Thermomechanische Analyse
Dilatometer TMA 600 - Aufbau des Gerätes
Gerätebeschreibung - Aufbau
Das Gerätesystem für die thermomechanische Analyse besteht aus dem
Dilatometer, dem Steuer- und Messwertaufnahmesystem, dem Rechner und der
Software.
Das Dilatometer enthält die Probenaufnahme, den Stempel, den hochauflösenden
Messkopf und den Ofen. Die Temperatur der Messeinheit im Dilatometer wird durch
einen externen Thermostaten stabilisiert, da sonst bei einer Temperaturdrift des
Messkopfes Längenänderungen der Probe vorgetäuscht werden.
Eine hochempfindlichen, rauscharme Verstärkerschaltung wandelt die Wegänderung
im Messkopf in ein elektrisches Signal um.
Das Steuer- und Messwertaufnahmesystem liefert die komplette elektrische
Versorgung für das Dilatometer und die elektrische Leistung zur Heizung des
Ofens. Die Thermospannungen für das Ofen- und Probenthermoelement, sowie das
Signal des Wegaufnehmers werden mit hoher Auflösung digitalisiert. Die
Ofentemperatur ist durch einen eingebauten Mikrocontroller geregelt, der auch
die Steuerung des Heizprogramms und die Datenübertragung zum Rechner abwickelt.
Im Rechner (einem normalen PC) wird das Messprogramm ausgeführt, alle
Probendaten gespeichert, der Messablauf simultan am Monitor dargestellt, die
Messkurve aufgezeichnet und die Auswertung vorgenommen. Die Software läuft
unter Windows 3.1, Windows 9x, NT und OS/2.
Vorteile des stehenden Dilatometers
Die elektronische Aufbereitung des Messsignals entscheidet ebenso über die
Genauigkeit eines Messsystems wie dessen mechanische Eigenschaften. Das TMA 600
ist ein stehendes Dilatometer. Der Fühlstempel, welcher die Bewegung der Probe
aufnimmt, bewegt sich vertikal, dadurch wirken die Gewichtskräfte der
beweglichen Teile und die Auflagekraft in dieselbe Richtung.
Durch die vertikale Arbeitsweise entstehen so gut wie keine Reibungskräfte an
den Lagern, deren Haltbarkeit bei gleich bleibender Messgenauigkeit fast
unbegrenzt ist. Der Probenstempel ist keinen Querkräften unterworfen, auch dies
ist ein Beitrag zur hohen Messpräzision des Gerätes.
Durch die stehende Position der Probe wirken keine Reibungskräfte auf der
Oberfläche der Probenauflage in Richtung der Messachse, ein entscheidender
Vorteil gegenüber einem horizontalen Dilatometeraufbau.
Die Metallteile des Probenhalter besitzen Kühlwasserkanäle zur
Thermostatisierung. Dies ist nötig, da Quarzglas die Wärmestrahlung aus dem
heißen Ofen nach außen leitet. Die Thermostatisierung ist so ausgelegt, dass
sich die Temperatur des Messkopfes bei einer Ofentemperatur von 1000 °C nicht
verändert.
Ablauf der Messung
Mit der Probedateneingabesoftware werden die notwendigen Messparameter und die
probenspezifischen Angaben in eine Datenbank eingegeben.
Die Probe wird je nach Form und Messaufgabe in einen der ausgewählten
Probenhalter fixiert. Das Antasten der Probenoberfläche und der
Nullpunktabgleich wird manuell durchgeführt. Das dL-Signal wird hierbei zur
Kontrolle am Monitor angezeigt.
Vor dem Start der Messwertaufnahme werden auf dem Bildschirm die wesentlichen
Parameter zum Einrichten der Probe angezeigt. Nachdem der Ofen und die Probe auf
die Anfangstemperatur eingelaufen sind, wird das Programm automatisch gestartet
und die Software steuert über die ausgewählten Parameter – Messverfahren,
Start- und Endtemperatur und Heizrate oder über die Messdauer – den
Programmablauf.
Während der Messung wird der Verlauf online auf dem Bildschirm angezeigt. Eine
Statuszeile zeigt die aktuellen Daten in numerischer Form an. Die Messdaten
werden in festgelegten Zeitabständen auf der Festplatte abgespeichert. Bei
einem vorzeitigen Abbruch der Messung können alle bis dahin aufgezeichneten
Daten ausgewertet werden.
Mittels der Software TABase WIN Können die Rohdaten ausgewertet werden.
Neben den Standard-auswerteverfahren wie linearer und differentieller
Ausdehnungskoeffizient und relative Längenänderung können Differenzen, Summen
und Mittelwerte von Kurven gebildet werden. Über eine einfach zu handhabende
Maussteuerung lassen sich Tangenten an die Kurve angelegen und deren
Schnittpunkte bestimmen. Des Weiteren stehen eine Vielzahl von graphischen
Hilfsmitteln zur Verfügung, um das gesamte Diagramm zu bearbeiten.
Das Programm verwaltet nicht nur die Messdaten, die Messungen können anhand von
Auftrags- und Kundendaten in beliebige Gruppen unterteilt werden. Dadurch behält
der Anwender auch bei einer großen Anzahl von Proben immer den Überblick über
seine Datenbestände.
Die komplette Software ist netzwerkfähig. In einem Netzwerk ist es möglich,
von verschiedenen Arbeitsstationen auf einen gemeinsamen Datenbestand
zuzugreifen, wodurch die Daten konsistent bleiben.
