一种流变性在线分析系统的制作方法

本发明属于聚合物的流变学应力分析技术领域，提供一种流变性在线分析系统。

背景技术：

聚合物流变学的主要研究对象是应力作用下高分子材料的流动和形变行为以及这些行为与各种因素之间的相互关系。由于流动与形变是聚合物加工过程中最基本的工艺特征，所以流变学研究对聚合物的加工有非常重要的现实意义。聚合物在加工过程中的形变是外力作用的结果，随受力方式的不同通常有三种类型的应力：剪切应力、拉伸应力和流体静压力。实际加工过程中往往是几种应力的组合，但剪切应力的作用更为重要，这是因为在大多数加工中剪切流动是聚合物流体的主要形式。

现有的流变仪都是离线测量，由于不是在实际工况下测量，所得的参数对实际生产的指导作用具有较大的局限性，而且测到的参数相对单一、体积庞大、价格昂贵等。

技术实现要素：

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种流变性在线分析系统。

为实现上述目的，本发明提供一种流变性在线分析系统，实现一种流变性在线分析系统包括数据采集系统、上位机分析与控制系统和挤出机控制系统，数据采集系统的构建基于数据采集卡实现；数据采集系统包括数据采集卡、传感器接口电路、A/D转换模块、滤波模块、放大模块，挤出机控制系统分别与数字式传感器和模拟式传感器连接，数字式传感器与传感器接口电路连接，模拟式传感器依次与滤波模块、放大模块、A/D转换模块连接，传感器接口电路、A/D转换模块分别与数据采集卡连接，数据采集卡与上位机分析与控制系统、挤出机控制系统连接。

上位机分析与控制系统依次设有数据预设值与返回值、时域波形图、数据分析模块、数据存储模块。

挤出机按送料顺序依次分为挤出机I区、挤出机II区、挤出机III区；压力传感器设置在模具的特征点处，温度传感器设置在挤出机I区、挤出机II区、挤出机III区；挤出机的中间为螺杆，电机与螺杆之间安装有扭矩传感器。

压力传感器安装在模具2上，目的是检测在流道内特征点处物料的压力，各温度传感器分别安装在挤出机I区、挤出机II区、挤出机III区的上表面。

挤出机I区对应着螺杆的输送段，此处物料未发生塑化，但要预热、受压挤实。

挤出机II区对应着螺杆的压缩段，此处的温度达到塑化温度，并将输送段送来的物料压缩送入下一区。

挤出机III区对应螺杆的计量段，此处物料保持塑化温度，准确定量给模具2输送熔体物料，温度略高于塑化温度。

利用上述系统进行的一种流变性在线分析方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：安装在挤出机与模具上的传感器向数据采集卡发送信号；

步骤2：数据采集卡将收集到的信号向上位机发送；

步骤3：上位机将收集到的信号在显示屏输出；

步骤4：上位机将处理后的信号向挤出机控制系统发送。

步骤5：挤出机控制系统根据接受的信号对生产过程进行控制。

进一步的，步骤1中，传感器输出数据的类型和传感器的位置。传感器直接由传感器接口电路向数据采集卡发送信号，模拟传感器的信号需先经滤波模块降噪，再由放大模块进行信号放大处理，最后通过A/D转换模块转换为数字信号，再向数据采集卡发送。

进一步的，步骤2中，数据采集卡将采集到的各路信号以时域的形式发送到上位机。

进一步的，步骤3中，上位机将收集到的信号以数值和波形图两种形式在显示屏上输出。

进一步的，步骤4中，上位机将收集到的数据与预设值进行对比，得出结果，将对比结果发送到挤出机控制系统。

进一步的，步骤5中，挤出机控制系统根据接收到的信号对整个生产过程的工艺参数进行调整。

本发明的有益效果为：运用流变性在线分析的方法，与常规流变性分析不同，在线流变性分析可以分析物料在有压的生产过程中的流变性变化，不仅检测的变量丰富、成本低、速度快、准确度高，而且分析结果可靠，更加贴近工况，，大大提高了对实际生产的指导作用，经济效益与社会效益巨大。

附图说明

图1为本发明一种流变性在线分析系统的结构图(对挤出机改装)；

图2为本发明一种流变性在线分析系统的流程图；

图3位本发明一种流变性在线分析系统的模具2处传感器特征点位置；

图4为本发明一种流变性在线分析系统的系统框图。

图中：1、入料口转速控制；2、装有传感器的模具；3、扭矩传感器；I、挤出机I区；II、挤出机II区；III、挤出机III区。

具体实施方式

如图1-4所示，本发明实施例所述的一种流变性在线分析系统，包括数据采集系统、上位机分析与控制系统和挤出机控制系统，数据采集系统的构建基于数据采集卡，所述数据采集系统包括数据采集卡、传感器接口电路、A/D转换模块、滤波模块、放大模块；其中上位机分析与控制系统包含数据预设值与返回值、时域波形图、数据分析模块、数据存储模块；其中数据采集卡与上位机分析与控制系统连接，上位机与控制挤出机的控制系统相连，一部分传感器直接与传感器接口电路电路连接，该传感器接口电路电路与数据采集卡连接，另一部分传感器与滤波模块连接，次滤波模块与放大模块连接，该放大模块与A/D转换模块连接，A/D转换模块与数据采集卡连接。

传感器分别安装在挤出机I、II、III区与模具的特征点处，电机与螺杆之间安装有扭矩传感器。

一种流变性在线分析方法，该操作方法包括以下步骤：

步骤1：安装在挤出机与模具上的传感器向数据采集卡发送信号；

步骤2：数据采集卡将收集到的信号向上位机发送；

步骤3：上位机将收集到的信号在显示屏输出；

步骤4：上位机将处理后的信号向挤出机控制系统发送。

步骤5：挤出机控制系统根据接受的信号对生产过程进行控制。

在步骤1中，传感器获取数据的类型和传感器的安装位置。数字传感器直接由传感器接口电路向数据采集卡发送信号，模拟传感器的信号需先经滤波模块降噪，再由放大模块进行信号放大处理，最后通过A/D转换模块转换为数字信号，再向数据采集卡发送。

在步骤2中，数据采集卡将采集到的各路信号以时域的形式发送到上位机。

在步骤3中，上位机将收集到的信号以数值和波形图两种形式在显示屏上输出。

在步骤4中，上位机将收集到的数据与预设值进行对比，得出结果，将对比结果发送到挤出机控制系统。

在步骤5中，挤出机控制系统根据接收到的信号对整个生产过程的工艺参数进行调整。

如图1挤出机加装入料口转速控制装置，根据安装的编码器采集的螺杆转速调节入料速度，使I、II、III区均处于填充满的状态，3处特制的模具上在特征点位置上装有传感器，实时采集流道内物理特征。

如图2所示为流变性在线分析方法的流程图，因数据种类众多，所以会用到数字量和模拟量两种输出类型的传感器，两种类型的传感器经各自的接口电路转换，转换为数据采集卡可识别的信号，输入到数据采集卡中。数据采集卡将实时采集的数据以时域的形式上传到上位机，上位机分析系统提取需要分析处理的数据，进行流变性分析。另外，上位机控制系统提取反馈的量与预设值进行对比，将对比结果发送给挤出机控制系统，以实现保证挤出机在生产过程中工艺参数的稳定。

惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，举凡熟悉此项技艺的专业人士。在了解本发明的技术手段之后，自然能依据实际的需要，在本发明的教导下加以变化。因此凡依本发明申请专利范围所作的同等变化与修饰，曾应仍属本发明专利涵盖的范围内。