超声塑化流变仪的数据处理系统研究

摘要

作为推动微机电系统(MEMS)快速发展的关键技术之一，微注射成型技术发展过程中面临着聚合物微型腔充填困难的挑战。针对该问题，课题组提出了将超声波引入到微注射成型的思想，研制了用于分析聚合物超声熔融塑化过程和测试超声熔融塑化的聚合物熔体流变性能的仪器——超声塑化流变仪。本文根据超声塑化流变仪的测试要求，对其数据处理系统进行了以下研究。
　　 分析了超声塑化流变仪的工作原理，研究了超声塑化流变仪的流变性能测试理论，对聚合物流变性能主要参数的算法进行了设计，提出三次样条函数和三对角形方程组Thomas算法求解非牛顿指数的新方法，为研究超声塑化流变仪的数据处理系统奠定坚实的理论基础;研究了超声塑化流变仪存在的问题，改进了料筒和毛细管口模结构，修正了电气控制系统的设计，保证了数据处理系统实验研究的顺利进行。对超声塑化流变仪数据处理系统的硬件部分进行功能分析和总体设计，构建以传感器、数据采集卡和PC机为核心的数据采集系统，根据各元件的性能要求进行选型，并通过实验验证了数据采集系统的准确性。设计超声塑化流变仪数据处理系统的分析软件——UltraRheo软件。首先采用面向对象的方法和UML建模技术对软件进行需求分析，使用用例图建立软件的用户模型;然后进行软件的总体设计建立静态模型和动态模型;最后进行UltraRheo软件的详细设计，使用Visual Basic6.0语言进行代码编写，完成软件的界面设计和功能设计，主要功能有:实验数据的采集与和保存，聚合物超声熔融塑化过程的分析和塑化速率的计算，聚合物流变性能的测试分析。实验方面首先研究了聚合物流变性能测试过程，分析了流变实验所需的实验参数和实验现象;然后使用超声塑化流变仪的数据处理系统进行超声熔融塑化的聚合物流变性能测试，得到随剪切速率变化的粘度数据，通过对实验结果的分析，验证了数据处理系统的正确性和粘度算法的准确性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 聚合物流变性能测试及超声波在聚合物中应用的研究现状

1．2．1 聚合物流变性能测试的研究现状

1．2．2 超声波在聚合物加工中的应用研究进展

1．2．3 本文的研究基础

1．3 课题来源及主要研究内容

1．3．1 课题来源

1．3．2 论文主要研究内容

1．4 论文研究意义

第二章 超声塑化流变仪的工作原理与系统改进

2．1 超声塑化流变仪的功能分析

2．2 超声塑化流变仪的测试理论

2．3 超声塑化流变仪的粘度算法研究

2．4 超声塑化流变仪存在的问题及解决措施

2．4．1 塑化料筒与毛细管口模的改进

2．4．2 电气控制系统的修正

2．5 本章小结

第三章 超声塑化流变仪的数据处理系统硬件设计

3．1 超声塑化流变仪的数据处理系统硬件总体设计

3．1．1 功能分析

3．1．2 总体设计

3．2 元件功能分析与选型

3．2．1 多功能数据采集卡

3．2．2 位移采集系统

3．2．3 温度和压力采集系统

3．3 数据采集系统测试与精度分析

3．3．1 数据采集系统元件与整体测试

3．3．2 系统精度分析与维护

3．4 本章小结

第四章 超声塑化流变仪的数据处理软件研究

4．1 国内外流变性能测试软件的性能与特点分析

4．2 UltraRheo软件的需求分析

4．2．1 UltraRheo软件的原始功能需求

4．2．2 UltraRheo软件的用户模型用例图描述

4．3 UltraRheo软件的总体设计

4．3．1 UltraRheo软件的静态模型设计

4．3．2 UltraRaheo软件的动态模型设计

4．4 UltraRheo软件的详细设计

4．4．1 UltraRheo软件静态模型的详细设计

4．4．2 UltraRheo软件的粘度算法实现

4．4．3 UltraRheo软件的功能设计

4．5 本章小结

第五章 超声塑化流变仪的数据处理系统实验研究

5．1 超声塑化流变仪的调试实验研究

5．1．1 实验设备与原料

5．1．2 实验方案

5．1．3 实验结果与分析

5．2．数据处理系统在流变性能测试实验中的应用研究

5．2．1 实验方案与步骤

5．2．2 实验结果与分析

5．3 数据处理系统的总体分析

5．4 本章小结

第六章 全文总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要的研究成果目录