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用于聚合物混合状态在线检测的超声传感器研究

作　者: 丁战阳
导　师: 王召巴
学　校: 中北大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 聚合物混合状态超声传感器 PEEK缓冲杆在线检测
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 72次
引　用: 1次
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内容摘要

聚合物中加入填充料能改善聚合物的冲击强度、拉伸强度和硬度等性能。在挤出加工过程中,聚合物和填充料在螺杆挤出机机筒内的混合状态影响着最终产品的质量和性能。因此,研究挤出机机筒内聚合物混合状态的在线检测方法对于聚合物加工具有现实意义。本文针对聚合物挤出过程的特点,研究用于聚合物混合状态检测的超声传感器,为聚合物的在线检测技术的实现奠定基础。本文在了解螺杆挤出机工作原理和聚合物加工流程的基础上,提出了超声在线检测聚合物混合状态的方案。首先,根据超声波的传播原理,通过实验,分析了超声波在缓冲杆中的传播规律,得出超声波在缓冲杆中传播的回波受其形状(直径、长度)、材料性能(声速、声衰减、声阻抗)的影响;其次,根据超声波在缓冲杆中的传播特性和聚合物在线的检测要求,设计了超声探头、聚醚醚酮(PEEK)缓冲杆和水冷装置组合的超声传感器;第三,通过实验研究了超声传感器的温度性能,并在离线情况下研究了聚合物和填充料之间不同混合比例的超声特征参数的表征方法,实验表明超声传感器检测熔态的聚合物具有较高的信噪比,能检测多种不同混合比例共混物的混合状态;最后,将所研制的超声传感器用于聚合物混合状态的在线检测研究,分析了挤出机中螺杆的结构对共混物特征信号的影响,结果表明,所研制的超声传感器可以用于聚合物混合状态的在线检测,信噪比较高。本文的研究为超声技术应用于聚合物混合状态的在线检测奠定基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章引言  9-15
  1.1 课题背景和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 聚合物混合状态检测现状.  10-11
    1.2.2 超声波在杆中传播的理论研究和实际应用的研究  11-13
  1.3 课题研究内容以及论文安排  13-15
第二章聚合物混合状态的超声检测方案  15-20
  2.1 超声波检测原理  15-17
  2.2 聚合物加工系统简介  17-18
    2.2.1 挤出机的基本结构.  17
    2.2.2 聚合物挤出过程.  17-18
  2.3 聚合物混合状态的超声在线检测方案  18-19
  2.4 本章小结  19-20
第三章超声传感器的设计及性能分析  20-40
  3.1 超声传感器的设计思想  20-21
  3.2 超声波在有限长杆中传播分析  21-33
    3.2.1 超声波在有限长杆中传播的波形转换分析  21-23
    3.2.2 缓冲杆长度和直径对超声回波的影响  23-26
    3.2.3 材料对超声回波波形的影响  26-30
    3.2.4 缓冲杆的结构对传播超声性能的影响  30-33
  3.3 超声传感器的温度性能测试  33-39
    3.3.1 超声回波与环境温度的关系  34-38
    3.3.2 高温超声传感器的温度稳定性能测试  38-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章超声传感器的离线检测性能评估  40-47
  4.1 实验目的和实验样品的制备  40
  4.2 实验设备和实验方法  40-42
  4.3 实验结果与分析  42-46
  4.4 本章小结  46-47
第五章超声传感器的在线检测性能测试  47-55
  5.1 在线检测实验设备和实验方法  47-48
  5.2 在线检测实验结果与分析  48-54
    5.2.1 机筒壁温度对超声信号的影响  48-49
    5.2.2 螺杆结构对共混物超声回波的影响  49-53
    5.2.3 解决温度和螺杆结构影响的方法思考  53-54
  5.3 本章小结  54-55
结论  55-57
参考文献  57-62
攻读硕士学位期间发表的论文  62-63
致谢  63

用于聚合物混合状态在线检测的超声传感器研究

内容摘要

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