CN105423966B - 一种调节测量流道间隙的浸入式超声测量装置及测量方法 - Google Patents

一种调节测量流道间隙的浸入式超声测量装置及测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种调节测量流道间隙的浸入式超声测量装置及测量方法，包括测量头和可调距装置；测量头包括测量头本体，在测量头本体的端部，沿其径向开设有一使熔体通过的狭缝流道，在狭缝流道的一侧开设有探头通道，探头通道内设有带包覆层的缓冲杆，缓冲杆内固定安装超声探头；缓冲杆固定在可调距装置上，可调距装置上设有位移传感器；可调距装置带动缓冲杆沿探头通道轴向运动，实现超声探头相对于狭缝流道径向方向的距离可调。在聚合物熔体进行超声测量过程中，本装置突破了现有模具物理宽度的限制，拓展了探头测试区域。能研究聚合物填充体系熔体在不同流道中的粒度大小及其分散行为，对聚合物加工工程的技术发展具有现实的意义。

Description

一种调节测量流道间隙的浸入式超声测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及聚合物超声学测试技术领域，尤其涉及一种调节测量流道间隙的浸入式超声测量装置及测量方法。
背景技术
聚合物加工成型过程中由于成型的需要，通常在聚合物熔体的流动过程中加入一定的粒子作为增强组分，以提高成型材料的制品性能和降低成本，然而，聚合物熔体组分间分散状态等微观结构产生的影响，最终会影响聚合物制品的尺寸、形状、物理特性等宏观性能。如何了解分散状态，并根据现有分散状态及时的调整工艺，第一时间反馈实际的生产参数，使工作人员能够及时调整预设的工艺参数，降低次品、废品率，从而减少不必要的能量损耗和资源浪费，达到环保节能的目的，是聚合物加工过程的关键，这一点目前尚在研究中。传统的超声在线测量方法，还只是建立把探头固定在模头上，测得声学参数，利用这些参数，来计算增强粒子在熔体中流动分散状态，然而，由于聚合物高粘度及探头精度的影响，采集到的超声信号并不能反映局部分散状态，测得的数据并不尽如人意，最终给工艺调整带来困难。因此，开发出一种可调节测量流道间隙，以探测局部区域的超声测量装置具有巨大的发展前景。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种调节测量流道间隙的浸入式超声测量装置及测量方法。本发明为聚合物增强粒子粒度分散的检测提供了检测方案，解决了当前聚合物加工领域无法实时定量表征聚合物基复合材料增强粒子分散性特别是局部分散性的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种调节测量流道间隙的浸入式超声测量装置，包括测量头I和可调距装置II；
所述测量头I包括测量头本体3，在测量头本体3的端部，沿其径向开设有一使熔体通过的狭缝流道1，在狭缝流道1的一侧开设有探头通道，探头通道内设有带包覆层的缓冲杆2，缓冲杆2内固定安装超声探头4；所述探头通道的轴线与狭缝流道1的轴线相垂直；
缓冲杆2固定在可调距装置II上，可调距装置II上设有位移传感器6；可调距装置II带动缓冲杆2沿探头通道轴向运动，实现超声探头4相对于狭缝流道1径向方向的距离可调。
所述狭缝流道1的截面形状为矩形。
所述可调距装置II包括上座9-1、底座9、安装在底座9上的伺服电机11、通过联轴器13安装在伺服电机11转轴上的丝杆14、安装在丝杆14上的丝母7，安装在上座9-1与底座9之间导轨8，丝母7的两侧与导轨8滑动连接；所述位移传感器6安装在丝母7上；
当伺服电机11带动丝杆14转动时，丝母7沿着丝杆14轴向运动，带动位移传感器6及缓冲杆2沿其轴向运动，并通过位移传感器6得到超声探头4相对于狭缝流道1径向方向的距离数据，即与超声探头4相对的狭缝流道1另一侧内壁面的距离。
超声探头4固定安装在缓冲杆2的末端。
所述超声探头4连接外部的超声波发射/接收装置，超声波发射/接收装置通过电缆线连接计算机。
所述缓冲杆2的包覆层为不锈钢管。所述联轴器13上安装有止推轴承12。所述可调距装置II还包括一外罩10。
将测量头本体3伸入聚合物熔体中，聚合物熔体由狭缝流道1的一端进入，再由另一端流出；当伺服电机11带动丝杆14转动时，丝母7沿着丝杆14轴向运动，带动位移传感器6及缓冲杆2沿其轴向运动；
超声探头通过探头线与超声波发射/接收装置和计算机相连，计算机控制超声波发射/接收装置发射的频率和强度；超声信号由超声波发射/接收装置发射经超声探头射入聚合物熔体，超声信号在聚合物熔体内部传播，并到达超声探头4相对的狭缝流道另一侧内壁面反射后，再次经缓冲杆传送被超声探头接收，接收到的信号通过数据采集与处理系统并代入模型，计算得出被测聚合物熔体增强粒子分散性指标，实现粒度分布的实时测量。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明在测量头本体的端部，沿其径向开设有一使熔体通过的狭缝流道，在狭缝流道的一侧开设有探头通道，探头通道内设有带包覆层的缓冲杆，缓冲杆内固定安装超声探头；所述探头通道的轴线与狭缝流道的轴线相垂直；缓冲杆固定在可调距装置上，可调距装置上设有位移传感器；可调距装置带动缓冲杆沿探头通道轴向运动，实现超声探头相对于狭缝流道径向方向的距离可调，从而可以实时调整超声波测量狭缝流道的宽度，实现多相聚合熔体及其复合材料熔体的超声测量。
当伺服电机带动丝杆转动时，丝母沿着丝杆轴向运动，带动位移传感器及缓冲杆沿其轴向运动，并通过位移传感器得到超声探头相对于狭缝流道径向方向的距离数据，即与超声探头相对的狭缝流道另一侧内壁面的距离。通过伺服电机驱动，丝杆实现超声探头的精准移动和定位。
本发明为聚合物增强粒子粒度分散的检测提供了检测手段，解决了当前聚合物加工领域无法实时定量表征聚合物基复合材料增强粒子分散性特别是局部分散性的问题。
本发明采用的缓冲杆导播能力强，接收到的信号强。可调距装置实现超声探头的精密控制，突破了模具流道空间上的限制，在实际生产过程中，可根据实际情况调整超声探头相对于狭缝流道径向方向的距离。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为图1中的测量头I结构放大示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1、2所示。本发明一种调节测量流道间隙的浸入式超声测量装置，包括测量头I和可调距装置II；
所述测量头I包括测量头本体3，在测量头本体3的端部，沿其径向开设有一使熔体通过的狭缝流道1，在狭缝流道1的一侧开设有探头通道，探头通道内设有带包覆层的缓冲杆2，缓冲杆2内固定安装超声探头4；所述探头通道的轴线与狭缝流道1的轴线相垂直；
缓冲杆2固定在可调距装置II上，可调距装置II上设有位移传感器6；可调距装置II带动缓冲杆2沿探头通道轴向运动，实现超声探头4相对于狭缝流道1径向方向的距离可调。
所述狭缝流道1的截面形状为矩形。测量时，将测量头本体3伸入聚合熔体中，聚合熔体由狭缝流道1的一端进入，再由另一端流出。
所述可调距装置II包括上座9-1、底座9、安装在底座9上的伺服电机11、通过联轴器13安装在伺服电机11转轴上的丝杆14、安装在丝杆14上的丝母7，安装在上座9-1与底座9之间导轨8，丝母7的两侧与导轨8滑动连接；所述位移传感器6安装在丝母7上；当伺服电机11带动丝杆14转动时，丝母7沿着丝杆14轴向运动，带动位移传感器6及缓冲杆2沿其轴向运动，并通过位移传感器6得到超声探头4相对于狭缝流道1径向方向的距离数据，即与超声探头4相对的狭缝流道1另一侧内壁面的距离。
所述的导轨，用以用于对丝杆副在工作时进行支撑和导向。
所述的丝杆，其自锁功能用以承受在高压测试条件下，来自熔体轴向的压力，使探头在测量过程中保持静止不动。
超声探头4固定安装在缓冲杆2的末端。
所述超声探头4连接外部的超声波发射/接收装置，超声波发射/接收装置通过电缆线连接计算机。
所述缓冲杆2具有不锈钢包覆层。
所述联轴器13上安装有止推轴承12。
所述可调距装置II还包括一外罩10。
测量时，将测量头本体3垂直伸入有聚合物熔体流动输送的模头中，聚合物熔体由狭缝流道1的一端进入，再由另一端流出；启动伺服电机11，并打开位移传感器6；通过位移传感器6显示的位移，将超声探头4控制在合适位置，关闭伺服电机11。将待测物料和添加剂加入挤出机，物料开始熔融混合，此时丝杆14的自锁功能实现超声探头4的高压测试环境中保持静止不动，导轨8支撑丝杆，同时对丝母运动进行导向，防止其在平面内转动，从而达到保持超声探头直线运动。
待物料熔融均匀后打开超声波发射/接收装置，开始测试，直至测试结束，关闭电源。
本装置突破了现有模具物理宽度的限制，拓展了超声探头测试区域。能研究聚合物填充体系熔体在不同流道中的粒度大小及其分散行为，对聚合物加工工程的技术发展具有现实的意义。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种调节测量流道间隙的浸入式超声测量装置，其特征在于：包括测量头(I)和可调距装置(II)；
所述测量头(I)包括测量头本体(3)，在测量头本体(3)的端部，沿其径向开设有一使熔体通过的狭缝流道(1)，在狭缝流道(1)的一侧开设有探头通道，探头通道内设有带包覆层的缓冲杆(2)，缓冲杆(2)内固定安装超声探头(4)；所述探头通道的轴线与狭缝流道(1)的轴线相垂直；
缓冲杆(2)固定在可调距装置(II)上，可调距装置(II)上设有位移传感器(6)；可调距装置(II)带动缓冲杆(2)沿探头通道轴向运动，实现超声探头(4)相对于狭缝流道(1)径向方向的距离可调。
2.根据权利要求1所述的调节测量流道间隙的浸入式超声测量装置，其特征在于：所述狭缝流道(1)的截面形状为矩形。
3.根据权利要求1或2所述的调节测量流道间隙的浸入式超声测量装置，其特征在于：所述可调距装置(II)包括上座(9-1)、底座(9)、安装在底座(9)上的伺服电机(11)、通过联轴器(13)安装在伺服电机(11)转轴上的丝杆(14)、安装在丝杆(14)上的丝母(7)，安装在上座(9-1)与底座(9)之间导轨(8)，丝母(7)的两侧与导轨(8)滑动连接；所述位移传感器(6)安装在丝母(7)上；
当伺服电机(11)带动丝杆(14)转动时，丝母(7)沿着丝杆(14)轴向运动，带动位移传感器(6)及缓冲杆(2)沿其轴向运动，并通过位移传感器(6)得到超声探头(4)相对于狭缝流道(1)径向方向的距离数据，即与超声探头(4)相对的狭缝流道(1)另一侧内壁面的距离。
4.根据权利要求1所述的调节测量流道间隙的浸入式超声测量装置，其特征在于：超声探头(4)固定安装在缓冲杆(2)的末端。
5.根据权利要求3所述的调节测量流道间隙的浸入式超声测量装置，其特征在于：所述超声探头(4)连接外部的超声发射/接收装置，超声发射/接收装置通过电缆线连接计算机。
6.根据权利要求1所述的调节测量流道间隙的浸入式超声测量装置，其特征在于：所述缓冲杆(2)具有不锈钢包覆层。
7.根据权利要求3所述的调节测量流道间隙的浸入式超声测量装置，其特征在于：所述联轴器(13)上安装有止推轴承(12)。
8.根据权利要求3所述的调节测量流道间隙的浸入式超声测量装置，其特征在于：所述可调距装置(II)还包括一外罩(10)。
9.一种聚合物熔体增强粒子分散性指标的测量方法，其特征在于采用权利要求1至8中任一项所述调节测量流道间隙的浸入式超声测量装置实现，实现步骤如下：
将测量头本体(3)垂直伸入有聚合物熔体流动输送的模头中，此时聚合物熔体由狭缝流道(1)的一端进入，再由另一端流出；当伺服电机(11)带动丝杆(14)转动时，丝母(7)沿着丝杆(14)轴向运动，带动位移传感器(6)及缓冲杆(2)沿其轴向运动；
超声探头(4)通过探头线与超声发射/接收装置和计算机相连，计算机控制超声发射/接收装置发射的频率和强度；超声信号由超声发射/接收装置发射经超声探头(4)射入聚合物熔体，超声信号在聚合物熔体内部传播，并到达超声探头(4)相对的狭缝流道另一侧内壁面反射后，再次经缓冲杆传送被超声探头(4)接收，接收到的信号通过数据采集与处理系统并代入模型，计算得出被测聚合物熔体增强粒子分散性指标，实现粒度分布的实时测量。
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