CN203053923U - 监控高聚合物材料注塑过程的传感器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种监控高聚合物材料注塑过程的传感器，它包括一个金属板、一个压电薄膜、一个由压电薄膜电极化的电极、一个聚酰亚胺压板、一个电极线、一个地线、二个紧固螺丝。在一个金属板的一侧表面覆盖一个压电薄膜；在压电薄膜表面是一个由压电薄膜电极化的电极；由二个紧固螺丝将一个聚酰亚胺压板压住一个电极线和一个地线在金属板上。该传感器可以按照需求制成小型、多变形状，同时具有耐高温的特性，可用于高聚合物材料注塑过程中的超声检测。

Description

监控高聚合物材料注塑过程的传感器
技术领域
本发明涉及高聚合物材料加工过程中的测量领域，是一种利用超声波监控高聚合物材料注塑过程时使用的传感器。 
背景技术
高聚合物材料，如塑料，因为其具有低密度、耐磨损、低导热导电性，以及易于造型等特点，在工业、农业、国防、化工、生物医药各个领域有广泛的用途。大多数高聚合物材料产品，如塑料产品是通过注塑加工完成的。相对于金属、陶瓷、玻璃，塑料的融点较低，将融化的液体经加压注入型腔中成型，工艺简便，成本低，注塑加工已经成为塑料产品的主要加工方式。注塑产品的质量极大依赖注塑过程的控制，一些过程参数，如温度、压力等都会影响注塑过程的状态，从而影响产品的质量。注塑过程的诊断显得格外重要。目前，已经开发出多种注塑过程的诊断技术，如热分析法、热重分析法等都是通过测量融液的热流、粘弹、尺度等参数来监控注塑产品的质量。其它还有光学方法、电脉冲方法都是通过测量注塑产品的机械能，来监控其质量。然而这些技术由于成本高、信息量小，使用上受到一定的限制。 
另一类技术是超声诊断技术，是一种实时、在线的测量技术，而且测量过程中实现非接触、非干扰地测量在型腔或模具中的注塑过程中的高聚合物材料的多种物理特性和流变特性。通过传感器接收的基本超声信号包括超声波的速度、衰减率，以及反射、散射等。这些信号与高聚合物材料的注塑过程中的动力性、物性都有一一对应关系。利用超声波检测高聚合物材料注塑过程的原理图见图1。图中表示，传感器发射超声波信号，传入不同的介质，在不同介质的交界面，或是同一介质物性不同的交界面上，超声波发生反射。通过计算入射和反射信号的波长、振幅，可以确定交界面上的特征。例如超声波速度和衰减率变化直接反应了高聚合物材料的融化、凝固、结晶过程，超声波的反射波信号反应了材料表面的波度、褶皱的特征。 
近年来，随着微机电***(MEMS)的发展，高聚合物材料注塑加工在该领域的应用发生了尺度小型化、品种多样化、高温加工的趋势。为了适应这种趋势，需要一种利用超声诊断技术监控高聚合物材料注塑过程的传感器，而且这种出传感器应该适应较小的尺寸、多变的形状、较高的工作温度。 
发明内容
本发明的目的是提供一种监控高聚合物材料注塑的传感器，其特征在于：它包括一个金属板、一个压电薄膜、一个由压电薄膜电极化的电极、一个聚酰亚胺压板、一个电极线、一个地线、二个紧固螺丝。上述各个部件的连接关系是： 
在一个金属板的一侧表面覆盖一个压电薄膜； 
在压电薄膜表面是一个由压电薄膜电极化的电极； 
由二个紧固螺丝将一个聚酰亚胺压板压住一个电极线和一个地线在金属板上。 
本发明采用的技术方案： 
图2是本发明提出的是一种利用超声波监控高聚合物材料注塑过程时使用的传感器的外观图。该传感器特别适用于较小的尺寸、多变的外形和高温环境下使用。为能够实现以上功能，该传感器包括一个金属板，其形状可根据注塑模具的几何外形和安装特点确定。其材料可以选择与注塑模具相同的材料以保证注塑模具整体的传热效应一致。金属板的一侧与注塑高聚合物材料注塑溶液接触，另一侧表面覆盖压电薄膜，用来发射脉冲信号和感受反射信号。压电薄膜的中心部分是由压电薄膜电极化的电极。电极接入导线。这个导线由一块聚酰亚胺压板压住。聚酰亚胺是绝缘材料，同时耐400C°的高温，其两端用两个紧固螺丝固定在金属板上。一个地线连接到紧固螺丝上。 
本发明的优点： 
本发明的利用超声波监控高聚合物材料注塑过程时使用的传感器可以根据需要制成任意的形状，使用方便；包括较少的部件，结构简单、维护方便、制造成本低，适用于小型或是微型注塑领域。此外，该传感器各个部件的材料均有耐高温的特性，适用于现代注塑加工工业经常遇到的高温环境下的注塑过程中的超声检测。 
附图说明
图1是利用超声波监控高聚合物材料注塑过程的原理图；图中，8注塑模具、9高聚合物材料注塑溶液、10发射超声信号、11传感器、12超声反射信号。 
图2是利用超声波监控高聚合物材料注塑过程的传感器的外观图；图中，1金属板、2聚酰亚胺压板、3紧固螺丝、4压电薄膜、5由压电薄膜电极化的电极、6电极线、7紧固螺丝、8地线。 
图3是使用超声波监控高聚合物材料注塑过程的传感器的示意图；图中，9高聚合物材料注塑溶液、8注塑模具、13传感器A、14传感器B。 
具体实施方式
以一个具体实施方案进一步说明本发明提出的利用超声波监控高聚合物材料注塑过程的传感器的结构和原理。 
该方案外观图见图2。该传感器包括一个金属板，其形状可根据注塑模具的几何外形和安装特点选择为三维立方体。其材料选择与注塑模具相同的铸钢材料以保证注塑模具整体的传热效应一致。金属板与注塑高聚合物材料注塑溶液接触的一侧的长、宽分别为50mm、25mm，高度12mm。另一侧表面覆盖压电薄膜，材料为铋钛(bismuth titanate)，厚度为90μm，与金属板的边界距离5mm，用喷涂的方法加到金属板表面，用来发射脉冲信号和感受反射信号。压电薄膜的中心部分是由压电薄膜电极化的电极，直径10mm，厚度10μm。一块绝缘聚酰亚胺压板压住电极接入导线。这个导线接到电极上。聚酰亚胺压板两端用两个紧固螺丝固定在金属板上。一个地线连接到紧固螺丝上。 
使用时，将上述传感器一个或者多个，安装在注塑模具上，如图3，使用超声波监控高聚合物材料注塑过程的传感器的示意图所示，该实施方案使用两个上述传感器。传感器A和传感器B的金属板与高聚合物材料注塑溶液接触的一侧与注塑模具保持齐平，从内部看，是注塑模具腔体的一部分。 

Claims (3)

1.一种监控高聚合物材料注塑过程的传感器，其特征在于：它包括一个金属板、一个压电薄膜、一个由压电薄膜电极化的电极、一个聚酰亚胺压板、一个电极线、一个地线、二个紧固螺丝，上述各个部件的连接关系是： 
在一个金属板的一侧表面覆盖一个压电薄膜； 
在压电薄膜表面是一个由压电薄膜电极化的电极； 
由二个紧固螺丝将一个聚酰亚胺压板压住一个电极线和一个地线在金属板上。 
2.根据权利要求1所述的监控高聚合物材料注塑过程的传感器，其特征在于，所述的压电薄膜材料为铋钛。 
3.根据权利要求1所述的监控高聚合物材料注塑过程的传感器，其特征在于，所述的由压电薄膜电极化的电极是在所述的压电薄膜中心处。 
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