制备各向异性导电复合材料固化过程检测系统的制作方法

本发明涉及检测技术领域，特别涉及一种制备各向异性导电复合材料固化过程检测系统。

背景技术：

在导电复合材料的制备过程中，对于复合材料的固化反应检测通常有阻抗分析仪法和光纤传感器检测法，但都存在局限性，阻抗分析仪法代价昂贵，高精度阻抗分析仪价格很高；光纤传感器检测法结构复杂，铺设传感器繁多。两种方法都无法实时显示出导电复合材料内部的电导率的变化，缺乏导电颗粒的详细分布信息，并且不能通过实时控制磁场以及加热温度等来制备具有更加准确电特性的导电复合材料。基于上述原因，需要对现有技术的设备进行改良，以提高产品的电性能。

电阻抗断层成像技术是一种无损成像的技术，根据被测物质组成部分的不同以及同种物质在不同状态下具有不同电阻抗特性的特点，在物体表面贴附电极并且注入电流以测量电极电压，然后利用测得的电压数据结合图形重构算法来构建基于物体内部电阻抗的断层成像。但是，迄今为止，电阻抗断层成像技术并没有在为制备高性能精准导电复合材料的检测中得到应用。

技术实现要素：

本发明提供一种制备各向异性导电复合材料固化过程检测系统，以避免现有技术中对于固化时间、磁场强弱以及温度不可调控所带来的资源浪费，通过对导电复合材料固化过程进行实时检测和控制，提高制备导电复合材料的生产效率，节约固化时间及原材料资源。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明制备各向异性导电复合材料固化过程检测系统的结构特点是：设置能够对材料模具进行加热，并对加热的材料模具形成外加磁场的复合材料固化单元；设置电极信号检测单元，多个电极呈阵列分布在材料模具的内侧壁上，并且与材料模具中的材料形成良好接触；根据实时采集的电极信号，采用电阻抗成像技术对导电复合材料固化过程中的电导率变化情况进行实时图像重构，利用重构图像获得导电颗粒在基体中的分布，并根据导电颗粒在基体中的分布实时调节外加磁场强度，以及实时调节加热片的加热温度。

本发明制备各向异性导电复合材料固化过程检测系统的结构点也在于：

所述复合材料固化单元是由分置于顶面和底面的一对支座对绝缘模具形成上下夹持，使绝缘模具固定在中心位置上；加热片贴合在绝缘模具的顶面和底面，利用加热片对绝缘模具中的材料进行加热；两只励磁线圈由一对支座支承，并分处在绝缘模具的上方和下方，由励磁线圈产生的磁场作为在对绝缘模具中的材料进行加热时的外加磁场；

设置控制器，其用于控制励磁线圈的电流大小，以及控制电热片的加热温度；设置信号采集器，其用于采集电极信号；设置微处理器，其通过对电极信号的处理，利用控制器实时为励磁线圈和电热片提供控制信号。

本发明制备各向异性导电复合材料固化过程检测系统的结构点也在于：设置多路开关，微处理器利用多路开关选通采集电极信号。

本发明制备各向异性导电复合材料固化过程检测系统的结构点也在于：所述多路开关是连接各电极的高速多路模拟开关，利用多路开关不同的选通状态控制不同电极的电流输入组合对以及不同电极的电压测量组合对。

本发明制备各向异性导电复合材料固化过程检测系统的结构点也在于：当所述重构图像不再发生变化时判断为导电复合材料固化成型。

本发明制备各向异性导电复合材料固化过程检测系统的结构点也在于：对于支座中处在绝缘模具顶面上的上支座，在所述上支座的中心呈“T”型固联有螺杆，利用螺杆对一对支座进行紧固。

本发明制备各向异性导电复合材料固化过程检测系统的结构点也在于：所述加热片选用绝缘且耐高温的陶瓷加热片。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明通过实时检测固化反应过程中导电颗粒在基体中的分布，根据图像重构提供的信息控制励磁线圈电流大小及加热温度，制备得到的导电复合材料具有更加准确的电特性，能有效避免现有技术因无法实时调控固化参数而造成的资源浪费，有效提高了制备导电复合材料的生产效率，节约了固化时间及原材料资源。

附图说明

图1为本发明检测系统结构示意图；

图2为不同状态下导电颗粒的分布信息以及图形重构示意。

图中标号：1螺杆；2励磁线圈；3加热片；4电极；5导电复合材料；6绝缘模具；7支座；8微处理器；9输入装置；10多路开关；11信号采集器；12控制器。

具体实施方式

本实施例中制备各向异性导电复合材料固化过程检测系统的结构形式是：设置能够对材料模具进行加热，并对加热的材料模具形成外加磁场的复合材料固化单元；设置电极信号检测单元，多个电极4呈阵列分布在材料模具的内侧壁上，并且与材料模具中的材料形成良好接触；根据实时采集的电极信号，采用电阻抗成像技术对导电复合材料5的固化过程中的电导率变化情况进行实时图像重构，利用重构图像获得导电颗粒在基体中的分布，并根据导电颗粒在基体中的分布实时调节外加磁场强度，以及实时调节加热片的加热温度；在导电复合材料固化过程中，绝缘模具周围的电极之间的电压信号不断发生变化，当重构图像不再发生变化时判断为导电复合材料固化成型。

如图1所示，具体实施中，复合材料固化单元是由分置于顶面和底面的一对支座7对绝缘模具6形成上下夹持，使绝缘模具6固定在中心位置上；加热片3贴合在绝缘模具6的顶面和底面，利用加热片3对绝缘模具6中的材料进行加热；两只励磁线圈2由一对支座7支承，并分处在绝缘模具6的上方和下方，由励磁线圈2产生的磁场作为在对绝缘模具6中的材料进行加热时的外加磁场。

设置控制器12，其用于控制励磁线圈2的电流大小，以及控制电热片3的加热温度；设置信号采集器11，其用于采集电极信号；设置微处理器8，其通过对电极信号的处理，利用控制器实时为励磁线圈2和电热片3提供控制信号；加热片3选用绝缘且耐高温的陶瓷加热片。

设置多路开关10，微处理器8利用多路开关10选通采集电极信号；多路开关10是连接各电极4的高速多路模拟开关，利用多路开关10不同的选通状态控制不同电极的电流输入组合对以及不同电极的电压测量组合对，输入装置9作为人机对话终端。

对于支座中处在绝缘模具顶面上的上支座，在上支座的中心呈“T”型固联有螺杆1，利用螺杆1对一对支座进行紧固，使加热片与绝缘模板得到良好的贴合。

图2中a1、a2、a3和a4为导电颗粒的状态图，图2中的b1、b2、b3和b4是与a1、a2、a3和a4所示状态一一对应的重构图像；其中，a1和b1为初始均匀混合状态，随着固化反应的进行，导电颗粒的位置变化成链状，在磁场及加热作用下，链条与垂直方向的切角不断变化，其中会有切角过大或者为零的情况，即a2和b2所示的中间状态，以及a3和b3所示的完全状态；通过控制使其达到了a4和b4所示的预期状态。