基于超声波的高分子材料取向度检测技术研究

摘要

高分子管材生产时的监测是保障管材质量和性能的重要手段，而分子链的取向大小直接影响了管材的性能。所以，为了提高高分子管材的质量和性能，对高分子管材取向度大小的监测成为了高分子管材生产研究领域里一个重要的研究方向，而在材料加工成型过程中对材料拉伸取向的实时监测控制更是引起了国内外学者的重视。
　　 本文设计了一套基于超声波的高分子材料取向度检测系统。分别使用这套系统与GIMI2超声波监测仪（加拿大国家研究委员会工业材料研究所研制）对各个不同取向度的样品进行超声波速度的测量，数据对比发现自制超声波检测系统的测量误差在5％以内，且重复性良好，从而证明使用自制超声波检测系统检测超声波在高分子材料传播速度的可行性。
　　 本文通过超声纵波法对不同取向度的T型高分子材料样条进行垂直于取向方向的速度检测。实验证明超声波在不同取向度的高分子材料中垂直于取向方向的传播速度是不同的，随着取向度的增加传播速度逐渐减小;通过红外二向色性法对高分子材料取向度进行标定，建立超声波传播速度与取向度之间的数学模型，从而证明利用超声纵波法检测高分子材料取向度方法的可行性。
　　 本文还通过超声瑞利波法对不同管径和取向度的PVC-O管进行环向传播速度检测。实验证明超声波可对不同管径，不同取向度的PVC-O管进行环向取向度检测，从而证明利用超声瑞利波在线检测高分子材料环向取向度方法的可行性。
　　 实验对比发现，超声纵波法适用于单轴和双轴的高分子管材取向度检测，而超声瑞利波法适用于高分子管材环向取向度的检测。

目录

声明

学位论文数据集

摘要

第一章 绪论

1．1 高分子材料生产的国内外研究现状

1．2 取向度检测方法的国内外研究现状

1．3 超声波检测取向度技术的研究目的及可行性

1．4 本论文研究目的、意义及内容

第二章 超声波法检测取向度的理论分析

2．1 取向度的理论概述

2．2 超声波检测的理论概述

2．2．1 超声波的分类

2．2．2 超声波的基本原理和性质

2．2．3 超声纵波检测技术概论

2．2．4 超声瑞利波检测技术概论

2．2．5 超声波测量取向度的基本原理

2．2．6 超声波回波信号的处理方法

2．3 本章小结

第三章 超声波检测系统硬件设计

3．1 检测系统的总体设计方案

3．2 超声波探头选型

3．2．1 纵波法探头选择

3．2．2 瑞利波法探头选择

3．3 超声波激励电路

3．4 超声波接收电路

3．4．1 信号放大电路设计

3．4．2 信号比较电路的设计

3．4．3 信号处理电路的设计

3．5 主控电路

3．5．1 MCU电路的设计

3．5．2 复位电路的设计

3．5．3 供电电路的设计

3．5．4 串口通讯电路的设计

3．6 实验电路板实物图

3．7 本章小结

第四章 超声波检测系统软件设计

4．1 下位机程序设计

4．1．1 CCS(Code Composer Sdudio)软件开发环境简介

4．1．2 软件工作流程

4．1．3 超声波激励脉冲发生模块程序

4．1．4 回波信号处理模块程序

4．1．5 控制处理模块程序

4．2 上位机信号处理程序

4．3 本章小结

第五章 实验结果及分析

5．1 取向样品的制备

5．2 实验数据的采集和分析

5．2．1 超声纵波法检测实验

5．2．2 超声瑞利波检测实验

5．3 实验结果及分析

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介

硕士研究生学位论文答辩委员会决议书