SE460995B - Appts. for rheological characterisation of material - Google Patents

Appts. for rheological characterisation of material

Info

Publication number
SE460995B
SE460995B SE8702551A SE8702551A SE460995B SE 460995 B SE460995 B SE 460995B SE 8702551 A SE8702551 A SE 8702551A SE 8702551 A SE8702551 A SE 8702551A SE 460995 B SE460995 B SE 460995B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
sensor
core
coil
wire
time
Prior art date
Application number
SE8702551A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE8702551D0 (en
SE8702551L (en
Inventor
Nils Anders Brage
Original Assignee
Nils Anders Brage
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nils Anders Brage filed Critical Nils Anders Brage
Priority to SE8702551A priority Critical patent/SE460995B/en
Publication of SE8702551D0 publication Critical patent/SE8702551D0/en
Publication of SE8702551L publication Critical patent/SE8702551L/en
Publication of SE460995B publication Critical patent/SE460995B/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/10Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

Coil and magnetostrictive core are placed in the material whose viscosity is to be measured. A current or voltage pulse is applied to the coil as an input signal. The resultant change in magnetic field causes the length of the core to change. This change is damped by the surrounding material. This causes a change in the electrical properties of the sensor which appears on a time-delayed output signal. The output signal characteristic can be correlated empirically with the viscosity of the material.

Description

460 995 2 vara känd e11er regierad. I många fail gä11er det även för den efter härdningen föijande avsvalningen. 460 995 2 be known e11er ruled. In many cases, this also applies to the cooling following the curing.

Styrningen av härdningsförioppet erbjuder vissa svårigheter. viskosi- teten hos kompositens pïastbeståndsdei varierar under härdningsproces- sen och är under en de1 av processen tiiïräckïigt låg för att fiyta.The control of the curing precursor offers certain difficulties. the viscosity of the composite paste material varies during the curing process and during a part of the process is sufficiently low to flow.

En kontroïlerad fïytning är önskvärd för att önskad dimension och håïlfasthet ska11 erhåiias. Om utflytningen är för stor erhåiies dock dimensionsfeï, håïigheter och försämrad håilfasthet hos detaijen. Det är därför nödvändigt att under processen regïera påiagt tryck i bero- ende av hur härdningen fortskrider. Pïastbeståndsdelens fiytning är beroende av dess viskositet och det påïagda trycket. Viskositeten i sin tur är beroende av temperaturen och härdningsgraden, d v s den tid som förfiutet sedan härdningen påbörjades. Eftersom temperatur och tryck varieras under härdningsprocessen kommer piastbeståndsdeien att undergå viskositetsförändringar. För att kunna utföra en korrekt processtyrning är det därför nödvändigt att under härdningen kunna registrera och föïja förändringarna i pïastbeståndsdeiens viskositet.A controlled flow is desirable in order to obtain the desired dimension and strength. However, if the outflow is too large, dimensional defects, cavities and deteriorated strength of the part are obtained. It is therefore necessary to regulate the applied pressure during the process depending on how the curing progresses. The flow of the paste component depends on its viscosity and the pressure applied. The viscosity in turn depends on the temperature and the degree of curing, i.e. the time that has elapsed since the curing began. As temperature and pressure vary during the curing process, the piast resistance will undergo viscosity changes. In order to be able to perform a correct process control, it is therefore necessary to be able to register and follow the changes in the viscosity of the paste stock during curing.

Som ett exempei på tidigare känd teknik för detta ändamåi kan nämnas amerikanska patentskriften 4 559 810, som beskriver en metod för registrering av viskositeten hos ett kompositmateriaïs pïastbestånds- dei under siuthärdning. Dämpningen av en u1tra1judspu1s som sänds genom materialet utnyttjas för att ge ett mått på viskositeten. En uitraijudssändare och en uïtraïjudsmottagare är piacerade på detaijens yta. Dessa sändare och mottagare är dock reiativt skrymande och inte iämpade för att in situ mäta reoiogiska egenskaper i små voïymer t ex meilan fibrerna, i ett visst skikt e11er en viss dei av en komposit.As an example of the prior art for this purpose may be mentioned U.S. Pat. No. 4,559,810, which describes a method for recording the viscosity of the composite material of a composite material during sieve curing. The attenuation of an ultrasonic spray transmitted through the material is used to provide a measure of the viscosity. An audio transmitter and an audio receiver are located on the surface of the detail. However, these transmitters and receivers are relatively bulky and are not suitable for measuring in situ rheological properties in small volumes, for example between the fibers, in a certain layer or a certain part of a composite.

Andra mätmetoder som bygger på registrering av dieiektricitetsföränd- ringar i kompositmateriaiet är också kända, varvid kondensatorpiattor är anordnade på vardera sidan om kompositdetaïjen. Kondensatorpïat- torna mäter inte direkt mekaniska egenskaper eiïer reoiogiska karakte- ristika utan hartsbiandningens tiiigång på orienterbara och kemiskt betingade dipoler, viiket erfarenhetsmässigt kan korreïeras ti11 resuïtatet av härdförloppet för den aktueïia harts-härdarbïandningen.Other measurement methods based on registration of changes in dielectricity in the composite material are also known, capacitor plates being arranged on each side of the composite part. The capacitor plates do not directly measure mechanical properties or rheological characteristics but the passage of the resin mixture on orientable and chemically conditioned dipoles, which experience has shown can be corrected for the result of the curing process of the actual resin-curing mixture.

I det fa11 mätkondensatorns kapacitans mäts påverkas mätresuïtatet även av avståndet me11an pïattorna och mätfei orsakade av en oönskad 3 460 995 glidning av någon kondensatorplatta är vanligt förekommande. I det fall mätkondensatorns dielektriska förlustfaktor mäts elimineras visserligen denna olägenhet, men på bekostnad av en sämre upplösning av mätstorheten relativt störfaktorer som strökapacitanser, inducerade strömmar och termiskt betingade spänningsskillnader.When the capacitance of the measuring capacitor is measured, the measuring result is also affected by the distance between the plates, and measuring errors caused by an undesired sliding of any capacitor plate are common. In the case where the dielectric loss factor of the measuring capacitor is measured, this inconvenience is admittedly eliminated, but at the expense of a poorer resolution of the measuring quantity relative to disturbing factors such as current capacitances, induced currents and thermally conditioned voltage differences.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett sätt för mätning av reologiska egenskaper in situ i en mycket liten mate- rialvolym och som bygger på stegsvarskarakterisering, varvid materia- let momentant belastas och motståndet mot den av belastningen betinga- de deformationen mäts som funktion av tiden. Ett sätt och en sensor tillhandahålles med vilken en sådan mätning kan utföras in situ i t ex ett laminat under tillverkningsprocessens härdcykel, för detektering av härdningsprocessens fortskridande, och därigenom medge styrning av processen på grundval av variabler av direkt betydelse för processen.An object of the present invention is to provide a method for measuring rheological properties in situ in a very small volume of material and which is based on step response characterization, wherein the material is momentarily loaded and the resistance to the deformation due to the load is measured as a function of the time. A method and a sensor are provided by which such a measurement can be performed in situ in, for example, a laminate during the curing cycle of the manufacturing process, for detecting the progress of the curing process, thereby allowing control of the process on the basis of variables of direct importance to the process.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla en sensor som kan ges mycket små dimensioner och lämpar sig för att “bakas in" i ett material och användas för mätningar under tillverk- ningsprocessen och som sedan kan tillåtas sitta kvar i materialet och även användas för mätningar av mekaniska egenskaper, åldersförändring- ar etc i det färdiga materialet.A further object of the invention is to provide a sensor which can be given very small dimensions and is suitable for being "baked" into a material and used for measurements during the manufacturing process and which can then be allowed to remain in the material and also used for measurements. of mechanical properties, age changes, etc. in the finished material.

Dessa och andra ändamål och fördelar med uppfinningen, som närmare framgår av den följande beskrivningen, uppnås med ett sätt och en sensor som definieras av patentkraven.These and other objects and advantages of the invention, which will become more apparent from the following description, are achieved by a method and a sensor as defined by the claims.

Vid sättet enligt uppfinningen används en sensor som innefattar en spole och en med spolen seriekopplad magnetostriktiv kärna. Sensorn placeras i det material som skall karakteriseras och omges således i sin helhet av materialet. En insignal i form av en ström- eller spänningspuls matas till sensorn, varvid spolen alstrar ett magnetfält i kärnans riktning som momentant medför att den magnetostriktiva kärnan ändrar sin längd. Denna längdförändring bringas att bromsas av motkrafter från det omgivande materialet, t ex en viskoelastisk omgiv- ning. Denna bromsning kan göras effektiv t ex genom att kärnans ena ände har en kontaktkropp som ökar kärnändens kontakt med det omgivande materialet. Kärnans andra ände är förankrad i spolen. Kontaktkroppen 460 995 4 och spolen konmer således att röra sig mot eller ifrån varandra i det omgivande materialet när kärnans längd förändras och ge upphov till en av bromsningen betingad förändring i sensorns elektriska egenskaper.In the method according to the invention, a sensor is used which comprises a coil and a magnetostrictive core connected in series with the coil. The sensor is placed in the material to be characterized and is thus surrounded in its entirety by the material. An input signal in the form of a current or voltage pulse is fed to the sensor, the coil generating a magnetic field in the direction of the core which momentarily causes the magnetostrictive core to change its length. This change in length is caused to be slowed down by counter-forces from the surrounding material, for example a viscoelastic environment. This braking can be made effective, for example, by one end of the core having a contact body which increases the contact of the core end with the surrounding material. The other end of the core is anchored in the coil. The contact body 460 995 4 and the coil are thus able to move towards or away from each other in the surrounding material when the length of the core changes and give rise to a change in the electrical properties of the sensor due to the braking.

Av t ex den mekaniska spänning som uppkommer i kärnan av bromsningen, kan en resistansförändring mätas, varvid tiden det tar för denna resistansförändring att klinga ut är ett mått på omgivningens viskosi- tet. Tidsberoende resistansförändringar under den tid konstant ström eller konstant spänning leds genom spolen utgör ett mått på det omgi- vande mediets motstånd mot flytning, dvs viskositet.From, for example, the mechanical stress that arises in the core of the braking, a change in resistance can be measured, whereby the time it takes for this change in resistance to fade out is a measure of the viscosity of the environment. Time-dependent resistance changes during the time constant current or constant voltage is conducted through the coil constitute a measure of the resistance of the surrounding medium to flow, ie viscosity.

Utseendet hos insignalens ström- eller spänningspuls kan väljas bero- ende på mätsituation och typ av reologiska egenskaper som skall karak- teriseras. Generellt gäller dock att det motstånd som det omgivande materialet utövar mot längdförändringarna i kärnan ger upphov till förändringar i sensorns elektriska egenskaper, vilka kan registreras genom att tidsförloppet hos en till insignalen relaterad utsignal uppmätes. Materialets reologiska egenskaper karakteriseras därefter med ledning av data från den så uppmätta utsignalens tidsförlopp enligt empiriskt fastställda samband.The appearance of the current or voltage pulse of the input signal can be chosen depending on the measurement situation and the type of rheological properties to be characterized. In general, however, the resistance of the surrounding material to the length changes in the core gives rise to changes in the electrical properties of the sensor, which can be registered by measuring the time course of an output signal related to the input signal. The rheological properties of the material are then characterized on the basis of data from the time course of the thus measured output signal according to empirically established relationships.

Exempelvis kan insignalen utgöras av en fyrkants spänningspuls och tidsförloppet hos en härtill svarande strömpuls genom sensorn uppmä- tas. Utsignalens stigtid eller falltid kan därvid relateras till materialets viskositet.For example, the input signal may consist of a square voltage pulse and the time course of a corresponding current pulse through the sensor is measured. The rise time or fall time of the output signal can then be related to the viscosity of the material.

En rampformad ström över spolen ger en i tiden konstant längdföränd- ringshastighet hos kärnan, vilket kan utnyttjas för att karakterisera ett materials reopexi eller tixotropi. När t ex en Ni-kärna används kommer den att utsättas för en konstant förlängningshastighet och det av omgivningen betingade motståndet mot kärnans förlängning, dvs resistansändringen, ökar i detta fall i en reopex omgivning och min- skar i en tixotrop omgivning. Genom att t ex mäta den mot den ramp- formade strömmen svarande spänningen över sensorn som funktion av tiden, kan således data erhållas som kan användas för att karakterise- ra materialets reopexa eller tixotropa egenskaper.A ramp-shaped current across the coil provides a time-constant rate of change of length of the core, which can be used to characterize the reopexia or thixotropy of a material. When, for example, a Ni core is used, it will be subjected to a constant elongation rate and the ambient resistance to the elongation of the core, i.e. the change in resistance, increases in this case in a reopex environment and decreases in a thixotropic environment. By, for example, measuring the voltage corresponding to the ramp-shaped current across the sensor as a function of time, data can thus be obtained which can be used to characterize the reopex or thixotropic properties of the material.

Krafterna på kärnan kan ges höga belopp genom ökning av strömstyrkan och begränsas endast av kärnmaterialets egen styvhet. Även t ex 5 4eo 995 stelnade plasters mekaniska egenskaper och t ex miljöbetingade åld- ringsfenomen kan därför detekteras genom uppfinningen med en i plasten ingjuten sensor.The forces on the core can be given high amounts by increasing the current and are limited only by the core stiffness of the core material itself. Also, for example, the mechanical properties of, for example, 4eo 995 solidified plastics and, for example, environmental aging phenomena can be detected by the invention with a sensor molded into the plastic.

Sensorns kärna är även i sig en töjningsgivare som med ökande töjning ändrar sin resistans. På grund av sensorns små dimensioner kan den utan olägenhet lämnas kvar i t ex ett färdigt plastmaterial och användas som töjningsgivare. Efter att uppfinningen använts för att i t ex en härdplast eller fiberkomposit registrera viskoelastiska för- ändringar under dess härdning, kan den således användas som töjnings- givare för att fortlöpande eller återkommande registrera förändringar i produktens lastbärande förmåga. I denna tillämpning kan det vara lämpligt att göra sensorn längre än annars för erhållande av en större utsignal för små töjningar, dvs en större s k givarfaktor.The core of the sensor is also in itself a strain sensor which changes its resistance with increasing strain. Due to the sensor's small dimensions, it can be left without inconvenience in, for example, a finished plastic material and used as a strain gauge. After the invention has been used to record viscoelastic changes in, for example, a thermosetting plastic or fiber composite during its curing, it can thus be used as a strain gauge to continuously or repeatedly record changes in the load-bearing capacity of the product. In this application, it may be appropriate to make the sensor longer than otherwise to obtain a larger output signal for small strains, ie a larger so-called sensor factor.

Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas i anslutning till bifogade figurer.The invention will be described in more detail below in connection with the accompanying figures.

Figur 1 visar en föredragen utföringsform av en sensor enligt uppfin- ningen. vilken är ansluten till ett oscilloskop med signalgenerator såsom schematiskt visas i figuren.Figure 1 shows a preferred embodiment of a sensor according to the invention. which is connected to an oscilloscope with signal generator as schematically shown in the figure.

Figur 2 visar exempel på stegsvarets utseende från en sensor enligt uppfinningen när insignalen är en fyrkants spänningspuls.Figure 2 shows examples of the appearance of the step response from a sensor according to the invention when the input signal is a square voltage pulse.

Sensorn enligt uppfinningen innefattar en spole 1 med en magnetostrik- tiv kärna 2, vars ena ände 3 är förankrad vid spolen och vars andra ände 4 har en kontaktkropp 5 relativt det omgivande materialet.The sensor according to the invention comprises a coil 1 with a magnetostrictive core 2, one end 3 of which is anchored to the coil and the other end 4 of which has a contact body 5 relative to the surrounding material.

Kärnan och kontaktkroppen kan ha olika utformningar och kontaktkroppen kan t ex utgöra en flänsliknande utbuktning som är i ett stycke med kärnan eller en på kärnan fastsatt del. Kärnans ena ände 3 står i ledande förbindelse med spolen och elektriskt seriekopplad med denna.The core and the contact body can have different designs and the contact body can, for example, form a flange-like bulge which is in one piece with the core or a part attached to the core. One end 3 of the core is in conductive connection with the coil and electrically connected in series with it.

Spolen är via en ledning 6 förbunden med en elektronikenhet 7, t ex ett oscilloskop med signalgenerator. Kärnans andra ände 4 är via en ledning 8 förbunden med elektronikenheten.The coil is connected via a line 6 to an electronics unit 7, for example an oscilloscope with signal generator. The other end 4 of the core is connected to the electronics unit via a line 8.

I det i figur 1 visade föredragna utförandet utgöres ledningen 6, spolen 1, kärnan 2 och kontaktkroppen 5 av en enda sammanhängande tråd 460 995 5 av magnetostriktivt material. Tråden är lindad till en spole och går sedan genom spolen och bildar dess kärna. Efter utträdet ur spolen är tråden formad till en knut som bildar kontaktkroppen 5. Denna kärn- ände är även ihoplödd med en annan tråd av t ex koppar, järn eller en järn-nickellegering såsom konstantan, för bildande av ena lödstället i ett termoelement. Det andra lödstället är anordnat i elektronikenhe- ten. Dm sensorn inte skall kombineras med ett termoelement kan även ledningen 8 innefattas i den sammanhängande magnetostriktiva tråden.In the preferred embodiment shown in Figure 1, the conduit 6, the coil 1, the core 2 and the contact body 5 consist of a single continuous wire 460 995 of magnetostrictive material. The wire is wound into a spool and then passes through the spool and forms its core. After exiting the coil, the wire is formed into a knot which forms the contact body 5. This core end is also soldered together with another wire of, for example, copper, iron or an iron-nickel alloy such as the constant, to form one solder point in a thermocouple. The second soldering point is arranged in the electronics unit. If the sensor is not to be combined with a thermocouple, the line 8 can also be included in the continuous magnetostrictive wire.

Sensorn blir genom denna utformning mycket enkel att tillverka och kan ges mycket små dimensioner. Exempelvis kan sensorn lindas av en lackerad nickeltråd med en diameter på en hundradels millimeter och göras endast någon millimeter stor. Den lämpar sig därför väl för att läggas in i t ex ett kompositmaterial utan att inkräkta på produktens utformning och kan tillåtas sitta kvar i den färdiga produkten utan att detta påverkar produktens egenskaper.Due to this design, the sensor is very easy to manufacture and can be given very small dimensions. For example, the sensor can be wound from a lacquered nickel wire with a diameter of one hundredth of a millimeter and made only a few millimeters large. It is therefore well suited for being placed in, for example, a composite material without interfering with the design of the product and can be allowed to remain in the finished product without this affecting the properties of the product.

Sensorn är speciellt fördelaktig att använda vid övervakning och styrning av härdningsförloppet vid framställning av kompositer i autoklav. Sensorn placeras därvid i det material som skall karakteri- seras, vilket t ex kan vara ett speciellt skikt i en kompositdetalj som skall tillverkas. Den upplagda kompositdetaljen placeras på sedvanligt sätt i en gastät inneslutning som placeras i autoklaven.The sensor is particularly advantageous to use in monitoring and controlling the curing process in the production of composites in autoclaves. The sensor is then placed in the material to be characterized, which can, for example, be a special layer in a composite part to be manufactured. The laid composite part is placed in the usual way in a gas-tight enclosure which is placed in the autoclave.

Ledningarna 6 och 8 är härvid dragna till en elektronikenhet, t ex ett oscilloskop ed signalgenerator, utanför autoklaven.The lines 6 and 8 are in this case routed to an electronics unit, for example an oscilloscope or signal generator, outside the autoclave.

Vanligtvis används en härdcykel som börjar med att stacken i sin gastäta inneslutning evakueras på luft med en sugpump till en nivå av ca 90% vakuum eller mer. Därefter påbörjas en uppvärmningssekvens för att påskynda härdningsreaktionen för polymerisering av hartset. Genom uppvärmningen får hartset först en ökad lättflutenhet, dvs viskosite- ten sänks, innan den av polymeriseringen betingade viskositetsökningen ger sig till känna. Under denna period av lättflutenhet hålls det på stacken verkande trycket på en låg nivå för att förhindra en oönskat stor flytning. När viskositeten nått en lämplig nivå ökas trycket i autoklaven så att stacken i sin gastäta inneslutning konsolideras genom kompaktering. Tidpunktet för denna tryckpåläggning är kritisk 7 460 995 för att den eftersträvade flytningen skall uppnås och samtidigt begränsas till önskad nivå.A curing cycle is usually used which begins with the stack in its gas-tight enclosure being evacuated on air with a suction pump to a level of about 90% vacuum or more. Thereafter, a heating sequence is started to accelerate the curing reaction for polymerizing the resin. Through the heating, the resin first has an increased easy-flow unit, ie the viscosity is lowered, before the increase in viscosity due to the polymerization becomes apparent. During this period of light flow, the pressure acting on the stack is kept at a low level to prevent an undesirably large flow. When the viscosity has reached a suitable level, the pressure in the autoclave is increased so that the stack in its gas-tight enclosure is consolidated by compaction. The timing of this pressure application is critical to achieve the desired flow while limiting it to the desired level.

Under denna process alstras med vissa mellanrum en insignal i signal- generatorn, t ex en fyrkants spänningspuls som läggs över sensorn samtidigt som strömmen genom sensorn uppmätes som funktion av tiden.During this process, an input signal is generated at certain intervals in the signal generator, for example a square voltage pulse which is applied over the sensor at the same time as the current through the sensor is measured as a function of time.

På oscilloskopet erhålles därvid ett stegsvar av den typ som visas i figur 2. Om stigtiden definieras som den tid det tar för svaret att uppnå 90% av sitt slutvärde och stigtiden från upprepade mätningar under härdningsförloppet avsättes mot härdningstiden, erhålles en kurva från vilken exempelvis lämplig tidpunkt för tryckpåläggning kan avgöras. Hela förloppet fram till en färdig produkt kan på detta sätt dokumenteras.The oscilloscope then obtains a step response of the type shown in Figure 2. If the rise time is defined as the time it takes for the answer to reach 90% of its final value and the rise time from repeated measurements during the curing process is plotted against the curing time, a curve is obtained time of pressure application can be determined. The entire process up to a finished product can be documented in this way.

Samtidigt med att en kurva över viskositeten som funktion av tiden på detta sätt erhålles kan även temperaturen som funktion av tiden under härdcykeln dokumenteras när sensorn innefattar ena lödstället i ett termoelement. Genom omkoppling av elektronikenheten kan viskositets- och temperaturmätningar utföras växelvis. Temperaturmätningen börjar således med att signalgeneratorn kopplas ur så att sensorn inte matas med ström eller spänning. I detta tillstånd kan den elektromotoriska kraften mätas som en spänning (termo-emk, mV) och på sedvanligt sätt korreleras till en temperaturskillnad mellan lödställena.At the same time as a curve of the viscosity as a function of time is obtained in this way, the temperature as a function of the time during the curing cycle can also be documented when the sensor comprises one soldering point in a thermocouple. By switching the electronics unit, viscosity and temperature measurements can be performed alternately. The temperature measurement thus begins with the signal generator being switched off so that the sensor is not supplied with current or voltage. In this state, the electromotive force can be measured as a voltage (thermo-emf, mV) and correlated in the usual way to a temperature difference between the soldering points.

Claims (10)

460 995 8 Patentkrav.460 995 8 Patent claims. 1. Sätt för reologisk karakterisering av material, k ä n n e t e c k n a t a v att en insignal i form av en ström- eller spänningspuls matas till en i materialet placerad sensor som innefattar en spole (1) vilken har en med spolen seriekopplad magnetostriktiv kärna (2), varvid det av insignalen alstrade magnetfältet medför en längdföränd- ring hos kärnan, vilken längdförändring bringas att bromsas av det omgivande materialet och ge upphov till en i tiden variabel förändring av sensorns elektriska egenskaper, vilken förändring registreras genom att tidsförloppet hos en till insignalen relaterad utsignal uppmätes och att materialets reologiska egenskaper karakteriseras med ledning därav enligt empiriskt fastställda samband.Method for rheological characterization of material, characterized in that an input signal in the form of a current or voltage pulse is fed to a sensor placed in the material which comprises a coil (1) which has a magnetostrictive core (2) connected to the coil, wherein the magnetic field generated by the input signal causes a change in the length of the core, which change in length is caused to be slowed down by the surrounding material and give rise to a time-variable change in the electrical properties of the sensor, which change is recorded by measuring the time of an output signal related to the input signal. that the rheological properties of the material are characterized on the basis thereof according to empirically established relationships. 2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att insignalen utgöres av en fyrkants spänningspuls och att tidsförloppet hos en härtill svarande strömpuls genom sensorn uppmätes och att materialets reologiska egenskaper karakteriseras med ledning av utsignalens stig- tid eller falltid enligt empiriskt fastställda samband.2. A method according to claim 1, characterized in that the input signal consists of a square voltage pulse and that the time course of a corresponding current pulse through the sensor is measured and that the rheological properties of the material are characterized based on the rise or fall time of the output signal. 3. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att temperaturen mäts i materialet i sensorns omgivning med hjälp av ett termoelement vars ena lödställe bildas av en sammanhängande magnetostriktiv tråd som formar sensorns spole och kärna och en med denna tråd sammanfogad annan tråd.3. A method according to claim 1, characterized in that the temperature is measured in the material in the vicinity of the sensor by means of a thermocouple, one soldering point of which is formed by a continuous magnetostrictive wire forming the sensor coil and core and another wire joined to this wire. 4. Sätt enligt krav 1 för karakterisering av ett materials reopexi eller tixotropi, k ä n n e t e c k n a t a v att insignalen utgöres av en rampformad ström över sensorn och att tidsförloppet hos motsva- rande spänning över sensorn uppmätes.4. A method according to claim 1 for characterizing a reopexia or thixotropy of a material, characterized in that the input signal consists of a ramp-shaped current across the sensor and that the time course of the corresponding voltage across the sensor is measured. 5. Sätt enligt krav 1 för att in situ övervaka härdningsförloppet vid framställning av kompositer i autoklav, k ä n n e t e c k n a t a v att mätningar utföres med visst tidsmellanrum för erhållande av en kurva över plastbeståndsdelens viskositet som funktion av tiden och att tryckpåläggningen i autoklaven regleras med ledning av sålunda erhållna data. ° 460 9955. A method according to claim 1 for in situ monitoring the curing process in the production of composites in autoclaves, characterized in that measurements are performed at certain time intervals to obtain a curve of the viscosity of the plastic component as a function of time and that the pressure in the autoclave data obtained. 460 995 6. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att sensorn ingjutes i ett plastmaterial i samband med dess framställning och att den används för att detektera det färdiga materialets egenskaper.6. A method according to claim 1, characterized in that the sensor is molded into a plastic material in connection with its production and that it is used to detect the properties of the finished material. 7. Sensor för användning vid reologisk karakterisering av material enligt något av kraven 1-6, vilken är anordnad att placeras i det material som skall karakteriseras och via ledningar anslutas till en elektronikenhet, k ä n n e t e c k n a d a v att den innefattar en spole (1) och en i spolen anordnad kärna (2) av magnetostriktivt material, varvid kärnans ena ände (3) är förankrad vid och i elekt- riskt ledande förbindelse med spolen och dess andra ände (4) är förbunden med en kontaktkropp (5), vilken är anordnad att öka nämnda kärnändes kontakt med det omgivande materialet.Sensor for use in rheological characterization of materials according to any one of claims 1-6, which is arranged to be placed in the material to be characterized and connected via wires to an electronics unit, characterized in that it comprises a coil (1) and a core (2) of magnetostrictive material arranged in the coil, one end (3) of the core being anchored at and in electrically conductive connection with the coil and its other end (4) being connected to a contact body (5), which is arranged to increasing said core end contact with the surrounding material. 8. Sensor enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d a v att spolen (1), kärnan (2) och eventuellt även kontaktkroppen (S) samt sensorns till- och/eller frånledning (6, 8) är gjord av en enda sammanhängande tråd av magnetostriktivt material.Sensor according to claim 7, characterized in that the coil (1), the core (2) and possibly also the contact body (S) and the supply and / or discharge (6, 8) of the sensor are made of a single continuous wire of magnetostrictive material . 9. Sensor enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d a v att den sam- manhängande magnetostriktiva tråden är mekaniskt och elektriskt för- bunden med en annan tråd i anslutning till sensorn och anordnad att bilda ett termoelements ena lödställe.Sensor according to claim 8, characterized in that the continuous magnetostrictive wire is mechanically and electrically connected to another wire in connection with the sensor and arranged to form one soldering point of one thermocouple. 10. Sensor enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d a v att den mag- netostriktiva tråden består av nickel och att den andra tråden består av koppar.Sensor according to claim 9, characterized in that the magnetostrictive wire consists of nickel and that the other wire consists of copper.
SE8702551A 1987-06-18 1987-06-18 Appts. for rheological characterisation of material SE460995B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8702551A SE460995B (en) 1987-06-18 1987-06-18 Appts. for rheological characterisation of material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8702551A SE460995B (en) 1987-06-18 1987-06-18 Appts. for rheological characterisation of material

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE8702551D0 SE8702551D0 (en) 1987-06-18
SE8702551L SE8702551L (en) 1988-12-19
SE460995B true SE460995B (en) 1989-12-11

Family

ID=20368907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8702551A SE460995B (en) 1987-06-18 1987-06-18 Appts. for rheological characterisation of material

Country Status (1)

Country Link
SE (1) SE460995B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112577853A (en) * 2021-02-26 2021-03-30 湖南工匠实创智能机器有限责任公司 Method for measuring viscosity of magnetic liquid

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112577853A (en) * 2021-02-26 2021-03-30 湖南工匠实创智能机器有限责任公司 Method for measuring viscosity of magnetic liquid

Also Published As

Publication number Publication date
SE8702551D0 (en) 1987-06-18
SE8702551L (en) 1988-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shirinov et al. Pressure sensor from a PVDF film
Maddipatla et al. Development of a novel carbon nanotube based printed and flexible pressure sensor
CN111188942B (en) Piezoelectric valve capable of sensing force and displacement automatically and displacement control method
Ali et al. Eutectic Ga-In liquid metal based flexible capacitive pressure sensor
US20150369767A1 (en) Anisotropic multiphysics sensing systems for materials and methods of using the same
CN104931335A (en) System and method for testing mechanical-electrical coupling effect of electrical conducting functional material
Schulze et al. Integration of piezoelectric polymer transducers into microsystems for sensing applications
SE460995B (en) Appts. for rheological characterisation of material
KR102046270B1 (en) Sensors and Methods for Pressure Measurement
CN108638467B (en) Injection molding machine clamping force monitoring system based on wireless transmission technology
CN111060232B (en) Self-sensing method for output force of piezoelectric actuator
JP2001079886A (en) Injection device for injection molding machine
US3246385A (en) Method of making a force-sensing gage
Fan et al. Self-energized acoustic wireless sensor for pressure-temperature measurement in injection molding cavity
JP3451789B2 (en) Method for measuring the progress of crosslinking reaction of rubber by electrical property values
Chadda et al. 3D-Printed Strain Gauges Based on Conductive Filament for Experimental Stress Analysis
CN112484902B (en) Capacitive pressure sensor and temperature drift solution
CN114322744B (en) Manufacturing method for improving sensitivity coefficient of direct writing printing strain gauge through fatigue regulation and control
Fosalau et al. Application of magnetic amorphous materials for deformation measurement
CN107870184B (en) Device and method for monitoring concentration of chloride ions in concrete and manufacturing method of piezoelectric ceramic sensor
CN110323327B (en) Manufacturing method of force/heat integrated sensing curved circuit
Beck et al. Silicon sensors as process monitoring devices
CN110868193B (en) Self-sensing method for output displacement and output force of piezoelectric actuator
Luo et al. Rapid resin mold with embedded thin film pressure/temperature sensors
Weber et al. Experimental Investigations on Integrated Conductor Paths in Fiber-Reinforced Thermoplastic Composite Structures

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed

Ref document number: 8702551-6

Effective date: 19910131

Format of ref document f/p: F