[发明专利]电容传感器在聚合物成型加工中的应用

权利要求书

1.一种电容传感器在聚合物成型加工中的应用，其特征在于包括以下步骤：

1）将电容传感器固定在聚合物成型模具型腔内或口模的内壁上，其中电容传感器包括绝缘基材、附着于绝缘基材上的导电电极以及分别与导电电极连接的第一电极线和第二电极线；

2）用信号发生器产生对所述电容传感器的初始激励信号，同时该信号传递至锁相放大器的参考输入端；

3）进行聚合物成型加工，聚合物熔体开始与电容传感器接触，电容传感器的电容及输出信号发生改变，对电容传感器的输出信号进行去噪处理，并且将去噪后的信号传递至锁相放大器的信号输入端；

4）用信号记录仪采集锁相放大器输出端的电压信号；

5）将采集到的电压信号转换成剪切应力，从而实现了在聚合物成型加工过程中对剪切应力的在线测量。

2.如权利要求1所述的电容传感器在聚合物成型加工中的应用，其特征在于：步骤5）中将电压信号转换成剪切应力的具体步骤为：

5.1）对介电常数为ε的初始各向同性材料，得出电容传感器的电容为：

C_θ=C_O(ε+ε_S)

5.2）当原始各向同性材料遭受变形时，上述介电常数ε采用一个二阶张量表示为

ϵ=ϵ+k1sxx+k2sllϵ+k1sxyϵ+k1sxzϵ+k1sxyϵ+k1syy+k2sllϵ+k1syzϵ+k1sxzϵ+k1syzϵ+k1szz+k2sll]]>

5.3）取应力作为变量，并在小变形状态下，电容传感器的电容进一步表示为

Cθ=C0ϵ+λ1(σxxcos2θ+σyysin2θ+2σxysinθcosθ+σzz)+2λ2σll2+λ12[(σxxσzz-σxz2)cos2θ+(σyyσzz-σyz2)sin2θ+2(σxyσzz-σxzσyz)cosθsinθ]2ϵ+λ1λ2σll(σxxcos2θ+σyysin2θ+2σxycosθsinθ+σzz)+λ22σll22ϵ+ϵs]]>

5.4）依据电容传感器的电容变化与输出信号变化之间的关系

ΔVθV0=-Cθ-C0(ϵ+ϵs)C0(ϵ+ϵs)]]>

并结合步骤5.3），得到采集的电压信号与剪切应力之间的转换关系。