专利名称：复合材料成型过程中的温度场测试装置的制作方法
技术领域：
1，技术领域。属于复合材料成型时的温度测试。
2，背景技术。在制造复合材料成型过程中，通常由预浸料即树脂和纤维层经模压固化完成。在模压固化过程中，预浸料片层间温度测量环境比较复杂。其一是因为片层的密实运动，造成测量环境为动态。其二是由于树脂的熔融流动，测量环境有大于100℃的温度要求。这就要求温度传感器具有耐温、体积小以及反应灵敏度高的特性。另外在模压固化过程中，复合材料层板中温度场的分布受上下模板的热量和树脂在一定温度下的固化反应放热这两方面的影响。因此复合材料层板内的温度场分布规律影响了片层的固化均匀度，从而也影响了复合材料成型构件的力学性能。所以了解清楚复合材料成型过程中的温度场的分布规律，对复合材料成型工艺的确定有非常重要的意义。
目前在复合材料成型过程中的温度场测试方面，还没有现成的装置。据了解目前可用于复合材料测温的温度传感元件有一些，例如薄膜热电阻，像薄膜热电阻CRZ-1632，它外形尺寸为1.6毫米宽×3.2毫米长×1.0毫米厚，标称阻值为100Ω，工作电流为1毫安，引线尺寸为0.25毫米宽×0.15毫米厚×10毫米长，误差为1/3DIN----零度时阻值误差±0.04％，温度误差±(0.10+0.0017)|T|℃，工作温度为-50∽500℃。另一种是红外线热像仪。它是把红外辐射分布通过光学—机械扫描方式的光电探测器二维红外成像装置，转换成可见光图像。红外热像仪可以显示物体表面温度场，分辩温度的能力强。
再者这种薄膜热电阻在使用时需要固定在陶瓷底片上，而陶瓷底片与复合材料的导热性能相差较大，会影响测量温度的准度。如果用它，当复合材料固化后，它也将同时被固化其中，这个薄膜热电阻就不能重复使用了。
同样，因红外热像仪是一种只能测物体表面的温度，由于模压固化过程中，复合材料被置于模具中，红外热像仪无法直接收到复合材料的红外特征，所以它无法直接测量；即使能测量，由于模压是用热电加热，有较强的磁场存在，会使热像图失真。
如上所述，在目前的复合材料的温度测试中，还没有合适的装置，特别是对于复合材料成型过程中的温度场的测试，是一项亟待解决的问题。我们经过反复论证和研究，终于设计出适于复合材料成型过程中的温度场测试的装置，满足了设计要求，达到了预期的效果。
3，发明内容。本实用新型是一种测试复合材料在成型过程中的温度场的装置。它由BH315-T01温度场采集系统和温度—时间—位置三维模拟和显示系统所组成。BH315-T01温度场采集系统包括温度传感器和巡环检测仪。温度传感器是用K型氟塑热电偶，它由正、负极线组成，线径只有0.02毫米，可埋入复合材料层板中，对复合材料成型过程中热传导的影响很小；它强度高、反应快；可在250℃下，有压力的环境下工作；特别是该热电偶的长度的每一点都是一个热电偶，即它可用无数次。巡环检测仪是通过多路开关对各输入信号进行切换，并逐一巡回测量处理。它是由端子板、信号输入保护、多路电子开关、信号放大及滤波、电压信号/数字信号转换、中央处理单元等基本部分组成。
输入巡环检测仪的信号经过信号输入保护及放大滤波后，才进行电压信号/数字信号转换，转换后的信号以数字量的形式进入中央处理单元，在中央处理单元内进行冷端补偿运算及修正计算，并把相关信息输出到温度—时间—位置三维模拟和数字信号显示系统的控制计算机中。输入通道为1～32，直流电流4～20毫安，直流电压1～5伏，热电偶输入导线电阻为100欧以内。测量精度为±0.2％F*S±1个字。
4，
。结合附图对本实用新型作进一步说明。由于复合材料成型过程中温度场的特殊环境，要求测试装置的特殊。图1是本实用新型所用温度传感器的结构示意图。该温度传感器是K型氟塑包热电偶。它的正极是镍铬线，而负极是镍硅线，直径仅仅0.02毫米。正极(1)和负极(2)分别用氟塑料绝缘薄膜即聚四氟乙烯薄膜(3)包围，再用氟塑料保护膜(4)把它们一起包在里边。这样的热电偶可直接放在复合材料层内。聚四氟乙烯薄膜不仅有良好的绝缘性，也有良好的密封性，再加上外边的氟塑保护膜，即防止该热电偶短路，又保护它不被破坏。可在250℃和有压力的环境下工作，并具有很好的稳定性。
图2是本实用新型的方块图。它由K型氟塑包热电偶(5)、补偿导线(6)、巡环检测仪(7)、数字信号显示系统(8)、温度—时间—位置三维模拟系统(9)组成。K型氟塑包热电偶温度传感器接受信号，由补偿导线(6)将信号以电压的形式输入给巡环检测仪(7)，在这里把电压信号转变为数字信号，并经中央处理单元同时将数字信号输出给数字信号显示系统(8)和温度—时间—位置三维模拟系统(9)。由在数字信号显示系统(8)和温度—时间—位置三维模拟系统(9)中的计算机控制进行实时地显示三维温度场的变化及数字信号。
图3是用本实用新型实际测得的实时各位置点的温度变化曲线图4是用本实用新型实际测得的垂直方向温度随时间的三维即温度—时间—位置分布曲线。
5，具体实施例把K型氟塑包热电偶5个分别垂直放在复合材料预浸料片层的不同位置，进行它的温度场的测量。得出实时各位置点的温度变化曲线和三维温度—时间—位置分布曲线。
实验证明，本实用新型测量精度高，灵敏可靠，填补了我国复合材料成型过程中的温度场测试装置的空白，将对我国复合材料成型工艺的确定作出贡献。
权利要求1，一种由温度传感器、巡环检测仪组成的复合材料成型过程的温度场测试装置，其特征在于该装置由BH315——T01温度场采集系统和温度—时间—位置三维模拟和显示系统组成。
2，根据权利要求1所说的复合材料成型过程中的温度场测试装置，其特征在于BH315——T01温度场采集系统由温度传感器K氟塑热电偶和巡环检测仪组成。
3，根据权利要求1所说的复合材料成型过程中的温度场测试装置，其特征在于温度——时间——位置的模拟显示系统由界面显示、自动保存、温度场模拟和实时温度场可视化所组成。
4，根据权利要求2所说的复合材料成型过程中的温度场测试装置，其特征K型氟塑热电偶正、负极分别用氟塑料绝缘膜包围，然后他们又共同用氟塑料保护膜包围。
5，根据权利要求2所说的复合材料成型过程中的温度场测试装置，其特征在于巡环检测仪的输入通道数最多可达32个。
专利摘要一种由温度传感器和巡环检测仪组成的复合材料成型过程中的温度场测试装置，是由BH315－T01温度场采集系统和温度—时间—位置三维模拟、显示系统组成；BH315－T01温度场采集系统包括温度传感器K氟塑热电偶和巡环检测仪。温度—时间—位置三维模拟、显示系统包括界面显示、自动保存、温度场模拟、时实温度场可视化，可实时地显示出在该环境下的温度场变化情况，并提供数字显示。为复合材料成型过程中的温度分布特性的研究提供了一种快速、准确的测试设备，将在保证复合材料构件质量、优化成型工艺的研究中起到重要的作用。
文档编号G01K3/04GK2583649SQ0228939
公开日2003年10月29日 申请日期2002年12月3日 优先权日2002年12月3日
发明者张佐光, 扎姆阿茹娜, 孙志杰 申请人:北京航空航天大学