专利名称：高分子材料智能拉伸蠕变仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于测试高分子材料拉伸蠕变性能的仪器。它的功能是测试高分子材料在一定温度条件下、在拉伸力作用下其形变随时间变化情况。
技术背景高分子材料的蠕变是指在 一定的温度和较小的恒定外力(拉力、压力或扭力)作用下，材料的形变随时间的延长而逐渐增大的现象，是高分子材料静态粘弹性的基本表现。特别是橡胶、高分子薄膜和初生纤维等材料，在受外力作用时，高分子链通过链段运动调整构象，从而产生蠕变行为。各种类型的高分子材料因其分子结构不同，蠕变可分为拉伸蠕变、压缩蠕变和扭转蠕变等。本高分子材料智能拉伸蠕变仪它的特点是采用激光位移传感器采集拉伸形变信号经中央控制模块，由数据存储模块记录形变数据，解决了在高分子材料拉伸蠕变实验中温度和压力变化范围小、自动化程度低等问题。
发明内容本实用新型高分子材料智能拉伸蠕变仪涉及一种用于测试高分子材料拉伸蠕变性能的仪器。它的功能是测试高分子材料在不同温度条件下、在拉伸力作用下其形变随时间变化情况。它的特点是由位移测量模块、温度测量模块、湿度测量模块、外围按键电路模块、升温加湿模块、液晶显示模块、数据存储模块、中央控制模块组成。本实用新型其特征是把高分子材料试样放在可控温的仪器中，安装并采用位移测量模块测量拉伸形变，经中央控制模块、数据存储模块后记录拉伸形变随时间的变化曲线。在一定的负荷下将高分子材料试样拉伸变形，位移测量模块，数据存储模块、中央控制模块，自动记录拉伸形变随时间的变化。高分子材料智能拉伸蠕变仪，其特征在于，位移传感器安装在仪器顶部，其下方连接上夹持器、试样、下夹持器、负荷，仪器底部安装有升降温模块、数据存储模块、液晶显示模块、外围电路按键模块，仪器内部安装有温度测量模块、湿度测量模块、加湿模块。其仪器整体结构图如图I所示，各模块功能如下I、温度测量模块该模块采用DS18B20数字温度传感器，其拥有独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；测温范围在一55°C + 125°C，固有测温分辨率O. 50C ;工作电源3 5V/DC，在使用中不需要任何外围元件，测量结果以9 12位数字量方式串行传送。2、湿度测量模块该模块采用HSllOl湿度传感器，它是基于独特工艺设计的电容元件，在标准环境下不需校正，长时间饱和下快速脱湿，可以自动化焊接，包括波峰焊或水浸，高可靠性与长时间稳定性，反应快速。工作温度Ta :-40 100 °C;储存温度Tstg :-40 125 °C;供电电压Vs :10 Vac ;湿度范围RH 0 100 %RH。[0010]3、位移测量模块位移测量模块采用ZLDS10X激光位移传感器，如图2所示，量程最小2mm，最大IOOOmm ;量程起始距离最小10mm，最大245mm ;频率响应2Κ、5Κ、8Κ、9· 4Κ线性度最高O. 1%，分辨率最高O. 03%。其基本原理是光学三角法半导体激光器I被镜片2聚焦到被测物体 6。反射光被镜片3收集，投射到CMOS阵列4上；信号处理器5通过三角函数计算阵列4上的光点位置得到距物体的距离。4、外围按键电路模块外围按键电路模块，采用4 X 4矩阵式键盘设计，其中十个为O 9数字键，一个菜单按键，两个上下翻页按键，一个确定按键，一个返回按键，一个重启按键。5、升降温、加湿模块升降温模块可采用家用热水器，加湿模块可采用家用小型加湿器，然后用PID算法对检测信号和设定值的差值进行调节后作为最后输出控制信号给执行机构，从而控制热水器及加湿器。6、液晶显示模块该模块可采用12864液晶，利用单片机控制，将时间、温度、湿度以及位移显示出来。7、数据存储模块数据存储模块，采用32M位闪存芯片KM29N32000TS作为存储器，KM29N32000TS作为闪速存储器兼有E2PR0M的可编程能力和非易失性，并且容量大、速度快，只需单一的+5V供电便可做读、编程、擦除等操作。8、中央控制模块该模块可采用AT89S52单片微机计算机作为主控制芯片。

图I为高分子材料智能拉伸蠕变仪结构示意图；图I中，I、湿度测量模块；2、加湿模块；3、温度测量模块；4、位移测量模块；5、上夹持器；6、试样；7、下夹持器；8、负荷；9、中央控制|旲块；10、升降温|旲块；11、数据存储模块；12、液晶显示模块；13、外围电路按键模块。图2为位移测量模块结构示意图；图2中，I、半导体激光器；2、镜片；3、镜片；4、线性COMS阵列；5、信号处理器；6、被测物体位于a点，b点。
具体实施方式
把高分子材料薄膜试样放在可以调控温度(室温 100°C )、湿度(室湿 100%)的控制室中，在负荷(IOOglOOOg)下将其拉伸变形((T50mm)或除去负荷后回缩，激光位移传感器就可以检测到这种位移的变化，自动检测位移数据,精度可达O. 01mm，并且储存卡同时接收位移对应的时间，并记录下来，在显示器上输出时间-形变曲线。该仪器采用温度湿度控制仪调节控制室湿度和温度，可测得一定范围温度和湿度条件下的拉伸蠕变。将实验装置与感光装置连接，自动输出时间-形变曲线，实现本实验的智能化。解决了简易拉伸蠕变仪所存在的误差较大，无法实现任意的温度、湿度，状态下的蠕变数据测量，及自动化程度低的问题。仪器采用ZLDS10X激光位移传感器，计数准确；采用加热器、小型加湿器可以调节至标准和其它任意状态的温度和湿度；采用DS18B20数字温度传感器采集温度数据(测温范围在一 55°C + 125°C，固有测温分辨率O. 5°C);采用HSllOl湿度传感器采集湿度数据(湿度范围RH :0 100 %RH)。将采集数据传输到中央控制模块，再传输到数据存储模块，最终在液晶显示器上显示出温度、湿度和时间-位移曲线，使实验数据更加精确、真实可靠，自动化程度高。该仪器不仅能模仿夏季高温、高湿环境测定塑料薄膜拉伸蠕变，还可以研究薄膜在较大外力作用下的使用极限。本实用新型解决了在高分子材料拉伸蠕变实验中温度和压力变化范围小、自动化程度低等问题。主要适用于各大专院校高分子材料专业实验教学、高分子蠕变学研究使用， 也可以作为从事高分子材料科研、高分子制品生产的科研院所、企业进行拉伸蠕变性能研究、测试的基本仪器。
权利要求1.高分子材料智能拉伸蠕变仪，其特征在于，位移传感器安装在仪器顶部，其下方连接上夹持器、试样、下夹持器、负荷，仪器底部安装有升降温模块、数据存储模块、液晶显示模块、外围电路按键模块，仪器内部安装有温度测量模块、湿度测量模块、加湿模块。
专利摘要高分子材料智能拉伸蠕变仪，它的功能是测试高分子材料在不同温度条件下、在拉伸力作用下其形变随时间变化情况。高分子材料智能拉伸蠕变仪，位移传感器安装在仪器顶部，其下方连接上夹持器、试样、下夹持器、负荷，仪器底部安装有升降温模块、数据存储模块、液晶显示模块、外围电路按键模块，仪器内部安装有温度测量模块、湿度测量模块、加湿模块。
文档编号G01N3/08GK202693414SQ20112050162
公开日2013年1月23日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者杨秀英, 张辉, 张德庆 申请人:齐齐哈尔大学