CN102879312B - 可连续监测多孔材料孔隙率变化和检测孔隙值的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可连续监测多孔材料孔隙率变化的方法，在距多孔材料一定距离之处一面固定设置光源；在另一面设置感光装置；由光源发出的光通过多孔材料后，透过的光被另一面的感光装置接收，再通过光电信号转换装置将接收的光信号转为电信号，并通过某种数据传输方式传送给数据采集系统，数据采集系统将实时采集的数据经处理后输出透光率结果，通过连续输出的结果反映多孔材料孔隙率的变化情况。本发明可实现无损检测，大大节约材料成本，节约资源，可连续实时监测连续化多孔材料的孔隙率变化监测变化，且结果较准确和直观。

Description

可连续监测多孔材料孔隙率变化和检测孔隙值的方法
技术领域
本发明涉及一种监测多孔材料物理指标变化及检测该物理指标值的方法，特别涉及一种连续监测多孔材料孔隙率变化和检测孔隙值的方法。
背景技术
多孔材料诸如海绵等，孔隙率是其重要的物理指标，其均匀性直接影响了以该材料的多孔模板而制作的其它多孔类材料的孔隙率的均匀性，例如海绵的孔隙率均匀性的好坏，决定了由其生产的泡沫金属产品的均匀性好坏。而目前检测采用的方法为计数法，即在显微镜下观察计数每英寸长度上孔的个数，用PPI表示。但由于如海绵类的多孔材料的孔径大小、形貌不一，采用一个直线的或平面的简单的方法计量孔数，很显然难予得到正确的结果，更不能体现孔隙率的变化情况，再加上检测人员的误差，结果更是不准，并且该方法是破坏性检验方法。
发明内容
本发明旨在提供一种可实现连续实时监测多孔材料孔隙率变化的方法，并且是一种非破坏性的方法。本发明通过以下方案实现：
一种可连续监测多孔材料孔隙率变化的方法，待测多孔材料具有一定厚度，在距多孔材料一面的一定距离之处固定设置可发出具有一定波长的光且亮度可调的光源，多孔材料的基体材料应当可完全吸收或部分吸收该光源发出的光；在距多孔材料另一面的一定距离之处固定设置感光装置，待测多孔材料连续通过由光源和感光装置形成的检测区域，光源发出的光在多孔材料上形成一定面积和形状的光源照射区域，感光装置的感光区域的面积和形状与光源照射区域面积和形状相同，同时感光区域与光源发出、照射区域处于相同水平位置；由光源发出的光透过多孔材料后，被另一面的感光装置接收，再通过光电信号转换装置将接收的光信号转为电信号，并通过某种数据传输方式传送给数据采集系统，数据采集系统将实时采集的数据经处理后输出透光率结果，通过连续输出的结果反映多孔材料孔隙率的变化情况。
数据采集系统采用常用的电脑和数据采集接口，并使用某种常规数据收集和处理分析软件即可，例如：电脑数据采集接口采用USB总线嵌入式数据采集及控制接口模块，此模块具有若干个12位A/D转换通道，可循环采集若干路的测量数据，通过USB接口将信号上传至电脑中，对采集数据进行记录分析。电脑数据采集分析系统程序采用C++Builder6编制而成。透过多孔材料的实时光信号转化为电信号后被传送至数据采集系统中，经采集分析系统后就可得到实时感光数据值，并绘制成数据图。当孔隙率有变化时，数据图上的就可有相应的变化，如孔隙率增大，透过的光强度大，收到的感光值增大，因此数据图上就会向上波动；孔隙率减小时，则变化方向相反。因此我们从输出的数据图或直接从数据值上就可看出材料孔隙率的变化情况。
为方便应用，光源与多孔材料的一面之间距离和感光装置与多孔材料另一面之间的距离保持相等，即光源和感光装置以多孔材料为中心呈轴对称位置放置，并且实践中，光源与多孔材料的一面之间距离一般都设置为≤1mm。
为消除外界环境对检测结果的影响，光源和感光装置分别置于表面包含了被涂成黑色区域的容器内，并且放置于容器的正中。容器进一步优选方形容器。
在实践中，光源发出的光照射在多孔材料上形成的照射区域形状优选圆形。进一步优选直径为2～5mm的圆形区域。基于这种圆形照射区域考量，方形容器表面涂成黑色区域优选面积应当不小于100cm2的范围，进一步优选表面全部涂成黑色的面积不小于100cm2方形容器。
一种检测多孔材料孔隙率的方法，首先选择若干已知孔隙率值的同种多孔材料作为标样，均采用相同的上述方法进行检测，得到实测透光率值，并建立实测透光率值与孔隙率值之间的关系；之后，再将与标样厚度相同的同种的待测多孔材料采用相同的方法进行检测，得到实测透光率值，再通过应用标样建立的实测透光率值与孔隙率值之间的相关关系，将待测材料的实测透光率换算为孔隙率值。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.可实现无损检测，即不需要破坏材料实现检测材料的孔隙率和临测其变化之目的，大大节约材料成本，节约资源。
2.可连续实时监测连续化多孔材料的孔隙率变化
3.监测变化之结果较准确和直观。
附图说明
图1：实施例1的检测时示意图
图2：实施例1输出的结果图
图3：实施例2输出的实测透光率值与孔隙率值相关关系图
具体实施方式
实施例1
一种连续监测成卷海绵的孔隙率变化的方法，取一定厚度如1.8mm的一卷海绵，拉开一段距离的海绵，如图1所示，在距海绵一面的0.8mm之处固定设置亮度可调的钨灯，钨灯被放置于一个表面全部涂成黑色的面积为100cm2的方盒内正中；在距海绵另一面的0.8mm之处固定设置感光管，感光管被放置于一个表面全部涂成黑色的面积为100cm2的方盒内正中，放置钨灯和感光管的两个方盒设置在同一水平位置，且两个方盒以海绵材料为中心呈轴对称位置放置，两方盒之间的位置即为检测区域。一卷海绵以一定的速度匀速连续通过检测区域，钨灯发出的光在通过检测区域的海绵上形成直径为3.5mm圆形照射区域。
钨灯发出的光经透镜组后照在检测区域的海绵材料上，经海绵透过的光被置于海绵材料另一面的感光装置接收，再通过光电信号转换装置将接收的光信号转为电信号。数据采集系统的数据采集接口采用USB总线嵌入式数据采集及控制接口模块，此模块具有8个12位A/D转换通道，可循环采集8路的测量数据，通过USB接口将信号上传至电脑中。数据采集系统采用C++Builder6编制而成的数据分析软件，在电脑中将收到的数据信号进行处理，输出透光率结果，并绘制成如图2所示的数据图，当孔隙率有变化时，数据图上的就可有相应的变化，如孔隙率增大，透过的光强度大，收到的感光值增大，因此数据图上就会向上波动；孔隙率减小时，则变化方向相反。因此我们从输出的数据图或直接从数据值上就可看出材料孔隙率的变化情况。
实施例2
一种检测海绵孔隙率的方法，选择厚度均为1.8mm的具有不同孔隙率值的6卷海绵材料作为标样，均采用实施例1的方法进行检测，得到实测透光率值。测量数据如下表：
检验序号 规格（厚度mm*PPI）   实测透光率平均值
 1   1.8*130   234.66
 2   1.8*115   303.36
 3   1.8*110   321.86
 4   1.8*100   348.62
 5   1.8*95   369.48
 6   1.8*90   384.37
并通过数据分析系统得出了实测透光率值与孔隙率值之间的关系图，如图3所示；之后，再将未知孔隙率的厚度为1.8mm的待测海绵材料也采用相同的方法进行检测，得到实测透光率值，再通过如图3的实测透光率值与孔隙率值关系图，将待测材料的实测透光率换算为孔隙率值。

Claims (7)

1.一种可连续监测多孔材料孔隙率变化的方法，其特征在于：待测多孔材料具有一定厚度，在距多孔材料一面的一定距离之处固定设置可发出具有一定波长的光且亮度可调的光源，多孔材料的基体材料应当可完全吸收或部分吸收该光源发出的光；在距多孔材料另一面的一定距离之处固定设置感光装置，待测多孔材料连续通过由光源和感光装置形成的检测区域，光源发出的光在多孔材料上形成一定面积和形状的光源照射区域，感光装置的感光区域的面积和形状与光源照射区域面积和形状相同，同时感光区域与光源发出、照射区域处于相同水平位置；由光源发出的光透过多孔材料后被另一面的感光装置接收，再通过光电信号转换装置将接收的光信号转为电信号，并通过某种数据传输方式传送给数据采集系统，数据采集系统将实时采集的数据经处理后输出透光率结果，通过连续输出的结果反映多孔材料孔隙率的变化情况；
所述光源与多孔材料的一面之间距离和感光装置与多孔材料另一面之间的距离相等，光源与多孔材料的一面之间距离≤1mm；
所述的光源和感光装置分别置于表面包含了被涂成黑色区域的容器内，并且放置于容器的正中。
2.如权利要求1所述的可连续监测多孔材料孔隙率变化的方法，其特征在于：所述容器形状优选方形。
3.如权利要求1或2所述的可连续监测多孔材料孔隙率变化的方法，其特征在于：所述光源照射区域形状优选圆形。
4.如权利要求3所述的可连续监测多孔材料孔隙率变化的方法，其特征在于：所述圆形光源照射区域的直径优选2～5mm。
5.如权利要求2所述的可连续监测多孔材料孔隙率变化的方法，其特征在于：所述方形容器表面涂成黑色区域优选面积不小于100cm2的范围。
6.如权利要求5所述的可连续监测多孔材料孔隙率变化的方法，其特征在于：优选表面全部涂成黑色的方形容器。
7.一种检测多孔材料孔隙率的方法，其特征在于：首先选择若干已知孔隙率值的同种多孔材料作为标样，采用相同的如权利要求1～6之一的方法进行检测，得到实测透光率值，并建立实测透光率值与孔隙率值之间的关系；之后，再将与标样厚度相同的同种的待测多孔材料采用与标样检测方法相同的如权利要求1～6之一的方法进行检测，得到实测透光率值，再通过应用标样建立的实测透光率值与孔隙率值之间的相关关系，将待测材料的实测透光率换算为孔隙率值。
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