[发明专利]一种便携型聚氨酯泡沫材料孔结构表征装置

权利要求书

1.一种便携型聚氨酯泡沫材料孔结构表征装置，其特征在于，包括发泡装置、激光发射源、测距分光器、信号接收器、测距感应器、信号处理器，其中聚氨酯泡沫原料盛放在发泡装置中的水平物料观测台上；激光发射源置于发泡装置上方，激光发射源用于发射单色激光光束，所述单色激光光束垂直射向所述物料观测台；测距分光器设置在激光发射源与发泡装置之间，用于对单色激光光束进行分波与合波，测距分光器包括分光镜、反射镜，由激光发射源发出的单色激光光束被分光镜分成反射光束S₁与透射光束S₂，透射光束S₂垂直射向物料观测台上的聚氨酯泡沫，其被聚氨酯泡沫反射的光束作为S₁’，反射光束S₁被竖直的反射镜反射得到的光束作为S₃，S₃与S₁’在分光镜处汇合并进行干涉，产生干涉条纹并被测距感应器接收；信号接收器设置在发泡装置的正下方，用于接收激光发射源发出的穿过聚氨酯泡沫后的光信号；信号处理器处理信号接收器的光信号数据并计算发泡过程中泡孔孔径、泡孔分布、微流变信息，信号处理器处理测距感应器的光信号数据并计算泡沫发泡倍率。

2.根据权利要求1所述的便携型聚氨酯泡沫材料孔结构表征装置，其特征在于，聚氨酯泡沫材料的发泡厚度变化量为d：

其中，λ为激光发射源所发射单色激光光束的波长，N为根据测距感应器得到的干涉条纹数量。

3.根据权利要求1或2所述的便携型聚氨酯泡沫材料孔结构表征装置，其特征在于，

聚氨酯泡沫发泡过程中泡孔孔径数据为：

R＝κT/6πηD₀ (2)

D₀＝1/τ₀k₀² (3)

式中D₀为气泡扩散系数，η为介质的粘度，T为绝对温度，κ是任意常数，其中，气泡扩散系数D₀根据(3)式计算得出，式(3)中τ₀为特征衰减时间，由信号接收器检测散射光偏振方向与入射光偏振方向垂直或平行的γ值得出，式中k₀＝2π/λ，λ为介质中光的波长；(4)式中α_VH与α_VV通过两次不同偏振状态实验测得，α_VH为偏振方向与入射光偏振方向垂直的振幅，α_VV为偏振方向与入射光偏振方向平行的振幅。γ因子为与检测角度，样品池，表面反射和粒径有关的变量，以<γ>＝(γ_VV+γ_VH)/2来克服γ的不确定性，γ_VH为检测偏振方向与入射光偏振方向垂直的γ值，γ_VV为检测偏振方向与入射光偏振方向平行的γ值。

4.根据权利要求1或2所述的便携型聚氨酯泡沫材料孔结构表征装置，其特征在于，通过信号接收器的测量得到多次散射光光强的自相关函数g₂(τ),g₂(τ)表征散射光的强度波动，同时根据微粒在粘弹性液体中扩散普遍化Langevin方程计算出粘弹性模量,得出气泡均方位移数据：

式中<Δr²(τ)>为气泡均方位移，τ为衰减时间，P(s)为光子传播路径概率分布，l^*为光子传播平均自由程，k₀＝2π/λ，λ为介质中光的波长，s为光经过s/l^*步的随意行走后传播的路径。

5.根据权利要求1或2所述的便携型聚氨酯泡沫材料孔结构表征装置，其特征在于，激光发射源为半导体激光器，输出激光波长为0.66～1.31um，输出功率不小于30mW。