專利名稱：可連續(xù)監(jiān)測多孔材料孔隙率變化和檢測孔隙值的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)測多孔材料物理指標變化及檢測該物理指標值的方法，特別涉及一種連續(xù)監(jiān)測多孔材料孔隙率變化和檢測孔隙值的方法。
背景技術：
多孔材料諸如海綿等，孔隙率是其重要的物理指標，其均勻性直接影響了以該材料的多孔模板而制作的其它多孔類材料的孔隙率的均勻性，例如海綿的孔隙率均勻性的好壞，決定了由其生產(chǎn)的泡沫金屬產(chǎn)品的均勻性好壞。而目前檢測采用的方法為計數(shù)法，即在顯微鏡下觀察計數(shù)每英寸長度上孔的個數(shù)，用PPI表示。但由于如海綿類的多孔材料的孔徑大小、形貌不一，采用一個直線的或平面的簡單的方法計量孔數(shù)，很顯然難予得到正確的 結(jié)果，更不能體現(xiàn)孔隙率的變化情況，再加上檢測人員的誤差，結(jié)果更是不準，并且該方法是破壞性檢驗方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種可實現(xiàn)連續(xù)實時監(jiān)測多孔材料孔隙率變化的方法，并且是一種非破壞性的方法。本發(fā)明通過以下方案實現(xiàn)一種可連續(xù)監(jiān)測多孔材料孔隙率變化的方法，待測多孔材料具有一定厚度，在距多孔材料一面的一定距離之處固定設置可發(fā)出具有一定波長的光且亮度可調(diào)的光源，多孔材料的基體材料應當可完全吸收或部分吸收該光源發(fā)出的光；在距多孔材料另一面的一定距離之處固定設置感光裝置，待測多孔材料連續(xù)通過由光源和感光裝置形成的檢測區(qū)域，光源發(fā)出的光在多孔材料上形成一定面積和形狀的光源照射區(qū)域，感光裝置的感光區(qū)域的面積和形狀與光源照射區(qū)域面積和形狀相同，同時感光區(qū)域與光源發(fā)出、照射區(qū)域處于相同水平位置；由光源發(fā)出的光透過多孔材料后，被另一面的感光裝置接收，再通過光電信號轉(zhuǎn)換裝置將接收的光信號轉(zhuǎn)為電信號，并通過某種數(shù)據(jù)傳輸方式傳送給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將實時采集的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后輸出透光率結(jié)果，通過連續(xù)輸出的結(jié)果反映多孔材料孔隙率的變化情況。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用常用的電腦和數(shù)據(jù)采集接口，并使用某種常規(guī)數(shù)據(jù)收集和處理分析軟件即可，例如電腦數(shù)據(jù)采集接口采用USB總線嵌入式數(shù)據(jù)采集及控制接口模塊，此模塊具有若干個12位A/D轉(zhuǎn)換通道，可循環(huán)采集若干路的測量數(shù)據(jù)，通過USB接口將信號上傳至電腦中，對采集數(shù)據(jù)進行記錄分析。電腦數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)程序采用CT+Buildere編制而成。透過多孔材料的實時光信號轉(zhuǎn)化為電信號后被傳送至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，經(jīng)采集分析系統(tǒng)后就可得到實時感光數(shù)據(jù)值，并繪制成數(shù)據(jù)圖。當孔隙率有變化時，數(shù)據(jù)圖上的就可有相應的變化，如孔隙率增大，透過的光強度大，收到的感光值增大，因此數(shù)據(jù)圖上就會向上波動；孔隙率減小時，則變化方向相反。因此我們從輸出的數(shù)據(jù)圖或直接從數(shù)據(jù)值上就可看出材料孔隙率的變化情況。為方便應用，光源與多孔材料的一面之間距離和感光裝置與多孔材料另一面之間的距離保持相等，即光源和感光裝置以多孔材料為中心呈軸對稱位置放置，并且實踐中，光源與多孔材料的一面之間距離一般都設置為< 1_。為消除外界環(huán)境對檢測結(jié)果的影響，光源和感光裝置分別置于表面包含了被涂成黑色區(qū)域的容器內(nèi)，并且放置于容器的正中。容器進一步優(yōu)選方形容器。在實踐中，光源發(fā)出的光照射在多孔材料上形成的照射區(qū)域形狀優(yōu)選圓形。進一步優(yōu)選直徑為2 5_的圓形區(qū)域?；谶@種圓形照射區(qū)域考量，方形容器表面涂成黑色區(qū)域優(yōu)選面積應當不小于IOOcm2的范圍，進一步優(yōu)選表面全部涂成黑色的面積不小于IOOcm2方形容器。一種檢測多孔材料孔隙率的方法，首先選擇若干已知孔隙率值的同種多孔材料作為標樣，均采用相同的上述方法進行檢測，得到實測透光率值，并建立實測透光率值與孔隙率值之間的關系；之后，再將與標樣厚度相同的同種的待測多孔材料采用相同的方法進行檢測，得到實測透光率值，再通過應用標樣建立的實測透光率值與孔隙率值之間的相關關 系，將待測材料的實測透光率換算為孔隙率值。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點I.可實現(xiàn)無損檢測，即不需要破壞材料實現(xiàn)檢測材料的孔隙率和臨測其變化之目的，大大節(jié)約材料成本，節(jié)約資源。2.可連續(xù)實時監(jiān)測連續(xù)化多孔材料的孔隙率變化3.監(jiān)測變化之結(jié)果較準確和直觀。


圖I :實施例I的檢測時示意2 :實施例I輸出的結(jié)果3 :實施例2輸出的實測透光率值與孔隙率值相關關系圖
具體實施例方式實施例I一種連續(xù)監(jiān)測成卷海綿的孔隙率變化的方法，取一定厚度如I. 8mm的一卷海綿，拉開一段距離的海綿，如圖I所示，在距海綿一面的O. 8mm之處固定設置亮度可調(diào)的鎢燈，鎢燈被放置于一個表面全部涂成黑色的面積為IOOcm2的方盒內(nèi)正中；在距海綿另一面的O. 8mm之處固定設置感光管，感光管被放置于一個表面全部涂成黑色的面積為IOOcm2的方盒內(nèi)正中，放置鎢燈和感光管的兩個方盒設置在同一水平位置，且兩個方盒以海綿材料為中心呈軸對稱位置放置，兩方盒之間的位置即為檢測區(qū)域。一卷海綿以一定的速度勻速連續(xù)通過檢測區(qū)域，鎢燈發(fā)出的光在通過檢測區(qū)域的海綿上形成直徑為3. 5mm圓形照射區(qū)域。鎢燈發(fā)出的光經(jīng)透鏡組后照在檢測區(qū)域的海綿材料上，經(jīng)海綿透過的光被置于海綿材料另一面的感光裝置接收，再通過光電信號轉(zhuǎn)換裝置將接收的光信號轉(zhuǎn)為電信號。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集接口采用USB總線嵌入式數(shù)據(jù)采集及控制接口模塊，此模塊具有8個12位A/D轉(zhuǎn)換通道，可循環(huán)采集8路的測量數(shù)據(jù)，通過USB接口將信號上傳至電腦中。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用CTBuildere編制而成的數(shù)據(jù)分析軟件，在電腦中將收到的數(shù)據(jù)信號進行處理，輸出透光率結(jié)果，并繪制成如圖2所示的數(shù)據(jù)圖，當孔隙率有變化時，數(shù)據(jù)圖上的就可有相應的變化，如孔隙率增大，透過的光強度大，收到的感光值增大，因此數(shù)據(jù)圖上就會向上波動；孔隙率減小時，則變化方向相反。因此我們從輸出的數(shù)據(jù)圖或直接從數(shù)據(jù)值上就可看出材料孔隙率的變化情況。實施例2一種檢測海綿孔隙率的方法，選擇厚度均為I. 8mm的具有不同孔隙率值的6卷海綿材料作為標樣，均采用實施例I的方法進行檢測，得到實測透光率值。測量數(shù)據(jù)如下表
檢驗序號I規(guī)格(厚度mn*PPI)實測透光率平均值~"I1.8*130234.66
~21.8*115303. 36
"I1.8*110321.86
~41.8*100348.62
~51.8*95369.48
~61.8*90384. 37并通過數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)得出了實測透光率值與孔隙率值之間的關系圖，如圖3所示；之后，再將未知孔隙率的厚度為I. 8mm的待測海綿材料也采用相同的方法進行檢測，得到實測透光率值，再通過如圖3的實測透光率值與孔隙率值關系圖，將待測材料的實測透光率換算為孔隙率值。
權利要求
1.一種可連續(xù)監(jiān)測多孔材料孔隙率變化的方法，其特征在于待測多孔材料具有一定厚度，在距多孔材料一面的一定距離之處固定設置可發(fā)出具有一定波長的光且亮度可調(diào)的光源，多孔材料的基體材料應當可完全吸收或部分吸收該光源發(fā)出的光；在距多孔材料另一面的一定距離之處固定設置感光裝置，待測多孔材料連續(xù)通過由光源和感光裝置形成的檢測區(qū)域，光源發(fā)出的光在多孔材料上形成一定面積和形狀的光源照射區(qū)域，感光裝置的感光區(qū)域的面積和形狀與光源照射區(qū)域面積和形狀相同，同時感光區(qū)域與光源發(fā)出、照射區(qū)域處于相同水平位置；由光源發(fā)出的光透過多孔材料后被另一面的感光裝置接收，再通過光電信號轉(zhuǎn)換裝置將接收的光信號轉(zhuǎn)為電信號，并通過某種數(shù)據(jù)傳輸方式傳送給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將實時采集的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后輸出透光率結(jié)果，通過連續(xù)輸出的結(jié)果反映多孔材料孔隙率的變化情況。
2.如權利要求I所述的可連續(xù)監(jiān)測多孔材料孔隙率變化的方法，其特征在于所述光源與多孔材料的一面之間距離和感光裝置與多孔材料另一面之間的距離相等。
3.如權利要求I或2所述的可連續(xù)監(jiān)測多孔材料孔隙率變化的方法，其特征在于所述的光源和感光裝置分別置于表面包含了被涂成黑色區(qū)域的容器內(nèi)，并且放置于容器的正中。
4.如權利要求3所述的可連續(xù)監(jiān)測多孔材料孔隙率變化的方法，其特征在于所述容器形狀優(yōu)選方形。
5.如權利要求3所述的可連續(xù)監(jiān)測多孔材料孔隙率變化的方法，其特征在于所述光源照射區(qū)域形狀優(yōu)選圓形。
6.如權利要求4所述的可連續(xù)監(jiān)測多孔材料孔隙率變化的方法，其特征在于所述光源照射區(qū)域形狀優(yōu)選圓形。
7.如權利要求6所述的可連續(xù)監(jiān)測多孔材料孔隙率變化的方法，其特征在于所述圓形光源照射區(qū)域的直徑優(yōu)選2 5mm。
8.如權利要求7所述的可連續(xù)監(jiān)測多孔材料孔隙率變化的方法，其特征在于所述方形容器表面涂成黑色區(qū)域優(yōu)選面積不小于IOOcm2的范圍。
9.如權利要求8所述的可連續(xù)監(jiān)測多孔材料孔隙率變化的方法，其特征在于優(yōu)選表面全部涂成黑色的方形容器。
10.一種檢測多孔材料孔隙率的方法，其特征在于首先選擇若干已知孔隙率值的同種多孔材料作為標樣，采用相同的如權利要求I 9之一的方法進行檢測，得到實測透光率值，并建立實測透光率值與孔隙率值之間的關系；之后，再將與標樣厚度相同的同種的待測多孔材料采用與標樣檢測方法相同的如權利要求I 9之一的方法進行檢測，得到實測透光率值，再通過應用標樣建立的實測透光率值與孔隙率值之間的相關關系，將待測材料的實測透光率換算為孔隙率值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可連續(xù)監(jiān)測多孔材料孔隙率變化的方法，在距多孔材料一定距離之處一面固定設置光源；在另一面設置感光裝置；由光源發(fā)出的光通過多孔材料后，透過的光被另一面的感光裝置接收，再通過光電信號轉(zhuǎn)換裝置將接收的光信號轉(zhuǎn)為電信號，并通過某種數(shù)據(jù)傳輸方式傳送給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將實時采集的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后輸出透光率結(jié)果，通過連續(xù)輸出的結(jié)果反映多孔材料孔隙率的變化情況。本發(fā)明可實現(xiàn)無損檢測，大大節(jié)約材料成本，節(jié)約資源，可連續(xù)實時監(jiān)測連續(xù)化多孔材料的孔隙率變化監(jiān)測變化，且結(jié)果較準確和直觀。
文檔編號G01N15/08GK102879312SQ20121035794
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權日2012年9月24日
發(fā)明者李星, 胡鵬, 覃事紅, 賈文杰, 朱濟群, 謝紅雨 申請人:先進儲能材料國家工程研究中心有限責任公司