專利名稱：高分子材料智能拉伸蠕變儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于測試高分子材料拉伸蠕變性能的儀器。它的功能是測試高分子材料在一定溫度條件下、在拉伸力作用下其形變隨時(shí)間變化情況。
技術(shù)背景高分子材料的蠕變是指在 一定的溫度和較小的恒定外力(拉力、壓力或扭力)作用下，材料的形變隨時(shí)間的延長而逐漸增大的現(xiàn)象，是高分子材料靜態(tài)粘彈性的基本表現(xiàn)。特別是橡膠、高分子薄膜和初生纖維等材料，在受外力作用時(shí)，高分子鏈通過鏈段運(yùn)動調(diào)整構(gòu)象，從而產(chǎn)生蠕變行為。各種類型的高分子材料因其分子結(jié)構(gòu)不同，蠕變可分為拉伸蠕變、壓縮蠕變和扭轉(zhuǎn)蠕變等。本高分子材料智能拉伸蠕變儀它的特點(diǎn)是采用激光位移傳感器采集拉伸形變信號經(jīng)中央控制模塊，由數(shù)據(jù)存儲模塊記錄形變數(shù)據(jù)，解決了在高分子材料拉伸蠕變實(shí)驗(yàn)中溫度和壓力變化范圍小、自動化程度低等問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型高分子材料智能拉伸蠕變儀涉及一種用于測試高分子材料拉伸蠕變性能的儀器。它的功能是測試高分子材料在不同溫度條件下、在拉伸力作用下其形變隨時(shí)間變化情況。它的特點(diǎn)是由位移測量模塊、溫度測量模塊、濕度測量模塊、外圍按鍵電路模塊、升溫加濕模塊、液晶顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、中央控制模塊組成。本實(shí)用新型其特征是把高分子材料試樣放在可控溫的儀器中，安裝并采用位移測量模塊測量拉伸形變，經(jīng)中央控制模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊后記錄拉伸形變隨時(shí)間的變化曲線。在一定的負(fù)荷下將高分子材料試樣拉伸變形，位移測量模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊、中央控制模塊，自動記錄拉伸形變隨時(shí)間的變化。高分子材料智能拉伸蠕變儀，其特征在于，位移傳感器安裝在儀器頂部，其下方連接上夾持器、試樣、下夾持器、負(fù)荷，儀器底部安裝有升降溫模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、液晶顯示模塊、外圍電路按鍵模塊，儀器內(nèi)部安裝有溫度測量模塊、濕度測量模塊、加濕模塊。其儀器整體結(jié)構(gòu)圖如圖I所示，各模塊功能如下I、溫度測量模塊該模塊采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，其擁有獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊；測溫范圍在一55°C + 125°C，固有測溫分辨率O. 50C ;工作電源3 5V/DC，在使用中不需要任何外圍元件，測量結(jié)果以9 12位數(shù)字量方式串行傳送。2、濕度測量模塊該模塊采用HSllOl濕度傳感器，它是基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的電容元件，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需校正，長時(shí)間飽和下快速脫濕，可以自動化焊接，包括波峰焊或水浸，高可靠性與長時(shí)間穩(wěn)定性，反應(yīng)快速。工作溫度Ta :-40 100 °C;儲存溫度Tstg :-40 125 °C;供電電壓Vs :10 Vac ;濕度范圍RH 0 100 %RH。[0010]3、位移測量模塊位移測量模塊采用ZLDS10X激光位移傳感器，如圖2所示，量程最小2mm，最大IOOOmm ;量程起始距離最小10mm，最大245mm ;頻率響應(yīng)2Κ、5Κ、8Κ、9· 4Κ線性度最高O. 1%，分辨率最高O. 03%。其基本原理是光學(xué)三角法半導(dǎo)體激光器I被鏡片2聚焦到被測物體 6。反射光被鏡片3收集，投射到CMOS陣列4上；信號處理器5通過三角函數(shù)計(jì)算陣列4上的光點(diǎn)位置得到距物體的距離。4、外圍按鍵電路模塊外圍按鍵電路模塊，采用4 X 4矩陣式鍵盤設(shè)計(jì)，其中十個(gè)為O 9數(shù)字鍵，一個(gè)菜單按鍵，兩個(gè)上下翻頁按鍵，一個(gè)確定按鍵，一個(gè)返回按鍵，一個(gè)重啟按鍵。5、升降溫、加濕模塊升降溫模塊可采用家用熱水器，加濕模塊可采用家用小型加濕器，然后用PID算法對檢測信號和設(shè)定值的差值進(jìn)行調(diào)節(jié)后作為最后輸出控制信號給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而控制熱水器及加濕器。6、液晶顯示模塊該模塊可采用12864液晶，利用單片機(jī)控制，將時(shí)間、溫度、濕度以及位移顯示出來。7、數(shù)據(jù)存儲模塊數(shù)據(jù)存儲模塊，采用32M位閃存芯片KM29N32000TS作為存儲器，KM29N32000TS作為閃速存儲器兼有E2PR0M的可編程能力和非易失性，并且容量大、速度快，只需單一的+5V供電便可做讀、編程、擦除等操作。8、中央控制模塊該模塊可采用AT89S52單片微機(jī)計(jì)算機(jī)作為主控制芯片。

圖I為高分子材料智能拉伸蠕變儀結(jié)構(gòu)示意圖；圖I中，I、濕度測量模塊；2、加濕模塊；3、溫度測量模塊；4、位移測量模塊；5、上夾持器；6、試樣；7、下夾持器；8、負(fù)荷；9、中央控制|旲塊；10、升降溫|旲塊；11、數(shù)據(jù)存儲模塊；12、液晶顯示模塊；13、外圍電路按鍵模塊。圖2為位移測量模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖2中，I、半導(dǎo)體激光器；2、鏡片；3、鏡片；4、線性COMS陣列；5、信號處理器；6、被測物體位于a點(diǎn)，b點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
把高分子材料薄膜試樣放在可以調(diào)控溫度(室溫 100°C )、濕度(室濕 100%)的控制室中，在負(fù)荷(IOOglOOOg)下將其拉伸變形((T50mm)或除去負(fù)荷后回縮，激光位移傳感器就可以檢測到這種位移的變化，自動檢測位移數(shù)據(jù),精度可達(dá)O. 01mm，并且儲存卡同時(shí)接收位移對應(yīng)的時(shí)間，并記錄下來，在顯示器上輸出時(shí)間-形變曲線。該儀器采用溫度濕度控制儀調(diào)節(jié)控制室濕度和溫度，可測得一定范圍溫度和濕度條件下的拉伸蠕變。將實(shí)驗(yàn)裝置與感光裝置連接，自動輸出時(shí)間-形變曲線，實(shí)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)的智能化。解決了簡易拉伸蠕變儀所存在的誤差較大，無法實(shí)現(xiàn)任意的溫度、濕度，狀態(tài)下的蠕變數(shù)據(jù)測量，及自動化程度低的問題。儀器采用ZLDS10X激光位移傳感器，計(jì)數(shù)準(zhǔn)確；采用加熱器、小型加濕器可以調(diào)節(jié)至標(biāo)準(zhǔn)和其它任意狀態(tài)的溫度和濕度；采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集溫度數(shù)據(jù)(測溫范圍在一 55°C + 125°C，固有測溫分辨率O. 5°C);采用HSllOl濕度傳感器采集濕度數(shù)據(jù)(濕度范圍RH :0 100 %RH)。將采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂颇K，再傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲模塊，最終在液晶顯示器上顯示出溫度、濕度和時(shí)間-位移曲線，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加精確、真實(shí)可靠，自動化程度高。該儀器不僅能模仿夏季高溫、高濕環(huán)境測定塑料薄膜拉伸蠕變，還可以研究薄膜在較大外力作用下的使用極限。本實(shí)用新型解決了在高分子材料拉伸蠕變實(shí)驗(yàn)中溫度和壓力變化范圍小、自動化程度低等問題。主要適用于各大專院校高分子材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、高分子蠕變學(xué)研究使用， 也可以作為從事高分子材料科研、高分子制品生產(chǎn)的科研院所、企業(yè)進(jìn)行拉伸蠕變性能研究、測試的基本儀器。
權(quán)利要求1.高分子材料智能拉伸蠕變儀，其特征在于，位移傳感器安裝在儀器頂部，其下方連接上夾持器、試樣、下夾持器、負(fù)荷，儀器底部安裝有升降溫模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、液晶顯示模塊、外圍電路按鍵模塊，儀器內(nèi)部安裝有溫度測量模塊、濕度測量模塊、加濕模塊。
專利摘要高分子材料智能拉伸蠕變儀，它的功能是測試高分子材料在不同溫度條件下、在拉伸力作用下其形變隨時(shí)間變化情況。高分子材料智能拉伸蠕變儀，位移傳感器安裝在儀器頂部，其下方連接上夾持器、試樣、下夾持器、負(fù)荷，儀器底部安裝有升降溫模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、液晶顯示模塊、外圍電路按鍵模塊，儀器內(nèi)部安裝有溫度測量模塊、濕度測量模塊、加濕模塊。
文檔編號G01N3/08GK202693414SQ20112050162
公開日2013年1月23日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者楊秀英, 張輝, 張德慶 申請人:齊齊哈爾大學(xué)