[发明专利]一种在线测量聚合物熔体熔指的装置及其方法

权利要求书

1.一种在线测量聚合物熔体熔指的装置，包括用于检测模具(12)流道内的聚合物熔体(11)流变性能的检测装置；所述检测装置分布在模具(12)两侧；其特征在于：

所述检测装置包括第一导波杆(1)、第二导波杆(4)、温度传感器(3)、第三导波杆(9)、第四导波杆(6)和压力传感器(8)；其中，

所述第一导波杆(1)、第二导波杆(4)和温度传感器(3)，位于模具(12)的一侧，三者连线共线且平行于聚合物熔体(11)流动方向；

所述第三导波杆(9)、第四导波杆(6)和压力传感器(8)，位于模具(12)的另一侧，三者连线共线且平行于聚合物熔体(11)流动方向。

2.根据权利要求1所述在线测量聚合物熔体熔指的装置，其特征在于：所述第一导波杆(1)、第二导波杆(4)、第三导波杆(9)和第四导波杆(6)的端部伸入流道内部，并与模具(12)内壁面齐平。

3.根据权利要求2所述在线测量聚合物熔体熔指的装置，其特征在于：所述第一导波杆(1)和第三导波杆(9)的轴线共线；第二导波杆(4)和第四导波杆(6)的轴线共线。

4.根据权利要求3所述在线测量聚合物熔体熔指的装置，其特征在于：

所述第一导波杆(1)内置有第一超声换能器(2)；

所述第二导波杆(4)内置有第二超声换能器(5)；

所述第三导波杆(9)内置有第三超声换能器(10)；

所述第四导波杆(6)内置有第四超声换能器(7)；

所述第二超声换能器(5)发射超声信号，第四超声换能器(7)和第三超声换能器(10)接收超声信号。

5.根据权利要求4所述在线测量聚合物熔体熔指的装置，其特征在于：

所述第一超声换能器(2)为反射和透射两种工作方式；第二超声换能器(5)、第三超声换能器(10)和第四超声换能器(7)采用透射的工作方式。

6.根据权利要求5所述在线测量聚合物熔体熔指的装置，其特征在于：

所述第一导波杆(1)与第二导波杆(4)的间距，≥温度传感器(3)的最大直径；

所述第三导波杆(9)与第四导波杆(6)的间距，≥压力传感器(8)的最大直径。

7.根据权利要求6所述在线测量聚合物熔体熔指的装置，其特征在于：

所述第一超声换能器(2)、第二超声换能器(5)、第三超声换能器(10)和第四超声换能器(7)的内端部，与模具(12)内壁面齐平。

8.一种在线测量聚合物熔体熔指的方法，其特征在于采用权利要求1至7中任一项所述装置实现，包括如下步骤：

步骤一：加热聚合物熔体(11)使其充满模具(12)流道，温度传感器(3)和压力传感器(8)采集聚合物熔体(11)挤出过程中的温度和压力；

步骤二：使用反射法测量超声波导波杆和熔体两相界面传播时的反射系数R和聚合物熔体(11)中的声速C；

步骤三：位于流道上游的超声传感器使用反射法发射和接受超声信号；根据求出模具(12)流道内聚合物熔体(11)的声阻抗Z_melt，代入得到聚合物熔体(11)密度ρ；

其中，Z_rod为已知的导波杆声阻抗，C为超声波在熔体的传播速度；

步骤四：采用透射法使模具(12)一侧的两个超声换能器，同时发送超声波信号，模具(12)另一侧的超声换能器接受对面的超声波信号，获得流道上游超声波信号R₁(t)和下游超声波信号R₂(t)，根据互相关法，获得聚合物熔体(11)从上游位置运动到下游位置的时间位移为t，由从而得到聚合物熔体(11)流速v，其中L为模具(12)同一侧相邻两个超声换能器的距离；

步骤四：在8-10分钟时间内重复步骤一至步骤三，通过数值拟合的方法得到聚合物熔体密度ρ随时间变化的函数ρ(t)，熔体流速v随时间变化的函数v(t)，计算得到聚合物熔体熔指MI，其中t₁-t₀＝8-10分钟，S为模具流道的横截面面积。