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熱機械分析是一種測量物質的形變與溫度時間等函數關系的一種技術，主要用于測量物質的膨脹系數和相轉變溫度等參數，廣泛應用于塑料、橡膠、薄膜、纖維、涂料、陶瓷、玻璃等多個領域，進行這種測量的儀器稱為熱機械分析儀。
作為熱分析技術大類中的一種，熱機械分析儀的基本原理與熱膨脹分析儀的原理相近，均是測量固體和液體尺寸隨溫度變化的儀器。主要是在程序控溫下，利用儀器內部的線性可變差動變壓器(LVDT)量測材料因熱及機械荷重下所產生的尺寸變化，獲得在不同荷重情形(如壓力或張力)下，試樣的膨脹、拉伸、壓縮和彎曲的量測等。
熱機械分析儀的操作模式、測試探頭、工作夾具都具有很強的靈活性，同時能夠得到靈敏的信號。儀器中的探頭由固定在其上面的懸臂梁和螺旋彈簧支撐，通過加馬力馬達對試樣施加載荷。當試樣長度(即試樣管和探頭的相對位置)發生變化時，差動變壓器檢測到此變化，則連同溫度、應力和應變數據，由熱機械分析儀中央處理機收集后送到工作站進行數據分析。
熱機械分析儀主要由機架、壓頭、加荷裝置、加熱裝置、致冷裝置、形變測量裝置、記錄裝置、溫度程序控制裝置等組成，各組成部分的主要參數如下：
1、機架：剛形結構，在測試溫度范圍內軸線方向不發生變形；
2、壓頭：直徑4.0 mm，長度10 mm；
3、加荷裝置：可通過壓桿、壓頭對試樣施加壓強0.4 MPa；
4、加熱裝置：為程序控制系統，控溫速率1.2 ℃/min，控溫精度0.5 ℃；
5、致冷裝置：溫度限為-150 ℃；
6、形變測量裝置：探頭每位移1 μm輸出1 μV電信號。
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