[發(fā)明專(zhuān)利]基于太赫茲介電譜的橡膠材料老化狀態(tài)判別系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010681702.6
• 申請(qǐng)日: 2020-07-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111879723B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張獻(xiàn)生;常天英;劉陵玉;李羿璋;崔洪亮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東省科學(xué)院自動(dòng)化研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/3586
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/3586;G01R27/26;G01N21/3563;G01N21/41
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強(qiáng)

本公開(kāi)提供了一種基于太赫茲介電譜的橡膠材料老化狀態(tài)判別系統(tǒng)，屬于橡膠材料老化判斷技術(shù)領(lǐng)域，包括太赫茲時(shí)域光譜儀，太赫茲時(shí)域光譜儀的發(fā)射透鏡天線(xiàn)和接收透鏡天線(xiàn)均設(shè)置在密閉箱體中，待測(cè)樣品設(shè)置在發(fā)射透鏡天線(xiàn)和接收透鏡天線(xiàn)的焦點(diǎn)處，且待測(cè)樣品表面與太赫茲傳輸路徑垂直；本公開(kāi)保證了對(duì)測(cè)試樣品的非接觸無(wú)損測(cè)量，樣品材料要求低、操作方便、測(cè)量頻率寬、精確度高、測(cè)量的值波動(dòng)范圍小，在塑料、橡膠等絕緣材料中的老化檢測(cè)中優(yōu)勢(shì)突出。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及橡膠材料老化判斷技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于太赫茲介電譜的橡膠材料老化狀態(tài)判別系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開(kāi)相關(guān)的背景技術(shù)，并不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

橡膠制品材料性能優(yōu)異，在社會(huì)生活中隨處可見(jiàn)，老化是其使用或貯存過(guò)程中由于內(nèi)外因素的綜合影響，逐步發(fā)生的物理和化學(xué)變化，例如從外觀(guān)上看，表面發(fā)粘或者變硬、變形、變色等，老化是一種緩慢而復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，最終橡膠制品的應(yīng)用性能大大降低，并成為安全隱患的主要源頭。老化的本質(zhì)在于材料在外部因素例如光照、溫度、濕度、化學(xué)介質(zhì)及微生物污染等影響下引發(fā)的分子鏈斷裂或交聯(lián)，以及由此引發(fā)的分子量及其分布變化、材料的立體規(guī)整性改變和材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)改變等。

介電譜是被測(cè)物質(zhì)的復(fù)介電常數(shù)(又稱(chēng)：復(fù)電容率)與電磁波頻率或者溫度相依存時(shí)的物理量，即介電常數(shù)的另一種表述。介電譜方法是研究物質(zhì)與電磁波相互作用的一種方法，其主要參數(shù)是復(fù)介電常數(shù)、復(fù)電導(dǎo)率和損耗角正切等。

本公開(kāi)發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在頻段較低的微波段，一般基于介電譜技術(shù)，利用一定頻率段內(nèi)的介電常數(shù)和損耗角正切的變化判斷絕緣材料老化后的狀態(tài)，同時(shí)通過(guò)Debye方程擬合分析材料中極性結(jié)構(gòu)的演變過(guò)程，作為一種無(wú)損檢測(cè)的光譜分析技術(shù)，介電譜技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)應(yīng)用中具有極大的潛力和價(jià)值；但是微波低頻段存在帶寬窄、測(cè)量的值波動(dòng)范圍大等缺陷，難以對(duì)材料結(jié)構(gòu)變化實(shí)現(xiàn)精細(xì)化分析。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本公開(kāi)提供了一種基于太赫茲介電譜的橡膠材料老化狀態(tài)判別系統(tǒng)及方法，保證了對(duì)測(cè)試樣品的非接觸無(wú)損測(cè)量，樣品材料要求低、操作方便、測(cè)量頻率寬、精確度高、測(cè)量的值波動(dòng)范圍小，在塑料、橡膠等絕緣材料中的老化檢測(cè)中優(yōu)勢(shì)突出。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本公開(kāi)采用如下技術(shù)方案：

本公開(kāi)第一方面提供了一種基于太赫茲介電譜的橡膠材料老化狀態(tài)判別系統(tǒng)。

一種基于太赫茲介電譜的橡膠材料老化狀態(tài)判別系統(tǒng)，包括太赫茲時(shí)域光譜儀，太赫茲時(shí)域光譜儀的發(fā)射透鏡天線(xiàn)和接收透鏡天線(xiàn)均設(shè)置在密閉箱體中；

待測(cè)樣品設(shè)置在發(fā)射透鏡天線(xiàn)和接收透鏡天線(xiàn)的焦點(diǎn)處，且待測(cè)樣品表面與太赫茲傳輸路徑垂直。

本公開(kāi)第二方面提供了一種基于太赫茲介電譜的橡膠材料老化狀態(tài)判別方法。

一種基于太赫茲介電譜的橡膠材料老化狀態(tài)判別方法，利用本公開(kāi)第一方面所述的判別系統(tǒng)，包括以下步驟：

在密閉箱體內(nèi)充滿(mǎn)氮?dú)饣蛘吒稍锟諝猓?/p>

在沒(méi)有樣品時(shí)，測(cè)試與待測(cè)樣品同樣厚度的空氣的復(fù)折射率，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)和參考值測(cè)量；

利用太赫茲時(shí)域光譜儀測(cè)試樣品的復(fù)折射率，至少包括折射率實(shí)部和消光系數(shù)；

通過(guò)介電常數(shù)和折射率的關(guān)系計(jì)算出材料的介電譜數(shù)據(jù)；

以得到的介電譜數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)擬合函數(shù)得到材料的介電強(qiáng)度以及共振效應(yīng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本公開(kāi)的有益效果是：