製備各向異性導電複合材料固化過程檢測系統的製作方法

2023-09-20 05:35:05 2

本發明涉及檢測技術領域，特別涉及一種製備各向異性導電複合材料固化過程檢測系統。

背景技術：

在導電複合材料的製備過程中，對於複合材料的固化反應檢測通常有阻抗分析儀法和光纖傳感器檢測法，但都存在局限性，阻抗分析儀法代價昂貴，高精度阻抗分析儀價格很高；光纖傳感器檢測法結構複雜，鋪設傳感器繁多。兩種方法都無法實時顯示出導電複合材料內部的電導率的變化，缺乏導電顆粒的詳細分布信息，並且不能通過實時控制磁場以及加熱溫度等來製備具有更加準確電特性的導電複合材料。基於上述原因，需要對現有技術的設備進行改良，以提高產品的電性能。

電阻抗斷層成像技術是一種無損成像的技術，根據被測物質組成部分的不同以及同種物質在不同狀態下具有不同電阻抗特性的特點，在物體表面貼附電極並且注入電流以測量電極電壓，然後利用測得的電壓數據結合圖形重構算法來構建基於物體內部電阻抗的斷層成像。但是，迄今為止，電阻抗斷層成像技術並沒有在為製備高性能精準導電複合材料的檢測中得到應用。

技術實現要素：

本發明提供一種製備各向異性導電複合材料固化過程檢測系統，以避免現有技術中對於固化時間、磁場強弱以及溫度不可調控所帶來的資源浪費，通過對導電複合材料固化過程進行實時檢測和控制，提高製備導電複合材料的生產效率，節約固化時間及原材料資源。

本發明為解決技術問題採用如下技術方案：

本發明製備各向異性導電複合材料固化過程檢測系統的結構特點是：設置能夠對材料模具進行加熱，並對加熱的材料模具形成外加磁場的複合材料固化單元；設置電極信號檢測單元，多個電極呈陣列分布在材料模具的內側壁上，並且與材料模具中的材料形成良好接觸；根據實時採集的電極信號，採用電阻抗成像技術對導電複合材料固化過程中的電導率變化情況進行實時圖像重構，利用重構圖像獲得導電顆粒在基體中的分布，並根據導電顆粒在基體中的分布實時調節外加磁場強度，以及實時調節加熱片的加熱溫度。

本發明製備各向異性導電複合材料固化過程檢測系統的結構點也在於：

所述複合材料固化單元是由分置於頂面和底面的一對支座對絕緣模具形成上下夾持，使絕緣模具固定在中心位置上；加熱片貼合在絕緣模具的頂面和底面，利用加熱片對絕緣模具中的材料進行加熱；兩隻勵磁線圈由一對支座支承，並分處在絕緣模具的上方和下方，由勵磁線圈產生的磁場作為在對絕緣模具中的材料進行加熱時的外加磁場；

設置控制器，其用於控制勵磁線圈的電流大小，以及控制電熱片的加熱溫度；設置信號採集器，其用於採集電極信號；設置微處理器，其通過對電極信號的處理，利用控制器實時為勵磁線圈和電熱片提供控制信號。

本發明製備各向異性導電複合材料固化過程檢測系統的結構點也在於：設置多路開關，微處理器利用多路開關選通採集電極信號。

本發明製備各向異性導電複合材料固化過程檢測系統的結構點也在於：所述多路開關是連接各電極的高速多路模擬開關，利用多路開關不同的選通狀態控制不同電極的電流輸入組合對以及不同電極的電壓測量組合對。

本發明製備各向異性導電複合材料固化過程檢測系統的結構點也在於：當所述重構圖像不再發生變化時判斷為導電複合材料固化成型。

本發明製備各向異性導電複合材料固化過程檢測系統的結構點也在於：對於支座中處在絕緣模具頂面上的上支座，在所述上支座的中心呈「T」型固聯有螺杆，利用螺杆對一對支座進行緊固。

本發明製備各向異性導電複合材料固化過程檢測系統的結構點也在於：所述加熱片選用絕緣且耐高溫的陶瓷加熱片。

與已有技術相比，本發明有益效果體現在：

本發明通過實時檢測固化反應過程中導電顆粒在基體中的分布，根據圖像重構提供的信息控制勵磁線圈電流大小及加熱溫度，製備得到的導電複合材料具有更加準確的電特性，能有效避免現有技術因無法實時調控固化參數而造成的資源浪費，有效提高了製備導電複合材料的生產效率，節約了固化時間及原材料資源。

附圖說明

圖1為本發明檢測系統結構示意圖；

圖2為不同狀態下導電顆粒的分布信息以及圖形重構示意。

圖中標號：1螺杆；2勵磁線圈；3加熱片；4電極；5導電複合材料；6絕緣模具；7支座；8微處理器；9輸入裝置；10多路開關；11信號採集器；12控制器。

具體實施方式

本實施例中製備各向異性導電複合材料固化過程檢測系統的結構形式是：設置能夠對材料模具進行加熱，並對加熱的材料模具形成外加磁場的複合材料固化單元；設置電極信號檢測單元，多個電極4呈陣列分布在材料模具的內側壁上，並且與材料模具中的材料形成良好接觸；根據實時採集的電極信號，採用電阻抗成像技術對導電複合材料5的固化過程中的電導率變化情況進行實時圖像重構，利用重構圖像獲得導電顆粒在基體中的分布，並根據導電顆粒在基體中的分布實時調節外加磁場強度，以及實時調節加熱片的加熱溫度；在導電複合材料固化過程中，絕緣模具周圍的電極之間的電壓信號不斷發生變化，當重構圖像不再發生變化時判斷為導電複合材料固化成型。

如圖1所示，具體實施中，複合材料固化單元是由分置於頂面和底面的一對支座7對絕緣模具6形成上下夾持，使絕緣模具6固定在中心位置上；加熱片3貼合在絕緣模具6的頂面和底面，利用加熱片3對絕緣模具6中的材料進行加熱；兩隻勵磁線圈2由一對支座7支承，並分處在絕緣模具6的上方和下方，由勵磁線圈2產生的磁場作為在對絕緣模具6中的材料進行加熱時的外加磁場。

設置控制器12，其用於控制勵磁線圈2的電流大小，以及控制電熱片3的加熱溫度；設置信號採集器11，其用於採集電極信號；設置微處理器8，其通過對電極信號的處理，利用控制器實時為勵磁線圈2和電熱片3提供控制信號；加熱片3選用絕緣且耐高溫的陶瓷加熱片。

設置多路開關10，微處理器8利用多路開關10選通採集電極信號；多路開關10是連接各電極4的高速多路模擬開關，利用多路開關10不同的選通狀態控制不同電極的電流輸入組合對以及不同電極的電壓測量組合對，輸入裝置9作為人機對話終端。

對於支座中處在絕緣模具頂面上的上支座，在上支座的中心呈「T」型固聯有螺杆1，利用螺杆1對一對支座進行緊固，使加熱片與絕緣模板得到良好的貼合。

圖2中a1、a2、a3和a4為導電顆粒的狀態圖，圖2中的b1、b2、b3和b4是與a1、a2、a3和a4所示狀態一一對應的重構圖像；其中，a1和b1為初始均勻混合狀態，隨著固化反應的進行，導電顆粒的位置變化成鏈狀，在磁場及加熱作用下，鏈條與垂直方向的切角不斷變化，其中會有切角過大或者為零的情況，即a2和b2所示的中間狀態，以及a3和b3所示的完全狀態；通過控制使其達到了a4和b4所示的預期狀態。