[发明专利]检测熔化的树脂中所含杂质的方法

说明书

本发明涉及一种采用让由一个光源中发出的光通过熔化的树脂(如熔化的聚乙烯)的方式检测并鉴别熔化的树脂中所含杂质(例如，金属物质、纤维、空隙及褐绉片)的方法。

当在电缆上挤压上一绝缘的聚乙烯涂层或在电缆的接头部分形成这种聚乙烯的挤压成形接头时，如果聚乙烯含有杂质的话，电缆有可能遇到如电击穿一类的麻烦。因此，有必要对全部的熔化聚乙烯进行检测以测定杂质的数目和大小。

此外，由于这种熔化的聚乙烯含有交联剂，如果熔化的聚乙烯的温度不能保持均匀的话，就会出现一种失控的交联反应，称为“褐绉片”。因此，必须在不改变熔化的聚乙烯的温度和流速的情况下进行杂质的检查和测定。

图6表示一种检测熔化的聚乙烯中的杂质的传统方法。如图中所示，熔化的聚乙烯32流过的管道被部分地做成一个玻璃管31。从光源33中发出一个激光束。如果在聚乙烯中存在杂质的话，则激光束被杂质散射。所以，通过收集散射光，人们可以检测出是否存在杂质并测量出其大小。

该图的构成包括一个反射镜34、一组透镜35、一个测光器36及一个示波器37。

利用这种传统方法，有可能以高灵敏度检测到几个微米量级的很小的杂质。但是这种方法有一个不足，就是，如果杂质的直径远大于激光束的波长(或者说，几十微米)的话，就无法以高精确度测定杂质的直径或者根本就无法测出，因为散射光的强度和方向根据杂质的形状和表面状况而变化。

图7表示测定熔化的聚乙烯中的杂质的另一种传统方法。如图中所示，玻璃管道41呈片状并位于CCD摄像机43的焦距之内。以摄像的方式摄取通过管道的熔化的聚乙烯42中的杂质的图像以检测其形状。

在该方法中，如果希望检测细小的杂质，则有必要采用一组长焦距透镜。高放大倍数意味着浅的(短的)焦深。因此，熔化的聚乙烯所流过的通道必须足够宽且薄，则聚乙烯更有可能经受过度的交联反应，即“褐绉片”。

此外，由于熔化的聚乙烯高速流过这种通道，为了检测到全部的聚乙烯，就必须以极高的速度进行图像处理。而且，由于需要一个大得足以盖住摄像机的整个视野的玻璃管道，因此有必要对管道进行加热以将熔化的聚乙烯保持在恒定温度。

本发明的一个目的就是提供一种检测具有大视野、高的三维分辨率及大的视场深度的熔化的聚乙烯中的杂质的方法。

本发明提供了一种检测熔化的树脂中所含杂质的方法，其中包括以下步骤，即，让熔化的树脂通过一个带有可通过光线的窗口的通道，从光源中发射出来的光通过窗口，采用传感器对流过通道的熔化树脂进行检测，当由光源发生的光被熔化的树脂中所含杂质遮断时，就会产生阴影，并且根据阴影的宽度及阴影处的光强度测定杂质的大小。

在通道中为熔化的聚乙烯提供了一个玻璃管道，在玻璃管道的两对侧设置了一个光源和一个线形传感器以便彼此相对。监测由线形传感器的每个象素接收到的光密度。

如果在熔化的聚乙烯中存在杂质的话，则从光源发出的光将会被杂质所遮断。在遮断的光量与杂质的大小之间存在相关性。而且，传感器与杂质之间的距离越大，则由于光的干扰，杂质的阴影变模糊(其强度变弱)的趋势就越明显，且其阴影就越宽。因此，阴影的强度与其宽度的乘积不再依赖于杂质与传感器之间的距离。

而且，通过检查显示出阴影的线形传感器的象素，有可能检测到杂质的位置。杂质位置的检测精度和阴影宽度的测量精度取决于线形传感器中象素的数量和大小。一个具有5000个10μm个象素的线形传感器是很容易得到的。

本发明的检测方法所能达到的分辨率、视野以及焦距的多少由图3A所示的装置测定。该装置包含一个波长为850nm的光电二极管(LED)光源21、一个具有250微米芯径的PCF光纤22、一组准直透镜23、一个CCD线性传感器26、一个CCD驱动电路27、一台计算机28及一部打印机29。样本24具有四种金属线25a、25b、25c和25d，其直径分别为130微米、70微米、20微米和455微米，其设置如图3B所示。样本24沿着如图3A所示光路在点A和B之间移动，以便观察杂质直径的检测精度随焦深变化多少。

对应于图4中所示的金属线的位置(2048个象素，视野：约28.6毫米，CCD线性传感器和样本之间的距离：约10毫米)，在CCD线性传感器的象素上提取CCD的信号输出。结果示于图5。