熱機(jī)械分析儀主要基于對材料在受控溫度程序下的尺寸或力學(xué)響應(yīng)的準(zhǔn)確測量。其核心原理涉及溫度控制、位移測量和力學(xué)加載等多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的協(xié)同工作。
 

　　(一)溫度控制系統(tǒng)
 

　　溫度是影響材料熱機(jī)械性能的關(guān)鍵因素之一。配備了高精度的溫度控制系統(tǒng)，通常采用電阻加熱或液氮冷卻等方式來實(shí)現(xiàn)對樣品溫度的準(zhǔn)確控制。溫度程序可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求進(jìn)行編程設(shè)定，包括升溫速率、降溫速率、恒溫時(shí)間等參數(shù)。在實(shí)驗(yàn)過程中，溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測樣品的溫度，并將信號(hào)反饋給溫度控制器，控制器通過調(diào)節(jié)加熱或冷卻功率，使樣品溫度按照預(yù)設(shè)的程序準(zhǔn)確變化，確保實(shí)驗(yàn)條件的高度可控性和重復(fù)性。
 

　　(二)位移測量系統(tǒng)
 

　　位移測量是熱機(jī)械分析儀的核心功能之一，用于準(zhǔn)確測量材料在溫度變化過程中的尺寸變化。常見的位移測量方法包括電容式位移傳感器、激光干涉位移傳感器和線性可變差動(dòng)變壓器(LVDT)等。電容式位移傳感器基于電容變化原理，當(dāng)樣品尺寸發(fā)生變化時(shí)，會(huì)引起傳感器電極之間電容的變化，通過測量電容值的變化即可計(jì)算出樣品的位移。激光干涉位移傳感器利用激光的干涉原理，具有較高的測量精度和分辨率，能夠檢測到納米級(jí)別的位移變化。LVDT 則是一種基于電磁感應(yīng)原理的位移傳感器，具有線性度好、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。這些位移測量系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地記錄樣品在不同溫度下的尺寸變化，為分析材料的熱膨脹、熱收縮等性能提供可靠的數(shù)據(jù)。
 

　　(三)力學(xué)加載系統(tǒng)
 

　　除了測量尺寸變化，熱機(jī)械分析儀還可以對樣品施加一定的力學(xué)載荷，以研究材料在溫度和應(yīng)力共同作用下的力學(xué)性能變化。力學(xué)加載系統(tǒng)通常包括加載裝置和力傳感器兩部分。加載裝置可以采用機(jī)械加載、氣壓加載或液壓加載等方式，能夠準(zhǔn)確控制施加在樣品上的力的大小和方向。力傳感器則用于實(shí)時(shí)測量樣品所承受的力，并將信號(hào)傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通過力學(xué)加載系統(tǒng)，可以開展拉伸、壓縮、彎曲等多種力學(xué)性能測試，同時(shí)結(jié)合溫度變化，深入研究材料的蠕變、應(yīng)力松弛等熱機(jī)械行為。