本发明属于聚合物热氧老化在线检测领域，具体涉及一种基于废旧塑料热氧老化程度的在线超声检测装置及方法。
背景技术：
自塑料问世以来，由于其具备其它材料不具有的轻便以及耐用性，迅速得到了大规模的应用，带来了极大的便利。但是由于塑料在自然环境下短时间内几乎是不降解的，因此废旧的塑料产品给环境带来了极大的负担，造成了白色污染。目前主要的两种解决方案是回收废旧塑料(聚乙烯、聚丙烯等多种常用塑料)以及研究可降解的塑料，但是目前可降解塑料的研究已经在一定程度上被证明是不可行的，因为可降解塑料不可能具备塑料的使用性能，一旦它具有了和普通塑料一样的使用性能，它将不可降解。
因此，对于废旧塑料的回收利用是目前的一个重中之重。塑料制品随着时间的推移会发生老化断裂的现象，快速评价塑料的老化程度，有助于对废旧塑料的回收进行有效的指导。现有的热氧老化评价手段都是离线测试手段(如红外，dsc等)，但是这些方法耗时费力，并且结果也存在一定的偏差，脱离了实际加工，不能对实际的生产应用进行切实有效的指导。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于针对传统测量方法只能离线检测(如红外，dsc等)，导致测量数据繁琐、精度及效率低等技术问题，提供一种基于废旧塑料热氧老化程度的在线超声检测装置及方法，可根据在线检测的废旧塑料老化程度来随时调控生产加工过程中的加工工艺，提高制品的良品率。
本发明是采用以下的技术方案实现的：一种基于废旧塑料热氧老化程度的在线超声检测装置，包括溶体挤出机构、溶体测量机构以及超声检测系统；
所述溶体测量机构包括左半圆筒和右半圆筒，左半圆筒和右半圆筒嵌套密封连接，并形成一供聚合物溶体流过的圆柱形溶体流道，所述溶体挤出机构与溶体测量机构相连，用于将聚合物溶体挤出至溶体流道内；所述左半圆筒的一侧设置有第一滑槽，另一侧设置有第一滑轨，所述右半圆筒的两侧分别设置有与第一滑槽和第一滑轨对应的第二滑轨和第二滑槽，第一滑槽的内侧壁上以及第二滑槽的内侧壁上均设置有密封条，以保证变径调节时的密封性，且第一滑轨和第二滑轨采用在溶体流道外壁上开设缺口的方式实现；溶体测量机构上还设置有孔径调节装置，所述孔径调节装置与左半圆筒或右半圆筒螺纹固定连接，通过旋拧孔径调节装置，使第一滑轨和第二滑轨分别沿第二滑槽和第一滑槽相对运动，进而改变溶体流道孔径，可对于不同的聚合物体系进行对比来选择合适的流道孔径，为便于调节，在孔径调节装置上设置有刻度尺；
所述溶体流道的两侧相对设置有一缓冲杆和一温度压力检测模块，所述缓冲杆的外侧套设有冷却模块，冷却模块内设有冷却液，以对缓冲杆进行降温，保证检测精度，缓冲杆包括内部碳芯以及包覆在内部碳芯外侧的金属套管，内部碳芯保证超声波信号传导的更加稳定，金属套管采用螺旋形结构设计，用以保护超声波探头，并增大与缓冲液的接触面积，提高冷却效果，温度压力检测模块用以检测流道内的温度及压力，保证检测的正常进行，缓冲杆与溶体流道垂直设置，且与温度压力检测模块在同一直线上，能够最大限度的得到准确的数据，在缓冲杆的外侧端部设置有与超声检测系统相连的超声波探头，超声检测系统发射一定频率的超声波，经过超声探头、缓冲杆，声波直接探测到溶体流道内的聚合物溶体上，根据测定聚合物溶体的超声波频率幅值的变化，实现对应温度及压力下废旧塑料热氧老化程度的测量。
进一步的，为了节约空间，便于在溶体测量机构上设置更多的检测模块，所述孔径调节装置设置在冷却模块的外侧。
进一步的，所述溶体流道孔径的调节范围为2mm-6mm，能够对不同的聚合物体系进行对比来选择合适的流道孔径。
进一步的，所述溶体挤出机构采用双螺杆挤出推动装置。
进一步的，所述超声检测系统采用mud系列多通道超声检测系统，可实现4通道超声探头信号的接收于发射。
本发明另外还提出一种废旧塑料热氧老化程度在线超声检测方法，包括以下步骤：
步骤a、设定超声检测系统的扫频范围：根据超声波探头的频带范围，设定扫频起始频率fl为1mhz，终止频率f2为30mhz，频率增加步长δf为0.01mhz；
步骤b、采集不同频率点fr＝fl+n·δf所对应的基波幅值al和二次谐波幅值a2信号，其中n为
步骤c、根据非线性系数β的计算公式
步骤d、测量以月为时间单位的已知使用时间的废旧塑料，通过步骤a-步骤c测量废旧塑料的热氧老化损伤，比较不同的热氧老化时间的非线性效应引起超声波幅值的变化，并建立其数据库，然后用来测量判断未知老化时间的废旧塑料的热氧老化程度。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
本发明提出的废旧塑料热氧老化程度在线超声检测装置，将溶体流道设计为孔径可调方式，可以改变通过流道的熔体的厚度，对不同厚度的同种流体进行检测，大大丰富测量的数据，可以测量在多组厚度下不同熔体的数据，使得实验能够获取更多的结果，提高测试的准确性，通过改进缓冲的外型来增大冷却系统的接触面积，提高了冷却的效率，结合冷却模块和孔径调节装置实现高精度检测，通过在线超声检测方法的应用，可以测出热氧老化损伤的累积过程，实现真正意义上的无损在线检测，数据测量简便，并有效提高了在线检测的精度及效率，具有广泛的实际应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例1所述溶体测量机构纵剖结构示意图；
图2为本发明实施例1所述溶体测量机构横剖结构示意图。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1，一种基于废旧塑料热氧老化程度的在线超声检测装置，包括溶体挤出机构、溶体测量机构以及超声检测系统；如图1和图2所示，所述溶体测量机构包括左半圆筒1和右半圆筒2(本实施例中所示的左、右等位置关系以图1所示方向为准)，左半圆筒1和右半圆筒2嵌套密封连接，并形成一供聚合物溶体流过的圆柱形溶体流道3，所述溶体挤出机构与溶体测量机构相连，用于将聚合物溶体挤出至溶体流道3内；所述左半圆筒1的一侧设置有第一滑槽11，另一侧设置有第一滑轨12，所述右半圆筒2的两侧分别设置有与第一滑槽11和第一滑轨12对应的第二滑轨21和第二滑槽22，第一滑槽11的内侧壁上以及第二滑槽22的内侧壁上均设置有密封条8，以保证变径调节时的密封性，而且第一滑轨和第二滑轨采用在溶体流道外壁上开设缺口13的方式实现，以进一步提高调节效果及调节过程中的密封性。溶体测量机构上还设置有孔径调节装置14，所述孔径调节装置14与左半圆筒1(或右半圆筒)螺纹固定连接，通过旋拧孔径调节装置14，使第一滑轨12和第二滑轨21分别沿第二滑槽22和第一滑槽11相对运动，进而改变溶体流道孔径，可对于不同的聚合物体系进行对比来选择合适的流道孔径，为便于调节，在孔径调节装置上设置有刻度尺141。
所述溶体流道的两侧相对设置有一缓冲杆4和一温度压力检测模块5，所述缓冲杆4的外侧套设有冷却模块6，冷却模块6内设有冷却液，以对缓冲杆4进行降温，保证检测精度，缓冲杆4包括内部碳芯41以及包覆在内部碳芯外侧的金属套管42，内部碳芯41保证超声波信号传导的更加稳定，金属套管42采用螺旋形结构设计，用以保护超声波探头，并增大与缓冲液的接触面积，提高冷却效果，温度压力检测模块5用以检测流道内的温度及压力，保证检测的正常进行，缓冲杆4与溶体流道垂直设置，且与温度压力检测模块在同一直线上，能够最大限度的得到准确的数据，在缓冲杆4的外侧端部设置有与超声检测系统相连的超声波探头7，超声检测系统发射一定频率的超声波，经过超声探头、缓冲杆，声波直接探测到溶体流道内的聚合物溶体上，根据测定聚合物溶体的超声波频率幅值的变化，实现对应温度及压力下废旧塑料热氧老化程度的测量。
为了节约空间，便于在溶体测量机构上设置更多的检测模块，所述孔径调节装置设置在冷却模块的外侧，溶体流道孔径的调节范围为2mm-6mm，能够对不同的聚合物体系进行对比来选择合适的流道孔径，熔体流道孔径可调节，可以改变通过流道的熔体的厚度，超声波穿过不同厚度的同种流体时，产生的幅值变化也是不同的，这样可以大大丰富测量的数据，可以测量在多组厚度下不同熔体的数据，使得实验能够获取更多的结果，提高测试的准确性。另外，本实施例中所述溶体挤出机构采用双螺杆挤出推动装置，所述超声检测系统采用mud系列多通道超声检测系统，可实现4通道超声探头信号的接收于发射。
实施例2，基于实施例1提出的在线超声检测装置，本实施例提出一种基于废旧塑料热氧老化程度的在线超声检测方法，具体原理为，首先建立一系列不同已知老化程度的热氧老化损伤累积非线性效应的幅值与频率的对应函数关系，然后通过反演推算出在对应温度和压力条件下溶体流道内废旧塑料溶体的老化程度，根据直接测定的聚合物溶体的超声波频率幅值的变化，即可得到该温度压力下废旧塑料的老化程度，具体包括以下步骤：
步骤a、设定超声检测系统的扫频范围：根据超声波探头的频带范围，设定扫频起始频率fl为1mhz，终止频率f2为30mhz，频率增加步长δf为0.01mhz；
步骤b、采集不同频率点fr＝fl+n·δf所对应的基波幅值al和二次谐波幅值a2信号，其中n为
步骤c、根据非线性系数β的计算公式
步骤d、测量以月为时间单位的已知使用时间的废旧塑料(例如使用寿命不同的冰箱外壳)，通过步骤a-步骤c测量废旧塑料的热氧老化损伤，比较不同的热氧老化时间的非线性效应引起超声波幅值的变化，并建立其数据库，然后用来测量判断未知老化时间的废旧塑料的热氧老化程度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。