專利名稱：監(jiān)控高聚合物材料注塑過程的傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高聚合物材料加工過程中的測(cè)量領(lǐng)域，是一種利用超聲波監(jiān)控高聚合物材料注塑過程時(shí)使用的傳感器。
背景技術(shù)：
高聚合物材料，如塑料，因?yàn)槠渚哂械兔芏?、耐磨損、低導(dǎo)熱導(dǎo)電性，以及易于造型等特點(diǎn)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、化工、生物醫(yī)藥各個(gè)領(lǐng)域有廣泛的用途。大多數(shù)高聚合物材料產(chǎn)品，如塑料產(chǎn)品是通過注塑加工完成的。相對(duì)于金屬、陶瓷、玻璃，塑料的融點(diǎn)較低，將融化的液體經(jīng)加壓注入型腔中成型，工藝簡(jiǎn)便，成本低，注塑加工已經(jīng)成為塑料產(chǎn)品的主要加工方式。注塑產(chǎn)品的質(zhì)量極大依賴注塑過程的控制，一些過程參數(shù)，如溫度、壓力等都會(huì)影響注塑過程的狀態(tài)，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。注塑過程的診斷顯得格外重要。目前，已經(jīng)開發(fā)出多種注塑過程的診斷技術(shù)，如熱分析法、熱重分析法等都是通過測(cè)量融液的熱流、粘彈、尺度等參數(shù)來監(jiān)控注塑產(chǎn)品的質(zhì)量。其它還有光學(xué)方法、電脈沖方法都是通過測(cè)量注塑產(chǎn)品的機(jī)械能，來監(jiān)控其質(zhì)量。然而這些技術(shù)由于成本高、信息量小，使用上受到一定的限制。另一類技術(shù)是超聲診斷技術(shù)，是一種實(shí)時(shí)、在線的測(cè)量技術(shù)，而且測(cè)量過程中實(shí)現(xiàn)非接觸、非干擾地測(cè)量在型腔或模具中的注塑過程中的高聚合物材料的多種物理特性和流變特性。通過傳感器接收的基本超聲信號(hào)包括超聲波的速度、衰減率，以及反射、散射等。這些信號(hào)與高聚合物材料的注塑過程中的動(dòng)力性、物性都有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。利用超聲波檢測(cè)高聚合物材料注塑過程的原理圖見圖1。圖中表示，傳感器發(fā)射超聲波信號(hào)，傳入不同的介質(zhì)，在不同介質(zhì)的交界面，或是同一介質(zhì)物性不同的交界面上，超聲波發(fā)生反射。通過計(jì)算入射和反射信號(hào)的波長(zhǎng)、振幅，可以確定交界面上的特征。例如超聲波速度和衰減率變化直接反應(yīng)了高聚合物材料的融化、凝固、結(jié)晶過程，超聲波的反射波信號(hào)反應(yīng)了材料表面的波度、褶皺的特征。近年來，隨著微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的發(fā)展，高聚合物材料注塑加工在該領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)生了尺度小型化、品種多樣化、高溫加工的趨勢(shì)。為了適應(yīng)這種趨勢(shì)，需要一種利用超聲診斷技術(shù)監(jiān)控高聚合物材料注塑過程的傳感器，而且這種出傳感器應(yīng)該適應(yīng)較小的尺寸、多變的形狀、較高的工作溫度。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種監(jiān)控高聚合物材料注塑的傳感器，其特征在于:它包括一個(gè)金屬板、一個(gè)壓電薄膜、一個(gè)由壓電薄膜電極化的電極、一個(gè)聚酰亞胺壓板、一個(gè)電極線、一個(gè)地線、二個(gè)緊固螺絲。上述各個(gè)部件的連接關(guān)系是:在一個(gè)金屬板的一側(cè)表面覆蓋一個(gè)壓電薄膜；在壓電薄膜表面是一個(gè)由壓電薄膜電極化的電極；由二個(gè)緊固螺絲將一個(gè)聚酰亞胺壓板壓住一個(gè)電極線和一個(gè)地線在金屬板上。_9] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案:[0010]圖2是本發(fā)明提出的是一種利用超聲波監(jiān)控高聚合物材料注塑過程時(shí)使用的傳感器的外觀圖。該傳感器特別適用于較小的尺寸、多變的外形和高溫環(huán)境下使用。為能夠?qū)崿F(xiàn)以上功能，該傳感器包括一個(gè)金屬板，其形狀可根據(jù)注塑模具的幾何外形和安裝特點(diǎn)確定。其材料可以選擇與注塑模具相同的材料以保證注塑模具整體的傳熱效應(yīng)一致。金屬板的一側(cè)與注塑高聚合物材料注塑溶液接觸，另一側(cè)表面覆蓋壓電薄膜，用來發(fā)射脈沖信號(hào)和感受反射信號(hào)。壓電薄膜的中心部分是由壓電薄膜電極化的電極。電極接入導(dǎo)線。這個(gè)導(dǎo)線由一塊聚酰亞胺壓板壓住。聚酰亞胺是絕緣材料，同時(shí)耐400C°的高溫，其兩端用兩個(gè)緊固螺絲固定在金屬板上。一個(gè)地線連接到緊固螺絲上。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明的利用超聲波監(jiān)控高聚合物材料注塑過程時(shí)使用的傳感器可以根據(jù)需要制成任意的形狀，使用方便；包括較少的部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、制造成本低，適用于小型或是微型注塑領(lǐng)域。此外，該傳感器各個(gè)部件的材料均有耐高溫的特性，適用于現(xiàn)代注塑加工工業(yè)經(jīng)常遇到的高溫環(huán)境下的注塑過程中的超聲檢測(cè)。
圖1是利用超聲波監(jiān)控高聚合物材料注塑過程的原理圖；圖中，8注塑模具、9高聚合物材料注塑溶液、10發(fā)射超聲信號(hào)、11傳感器、12超聲反射信號(hào)。圖2是利用超聲波監(jiān)控高聚合物材料注塑過程的傳感器的外觀圖；圖中，I金屬板、2聚酰亞胺壓板、3緊固螺絲、4壓電薄膜、5由壓電薄膜電極化的電極、6電極線、7緊固螺絲、8地線。圖3是使用超聲波監(jiān)控高聚合物材料注塑過程的傳感器的示意圖；圖中，9高聚合物材料注塑溶液、8注塑模具、13傳感器A、14傳感器B。
具體實(shí)施方式
以一個(gè)具體實(shí)施方案進(jìn)一步說明本發(fā)明提出的利用超聲波監(jiān)控高聚合物材料注塑過程的傳感器的結(jié)構(gòu)和原理。該方案外觀圖見圖2。該傳感器包括一個(gè)金屬板，其形狀可根據(jù)注塑模具的幾何外形和安裝特點(diǎn)選擇為三維立方體。其材料選擇與注塑模具相同的鑄鋼材料以保證注塑模具整體的傳熱效應(yīng)一致。金屬板與注塑高聚合物材料注塑溶液接觸的一側(cè)的長(zhǎng)、寬分別為50mm、25mm,高度12mm。另一側(cè)表面覆蓋壓電薄膜,材料為秘鈦(bismuth titanate),厚度為90 μ m，與金屬板的邊界距離5mm，用噴涂的方法加到金屬板表面，用來發(fā)射脈沖信號(hào)和感受反射信號(hào)。壓電薄膜的中心部分是由壓電薄膜電極化的電極，直徑10mm，厚度ΙΟμπι。一塊絕緣聚酰亞胺壓板壓住電極接入導(dǎo)線。這個(gè)導(dǎo)線接到電極上。聚酰亞胺壓板兩端用兩個(gè)緊固螺絲固定在金屬板上。一個(gè)地線連接到緊固螺絲上。使用時(shí)，將上述傳感器一個(gè)或者多個(gè)，安裝在注塑模具上，如圖3，使用超聲波監(jiān)控高聚合物材料注塑過程的傳感器的示意圖所示，該實(shí)施方案使用兩個(gè)上述傳感器。傳感器A和傳感器B的金屬板與高聚合物材料注塑溶液接觸的一側(cè)與注塑模具保持齊平，從內(nèi)部看，是注塑模具腔體的一部分。
權(quán)利要求1.一種監(jiān)控高聚合物材料注塑過程的傳感器，其特征在于:它包括一個(gè)金屬板、一個(gè)壓電薄膜、一個(gè)由壓電薄膜電極化的電極、一個(gè)聚酰亞胺壓板、一個(gè)電極線、一個(gè)地線、二個(gè)緊固螺絲，上述各個(gè)部件的連接關(guān)系是: 在一個(gè)金屬板的一側(cè)表面覆蓋一個(gè)壓電薄膜； 在壓電薄膜表面是一個(gè)由壓電薄膜電極化的電極； 由二個(gè)緊固螺絲將一個(gè)聚酰亞胺壓板壓住一個(gè)電極線和一個(gè)地線在金屬板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控高聚合物材料注塑過程的傳感器，其特征在于，所述的壓電薄膜材料為鉍鈦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控高聚合物材料注塑過程的傳感器，其特征在于，所述的由壓電薄膜電極化的電極是在所述的壓電薄膜中心處。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種監(jiān)控高聚合物材料注塑過程的傳感器，它包括一個(gè)金屬板、一個(gè)壓電薄膜、一個(gè)由壓電薄膜電極化的電極、一個(gè)聚酰亞胺壓板、一個(gè)電極線、一個(gè)地線、二個(gè)緊固螺絲。在一個(gè)金屬板的一側(cè)表面覆蓋一個(gè)壓電薄膜；在壓電薄膜表面是一個(gè)由壓電薄膜電極化的電極；由二個(gè)緊固螺絲將一個(gè)聚酰亞胺壓板壓住一個(gè)電極線和一個(gè)地線在金屬板上。該傳感器可以按照需求制成小型、多變形狀，同時(shí)具有耐高溫的特性，可用于高聚合物材料注塑過程中的超聲檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N29/22GK203053923SQ201220480360
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者路明 申請(qǐng)人:天津空中代碼工程應(yīng)用軟件開發(fā)有限公司