[發明專利]一種單纖維熱形變的檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202110306864.6
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113063658A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 寧鐸
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: G01N3/04
• 分類號: G01N3/04;G01N3/06;G01N3/00;G01N3/60
• 代理公司: 西安眾和至成知識產權代理事務所(普通合伙) 61249
• 代理人: 強宏超

本發明公開了一種單纖維熱形變的檢測裝置及方法，能夠對纖維材料，特別是單纖維受熱時的形變參數進行檢測，裝置利用固定夾固定纖維試樣，纖維試樣的下端連接延長線，延長線的下端設置自發光標志，從而纖維試樣可以在恒張力條件下，即自然配重下被拉直，固定夾固定在架體上，架體通過升降桿和驅動機構實現上下運動，以在固樣位置和檢測位置之間切換，從而形成一個具有升降功能的固樣架，在位于檢測位置時，利用加熱器能夠對纖維試樣進行加熱，纖維試樣受熱產生熱變形，從而帶動延長線產生位移，自發光標志與攝像頭相對，攝像頭采集自發光標志的位移信息，即對應纖維試樣的熱變形，并反饋給控制顯示部經過數據處理獲取纖維試樣的熱形變實時數據。

技術領域

本發明涉及纖維材料熱形變參數的檢測技術領域，具體涉及一種單纖維熱形變的檢測裝置及方法。

背景技術

纖維受熱時的形變是其主要的物理特性之一，實時準確檢測各種單纖維的熱形變參數對于其深入研究探討以及制作、處理定型等應用有著重要的指導意義。

目前由于科學發展水平的限制，在國內外僅能夠檢測單纖維在一定溫度區間受熱后的形狀尺寸的總變化值，仍然無法實時檢測其隨著溫度逐步變化對應的形狀變化數據或者相應的熱形變曲線，即統稱的TMA檢測方式，所以對于其內在規律的深入研究以及精準指導纖維制作、處理工藝和應用也就缺少了分析手段和技術支持。這里的單纖維既包括羊毛、蠶絲類動物纖維和棉花等組成的天然纖維，還有尼龍，滌綸等人造纖維。實時提供單纖維熱形變數據組或者曲線的主要困難就是單纖維本身過于細小所帶來的固定以及恒拉力條件難以實施，特別是在此條件下纖維試樣形變信號采集更為困難等關鍵技術問題在現有技術條件下無法實施。如暢銷國內外(如美國、歐洲和俄羅斯)的全自動單纖維熱收縮儀YG369型作為其典型代表，僅能夠一次檢測若干(36)個單纖維試樣在溫度按照要求逐步升高到設定溫度后(如20～180℃)總的形變值，而根本無法知道隨著溫度逐步升高過程中纖維長度的相應變換尺寸和形變關鍵節點的相應溫度參數值，所以直接影響了進一步來揭顯示其內部化學結構與熱力學機理，并對纖維制作以及熱處理工藝的優化有針對性的精確指導。

所以利用現代科學技術發展成果，研制TMA型單纖維熱形變分析儀，不但為單纖維類材料的熱形變分析研究提供一個理想的基礎平臺，而且為其制造和熱處理工藝優化指導提供了有力的技術支持，將使得纖維熱形變檢測水平出現一個里程碑式的提升。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種單纖維熱形變的檢測裝置及方法，能夠對纖維材料，特別是單纖維受熱時的形變參數進行檢測。

為了實現以上目的，本發明提供了一種單纖維熱形變的檢測裝置，包括數據采集部和控制顯示部，所述數據采集部包括固樣架、加熱器和圖像采集盒，所述固樣架包括升降桿以及設置于所述升降桿的架體，所述升降桿傳動連接有驅動機構，所述架體具有沿上下方向的固樣位置和檢測位置，所述驅動機構被配置為能夠通過所述升降桿驅動所述架體沿上下方向垂直運動，以在固樣位置和檢測位置之間切換，所述架體的下端固定設置有固定夾，所述固定夾用于固定纖維試樣的上端，所述數據采集部還包括能夠與纖維試樣的下端連接的延長線，所述延長線的下端設置有自發光標志，所述加熱器具有沿上下方向貫穿的加熱腔，所述圖像采集盒設置于所述加熱器的下方，所述圖像采集盒包括攝像頭，當所述架體位于檢測位置時，纖維試樣能夠位于所述加熱腔內進行加熱，且所述延長線的下端從所述加熱腔的下端伸出，所述自發光標志始終處于所述攝像頭的視野范圍內；所述驅動機構、所述加熱器和所述攝像頭均通信連接至所述控制顯示部。

進一步地，所述架體的上端與所述升降桿的上端之間連接有第一彈簧，當所述架體位于檢測位置時，所述第一彈簧被配置為使所述架體具有以恒定壓力抵接于所述加熱器的上端的運動趨勢，且所述架體封閉所述加熱腔的上端。