性大、韌性低、難以加工成型是制約結(jié)構(gòu)陶瓷發(fā)展及應(yīng)用的主要原因。近年來，國內(nèi)外都在陶瓷的成分設(shè)計(jì)、改變組織結(jié)構(gòu)、創(chuàng)建新的工藝等方面加強(qiáng)了研究，以期達(dá)到增韌及擴(kuò)大品種的目的?！袄肸rO2進(jìn)行相變增韌”、“纖維補(bǔ)強(qiáng)增韌”以及應(yīng)用特殊工藝及方法制造“微米陶瓷”及“納米陶瓷”等增韌技術(shù)都取得了一定進(jìn)展，這無疑會使結(jié)構(gòu)陶瓷在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

在結(jié)構(gòu)陶瓷發(fā)展的同時(shí)，種類繁多、性能各異的功能陶瓷也不斷涌現(xiàn)。導(dǎo)電陶瓷、壓電陶瓷、快離子導(dǎo)體陶瓷、磁性陶瓷、光學(xué)陶瓷(例如光導(dǎo)纖維、激光材料)、敏感陶瓷(例如傳感器陶瓷)、超導(dǎo)陶瓷、陶瓷集成等陶瓷材料在各個(gè)領(lǐng)域中正發(fā)揮著巨大的作用。

LVDT（線性位移傳感器）

LVDT（線性位移傳感器）是一款將位移轉(zhuǎn)化為電信號，由此我們可以測量位移的設(shè)備，LVDT的特點(diǎn)有：

•       1. 原理直觀、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用壽命長；

•       2. 靈敏度高、線性范圍寬、重復(fù)性好；

•       3. 分辨率高、應(yīng)用廣、適合于不同的應(yīng)用；

•       4. 結(jié)構(gòu)對稱、零位可恢復(fù)。

LVDT的結(jié)構(gòu)由鐵芯、銜鐵、初級線圈、次級線圈組成，如右圖所示，初級線圈、次級線圈分布在線圈骨架上，線圈內(nèi)部有一個(gè)可自由移動的桿狀銜鐵。當(dāng)初級線圈被外部交流電源所激勵(lì)，在次級線圈上就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；因?yàn)檫@2個(gè)次級線圈的連接時(shí)相反的，那么傳感器的凈輸出電壓為2個(gè)次級傳感器之差，當(dāng)鐵芯在線圈的中心位置時(shí)，輸出的電壓為0，也就是我們所說的NULL位置。當(dāng)鐵芯離開0位，鐵芯向其中一個(gè)次級線圈方向移動時(shí)，感應(yīng)電壓增大，而另一個(gè)次級線圈的感應(yīng)電壓減少；這個(gè)移動會產(chǎn)生一個(gè)差分電壓信號輸出，它會隨著鐵芯的位置線性變化。當(dāng)鐵芯從一端滑向另一端，輸出信號的相位會發(fā)生180°改變。

LVDT在工作過程中，鐵芯的運(yùn)動不能超出線圈的線性在LVDT操作時(shí)。要確保鐵芯完全在線圈內(nèi)部移動，否則會產(chǎn)生非線性的電壓輸出，甚至?xí)?dǎo)致線圈過熱。因此所有的LVDT均有一個(gè)線性范圍。

PID(比例、積分、微分控制器)

PID具有三個(gè)調(diào)節(jié)功能：比例調(diào)節(jié)作用、積分調(diào)節(jié)作用、微分調(diào)節(jié)作用。
比例調(diào)節(jié)作用：是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差,系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差,比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。比例作用大,可以加快調(diào)節(jié),減少誤差,但是過大的比例,使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降,甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。
積分調(diào)節(jié)作用：是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差,提高無差度。因?yàn)橛姓`差,積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行,直至無差,積分調(diào)節(jié)停止,積分調(diào)節(jié)輸出一常值。積分作用的強(qiáng)弱取決與積分時(shí)間常數(shù)Ti,Ti越小,積分作用就越強(qiáng)。反之Ti大則積分作用弱,加入積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降,動態(tài)響應(yīng)變慢。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合,組成PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器。
微分調(diào)節(jié)作用：微分作用反映系統(tǒng)偏差信號的變化率,具有預(yù)見性,能預(yù)見偏差變化的趨勢,因此能產(chǎn)生超前的控制作用,在偏差還沒有形成之前,已被微分調(diào)節(jié)作用消除。因此,可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。
在微分時(shí)間選擇合適情況下,可以減少超調(diào),減少調(diào)節(jié)時(shí)間。微分作用對噪聲干擾有放大作用,因此過強(qiáng)的加微分調(diào)節(jié),對系統(tǒng)抗干擾不利。此外,微分反應(yīng)的是變化率,而當(dāng)輸入沒有變化時(shí),微分作用輸出為零。微分作用不能單獨(dú)使用,需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合,組成PD或PID控制器。

 

PID參數(shù)整定的基本判斷：
1、響應(yīng)曲線震蕩頻繁，系統(tǒng)穩(wěn)定度不夠，需加大比例度。
2、系統(tǒng)偏差大，并且趨于非周期過程，需減小比例度。
3、曲線波動大，增加積分時(shí)間以消除余差。
4、曲線震蕩頻繁，穩(wěn)定度低且曲線偏離給定值后長時(shí)間不回來，需減少積分時(shí)間。
5、曲線最大偏差大且衰減慢，需增加微分時(shí)間。
6、曲線震蕩頻繁，可以適當(dāng)減少微分時(shí)間。

PID參數(shù)調(diào)整口訣：
參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查
先是比例后積分，最后再把微分加
曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大
曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳
曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降
曲線波動周期長，積分時(shí)間再加長
曲線振蕩頻率快，先把微分降下來
動差大來波動慢。微分時(shí)間應(yīng)加長
理想曲線兩個(gè)波，前高后低4比1
一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會低