[发明专利]一种单纤维热形变的检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种单纤维热形变的检测装置及方法，能够对纤维材料，特别是单纤维受热时的形变参数进行检测，装置利用固定夹固定纤维试样，纤维试样的下端连接延长线，延长线的下端设置自发光标志，从而纤维试样可以在恒张力条件下，即自然配重下被拉直，固定夹固定在架体上，架体通过升降杆和驱动机构实现上下运动，以在固样位置和检测位置之间切换，从而形成一个具有升降功能的固样架，在位于检测位置时，利用加热器能够对纤维试样进行加热，纤维试样受热产生热变形，从而带动延长线产生位移，自发光标志与摄像头相对，摄像头采集自发光标志的位移信息，即对应纤维试样的热变形，并反馈给控制显示部经过数据处理获取纤维试样的热形变实时数据。

技术领域

本发明涉及纤维材料热形变参数的检测技术领域，具体涉及一种单纤维热形变的检测装置及方法。

背景技术

纤维受热时的形变是其主要的物理特性之一，实时准确检测各种单纤维的热形变参数对于其深入研究探讨以及制作、处理定型等应用有着重要的指导意义。

目前由于科学发展水平的限制，在国内外仅能够检测单纤维在一定温度区间受热后的形状尺寸的总变化值，仍然无法实时检测其随着温度逐步变化对应的形状变化数据或者相应的热形变曲线，即统称的TMA检测方式，所以对于其内在规律的深入研究以及精准指导纤维制作、处理工艺和应用也就缺少了分析手段和技术支持。这里的单纤维既包括羊毛、蚕丝类动物纤维和棉花等组成的天然纤维，还有尼龙，涤纶等人造纤维。实时提供单纤维热形变数据组或者曲线的主要困难就是单纤维本身过于细小所带来的固定以及恒拉力条件难以实施，特别是在此条件下纤维试样形变信号采集更为困难等关键技术问题在现有技术条件下无法实施。如畅销国内外(如美国、欧洲和俄罗斯)的全自动单纤维热收缩仪YG369型作为其典型代表，仅能够一次检测若干(36)个单纤维试样在温度按照要求逐步升高到设定温度后(如20～180℃)总的形变值，而根本无法知道随着温度逐步升高过程中纤维长度的相应变换尺寸和形变关键节点的相应温度参数值，所以直接影响了进一步来揭显示其内部化学结构与热力学机理，并对纤维制作以及热处理工艺的优化有针对性的精确指导。

所以利用现代科学技术发展成果，研制TMA型单纤维热形变分析仪，不但为单纤维类材料的热形变分析研究提供一个理想的基础平台，而且为其制造和热处理工艺优化指导提供了有力的技术支持，将使得纤维热形变检测水平出现一个里程碑式的提升。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种单纤维热形变的检测装置及方法，能够对纤维材料，特别是单纤维受热时的形变参数进行检测。

为了实现以上目的，本发明提供了一种单纤维热形变的检测装置，包括数据采集部和控制显示部，所述数据采集部包括固样架、加热器和图像采集盒，所述固样架包括升降杆以及设置于所述升降杆的架体，所述升降杆传动连接有驱动机构，所述架体具有沿上下方向的固样位置和检测位置，所述驱动机构被配置为能够通过所述升降杆驱动所述架体沿上下方向垂直运动，以在固样位置和检测位置之间切换，所述架体的下端固定设置有固定夹，所述固定夹用于固定纤维试样的上端，所述数据采集部还包括能够与纤维试样的下端连接的延长线，所述延长线的下端设置有自发光标志，所述加热器具有沿上下方向贯穿的加热腔，所述图像采集盒设置于所述加热器的下方，所述图像采集盒包括摄像头，当所述架体位于检测位置时，纤维试样能够位于所述加热腔内进行加热，且所述延长线的下端从所述加热腔的下端伸出，所述自发光标志始终处于所述摄像头的视野范围内；所述驱动机构、所述加热器和所述摄像头均通信连接至所述控制显示部。

进一步地，所述架体的上端与所述升降杆的上端之间连接有第一弹簧，当所述架体位于检测位置时，所述第一弹簧被配置为使所述架体具有以恒定压力抵接于所述加热器的上端的运动趋势，且所述架体封闭所述加热腔的上端。