与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置

1.本发明涉及检测装置技术领域，尤其涉及一种与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置。


背景技术：

2.高分子材料其成型及服役过程当中都会受到外界力场的作用，例如注塑、挤出、吹塑成型等成型加工过程中会受到流动场的作用，而在服役的过程中往往作为承力结构件同样也会受到力场的作用。在力场的作用下，高分子材料微观结构和动力学将发生快速的改变，而微观结构和动力学直接影响高分子材料的服役性能。为了提高高分子材料的服役性能，需要认清高分子材料微观结构和动力学演变过程。
3.目前用于高分子材料服役过程中的原位检测方法和装置主要集中在x射线散射、红外/拉曼光谱及显微镜等表征领域。然而，高分子材料加工及服役过程中的工况往往是复杂的，在外力场作用下存在单轴拉伸、多轴拉伸、压缩及剪切等多种形变模式过程。此外，对于一些特殊功能薄膜，例如可以作为偏光片使用的pva薄膜，在溶液流延成型加工过程中需要分别在硼酸溶液及碘溶液当中进行浸润和碘染。为了更贴近高分子材料实际工业加工过程，要求原位检测设备具有不同工况条件下的检测高分子材料结构和动力学演变过程信息。因此，在高分子材料加工及服役过程中，检测高分子材料微观结构和动力学演变过程难度很大。


技术实现要素：

4.针对于现有的技术问题，本发明提供一种与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置，被测样品在不同工况的试验模块中进行拉伸或压缩试验过程中，力度传感器获取驱动杆的受力变化数据，低场核磁共振谱仪同步获取被测样品的核磁共振数据，以获得被测样品的材料结构随受力变化的演变过程信息。
5.本发明实施例提供一种与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置，包括：定位机构，安装于上述低场核磁共振谱仪；驱动机构，安装于上述定位机构；传动机构，包括驱动杆，上述驱动杆部分地穿过上述定位机构，以在上述驱动机构的驱动下，沿第一方向相对于上述定位机构往复直线滑动；力度传感器，安装于上述驱动杆与上述驱动机构之间，以检测上述驱动机构施加在上述驱动杆上的力；以及试验模块，并包括可拆卸地安装于上述传动机构与上述力度传感器相对的一端的第一试验组件、第二试验组件和第三试验组件，上述第一试验组件适用于在上述驱动杆的驱动下，对处于密闭工况下的被测样品进行压缩试验，上述第二试验组件适用于在上述驱动杆的驱动下，对处于密闭工况下的被测样品进行拉伸试验，上述第三试验组件适用于在上述驱动杆的驱动下，对处于液封工况下的被测样品进行拉伸试验；；
其中，上述被测样品在上述试验模块中进行拉伸或压缩试验过程中，上述力度传感器获取上述驱动杆的受力变化数据，同时上述低场核磁共振谱仪获取被测样品的核磁共振数据，以获得被测样品的材料结构随受力变化的演变过程信息。
6.根据本发明的实施例，上述传动机构包括：过渡套管，上述过渡套管的第一端可拆卸地安装于上述定位机构；以及引导管，上述引导管的第一端与上述过渡套管的第二端连接，上述引导管的第二端与上述试验模块连接，上述驱动杆可滑动地穿过上述过渡套管和上述引导管，并且上述驱动杆的第一端与上述力度传感器连接，上述驱动杆的第二端与上述试验模块连接。
7.根据本发明的实施例，上述传动机构还包括：卡箍套管，安装于上述过渡套管的第一端，上述卡箍套管远离上述过渡套管的一端安装有多个卡爪；以及自锁套筒，套设于上述卡箍套管外，上述自锁套筒的第一端与上述过渡套管的第一端螺纹连接，上述驱动杆的第一端穿过上述自锁套筒和上述卡箍套管并与上述力度传感器连接，上述驱动杆的第二端与上述试验模块连接，上述自锁套筒内设置有锥形孔，在上述自锁套筒朝向上述过渡套管的方向旋紧过程中，上述锥形孔挤压多个上述卡爪，使得多个上述卡爪向上述驱动杆靠拢并将上述驱动杆锁紧，以阻止上述驱动杆与上述固定套管发生相对滑动。
8.根据本发明的实施例，上述第一试验组件包括：压缩外管，可拆卸地安装于上述引导管的第二端；以及压缩滑块，可拆卸地安装于上述驱动杆的第二端，在上述驱动杆的驱动下，使得上述压缩滑块沿上述第一方向滑动，以压缩置于上述压缩外管底部的被测样品进行压缩试验。
9.根据本发明的实施例，上述第二试验组件包括：常规拉伸外管，可拆卸地安装于上述引导管的第二端；常规拉伸滑块，可拆卸地安装于上述驱动杆的第二端，在上述驱动杆的驱动下，使得上述常规拉伸滑块沿上述第一方向滑动；以及第一拉伸组件，上述第一拉伸组件安装于上述常规拉伸外管的底部和上述常规拉伸滑块之间，上述第一拉伸组件的中部适用于放置被测样品，在上述常规拉伸滑块向着远离上述常规拉伸外管的底部移动过程中，上述第一拉伸组件沿上述第一方向拉伸被测样品进行拉伸试验。
10.根据本发明的实施例，上述第三试验组件包括：密闭拉伸外管，可拆卸地安装于上述引导管的第二端，上述密闭拉伸外管上设置有注液口，适用于向上述密闭拉伸外管内填充试验溶液；密闭拉伸滑块，可拆卸地安装于上述驱动杆的第二端，在上述驱动杆的驱动下，使得上述密闭拉伸滑块沿上述第一方向滑动；以及第二拉伸组件，上述第二拉伸组件安装于上述密闭拉伸外管的底部和上述密闭拉伸滑块之间，上述第二拉伸组件的中部适用于放置被测样品，在上述密闭拉伸滑块向着远离上述密闭拉伸外管的底部移动过程中，上述第二拉伸组件沿上述第一方向拉伸被测样品进行拉伸试验。
11.根据本发明的实施例，上述第一拉伸组件和上述第二拉伸组件中的每一个包括：第一拉杆，安装于上述常规拉伸外管或上述密闭拉伸外管的底部；以及第二拉杆，安装于上述常规拉伸滑块或上述密闭拉伸滑块；其中上述第一拉杆和上述第二拉杆沿第一方向延伸，上述第一拉杆和上述第二拉杆相互面对的一端分别安装有第一夹具和第二夹具，上述第一夹具和上述第二夹具适用于夹紧被测样品。
12.根据本发明的实施例，上述驱动机构包括：壳体，安装于上述定位机构，上述壳体上设置有沿上述第一方向延伸的滑轨；驱动电机，安装于上述壳体上；丝杆，沿上述第一方向延伸，安装于上述驱动电机，并在上述驱动电机的驱动下转动；以及适配块，与上述丝杆螺纹连接，并可滑动地设置于上述滑轨内，在上述丝杆转动驱动下，上述滑轨阻止上述适配块与上述壳体发生相对转动，使得上述适配块沿上述丝杆往复移动，力度传感器安装在上述适配块。
13.根据本发明的实施例，上述定位机构包括：底座，安装于上述低场核磁共振谱仪；以及导向管，安装于上述底座，并沿上述第一方向延伸，使得上述壳体的导向杆插设于上述导向管内；其中，上述导向杆上可转动地安装有定位套筒，上述导向管与上述定位套筒螺纹连接；上述底座上设置有固定夹座，并包括：第一抱箍，安装于上述底座；第二抱箍，与上述第一抱箍面对设置；以及锁紧螺栓，穿过上述第一抱箍和上述第二抱箍，使得上述第一抱箍和上述第二抱箍将上述过渡套管夹紧固定。
14.根据本发明的实施例，上述适配块上设置有光电传感器，适用于获取适配块的位置信息。
15.根据本发明提供的与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置，在驱动机构的驱动下，驱动杆沿第一方向朝向试验模块滑动的过程中，对被测样品进行压缩试验，驱动杆沿第一方向向着远离试验模块滑动的过程中，对被测样品进行拉伸试验，同时力度传感器获取驱动杆的受力变化数据，低场核磁共振谱仪同步获取被测样品的核磁共振数据，以获得被测样品的材料结构随受力变化的演变过程信息；试验模块拆装更换便捷，根据被测样品选择不同的试验模块，达到在不同工况下对被测样品进行检测的效果，能够在高分子材料加工及服役过程中，实时检测高分子材料微观结构和动力学演变过程。
附图说明
16.图1是根据本发明实施例的与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置的立体示意图；图2是根据本发明实施例的与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置的局
部示意图；图3是根据本发明实施例的与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置的突出显示定位机构的局部示意图；图4是根据本发明实施例的与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置的突出显示驱动机构的局部示意图；图5是根据本发明实施例的与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置的突出显示力度传感器的局部示意图；图6是根据本发明实施例的与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置的突出显示传动机构的分解示意图；图7是根据本发明实施例的与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置的突出显示第一试验组件的局部示意图；图8是根据本发明实施例的与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置的突出显示第二试验组件的局部示意图；图9是根据本发明实施例的与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置的突出显示第二试验组件的局部分解示意图；图10是根据本发明实施例的与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置的突出显示第三试验组件的局部示意图。
17.附图标记1、低场核磁共振谱仪；2、定位机构；21、底座；22、导向管；23、固定夹座；231、第一抱箍；232、第二抱箍；233、锁紧螺栓；3、驱动机构；31、壳体；311、滑轨；312、导向杆；313、定位套筒；32、驱动电机；33、丝杆；34、适配块；35、光电传感器；4、传动机构；41、驱动杆；42、过渡套管；43、引导管；44、卡箍套管；441、卡爪；45、自锁套筒；451、锥形孔；5、试验模块；6、第一试验组件；61、压缩外管；62、压缩滑块；7、第二试验组件；71、常规拉伸外管；711、第一半管；712、第二半管；72、常规拉伸滑块；73、第一拉伸组件；731、第一拉杆；732、第二拉杆；733、第一夹具；734、第二夹具；8、第三试验组件；81、密闭拉伸外管；811、注液口；82、密闭拉伸滑块；83、第二拉伸组件；9、力度传感器。
具体实施方式
18.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
19.在此公开本发明结构实施例和方法的描述。应当了解，这并不意图将本发明限制在特定公开的实施例中，本发明可以通过使用其它特征，元件、方法和实施例来加以实施。不同实施例中的相似元件通常会标示相似的号码。如图1、图2和图5所示，本发明实施例提出一种与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置，包括低场核磁共振谱仪1、定位机构2、驱动机构3、传动机构4、力度传感器9和试验模块5。
20.定位机构2安装于低场核磁共振谱仪1；驱动机构3安装于定位机构2；传动机构4包括驱动杆41，驱动杆41部分地穿过定位机构2，以在驱动机构3的驱动下，沿第一方向相对于定位机构2往复直线滑动；力度传感器9安装于驱动杆41与驱动机构3之间，以检测驱动机构3施加在驱动杆41上的力。试验模块5包括可拆卸地安装于传动机构4与力度传感器9相对的
一端的第一试验组件6、第二试验组件7和第三试验组件8，如图7所示，第一试验组件6适用于在驱动杆41的驱动下，对处于密闭工况下的被测样品进行压缩试验；如图8和9所示，第二试验组件7适用于在驱动杆41的驱动下，对处于密闭工况下的被测样品进行拉伸试验；如图10所示，第三试验组件8适用于在驱动杆41的驱动下，对处于液封工况下的被测样品进行拉伸试验。被测样品在试验模块5中进行拉伸或压缩试验过程中，力度传感器9获取驱动杆41的受力变化数据，同时低场核磁共振谱仪1获取被测样品的核磁共振数据，以获得被测样品的材料结构随受力变化的演变过程信息。
21.根据本实施例提供的与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置，被测样品放置于试验模块5内，在驱动机构3的驱动下，驱动杆41沿第一方向朝向试验模块5滑动的过程中，对被测样品进行压缩试验，驱动杆41沿第一方向向着远离试验模块5滑动的过程中，对被测样品进行拉伸试验，同时力度传感器9获取驱动杆41的受力变化数据，低场核磁共振谱仪1同步获取被测样品的核磁共振数据，以获得被测样品的材料结构随受力变化的演变过程信息；试验模块拆装更换便捷，根据被测样品选择不同的试验模块，达到在不同工况下对被测样品进行检测的效果，能够在高分子材料加工及服役过程中，实时检测高分子材料微观结构和动力学演变过程。在一种示例性实施例中，如图1和图3所示，定位机构2包括底座21和导向管22。底座21安装于低场核磁共振谱仪1；导向管22安装于底座21的顶部，并沿第一方向延伸，第一方向为竖直方向。导向管22设置有四个，绕底座21的中轴线均匀间隔分布，提升底座21的平衡性。
22.在一种示例性实施例中，如图3和图4所示，驱动机构3包括壳体31、驱动电机32、丝杆33和适配块34。壳体31的底部面对导向管22处安装有导向杆312，导向杆312插设于导向管22内，导向杆312上可转动地安装有定位套筒313，导向管22与定位套筒313螺纹连接。导向杆312插入导向管22的过程中，导向管22对导向杆312进行导向，使得驱动机构3安装于定位机构2时能够同轴，提高了驱动机构3安装的精确度，减小拉伸或压缩试验的误差。
23.壳体31内设置有沿第一方向延伸的滑轨311；驱动电机32安装于壳体31的顶部，本实施例中驱动电机32为伺服电机；丝杆33沿第一方向延伸，并通过联轴器安装于驱动电机32的输出轴上，使得丝杠在驱动电机32的驱动下转动。适配块34与丝杆33螺纹连接，并可滑动地设置于滑轨311内，在丝杆33转动驱动下，滑轨311阻止适配块34与壳体31发生相对转动，使得适配块34沿丝杆33往复移动，通过控制驱动电机32的转动速度和转动角度实现是配块运动的位移和速度的控制，速度范围为0.001mm/s-1mm/s。
24.在一种示例性实施例中，如图4所示，适配块34上还设置有光电传感器35，适用于获取适配块34的位置信息，以对适配块34的空间位置定位，以对适配块34进行防撞保护。
25.根据本实施例提供的与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置，驱动机构3启动后，驱动电机32带动丝杠转动，滑轨311阻止适配块34与壳体31发生相对转动，使得适配块34沿丝杆33和滑轨311在第一方向往复移动。
26.在一种示例性实施例中，如图3和图4所示，底座21上设置有固定夹座23，并包括第一抱箍231、第二抱箍232和锁紧螺栓233。第一抱箍231安装于底座21；第二抱箍232与第一抱箍231面对设置；锁紧螺栓233穿过第一抱箍231和第二抱箍232，以将第一抱箍231和第二抱箍232锁紧固定。在一种示例性实施例中，如图5和图6所示，力度传感器9螺纹连接于滑块的底部。传动机构4包括驱动杆41、过渡套管42、引导管43、卡箍套管44和自锁套筒45，驱动
杆41沿第一方向延伸，驱动杆41的第一端螺纹连接于力度传感器9的底部，驱动杆41的第二端与试验模块5连接，结合图3所示，驱动杆41部分地穿过第一抱箍231和第二抱箍232之间，以在驱动机构3的驱动下，随滑块沿第一方向相对于定位机构2往复直线滑动。
27.过渡套管42的第一端置于第一抱箍231和第二抱箍232之间，旋紧锁紧螺栓233，使得第一抱箍231和第二抱箍232将过度套管夹紧，驱动杆41可滑动地穿过过渡套管42。引导管43的第一端与过渡套管42的第二端连接，引导管43的第二端与试验模块5连接，驱动杆41可滑动地穿过引导管43，引导管43的材料为氧化锆陶瓷或聚四氟乙烯，减小对低场核磁共振谱仪1的信号的干扰。
28.卡箍套管44安装于过渡套管42的第一端，卡箍套管44远离过渡套管42的一端安装有多个卡爪441，多个卡爪441绕卡箍套管44的轴线均匀间隔分布，驱动杆41可滑动地穿过卡箍套管44。自锁套筒45套设于卡箍套管44外，自锁套筒45的第一端与过渡套管42的第一端螺纹连接，自锁套筒45内设置有锥形孔451，在自锁套筒45朝向过渡套管42的方向旋紧过程中，锥形孔451挤压多个卡爪441，使得多个卡爪441向驱动杆41靠拢并将驱动杆41锁紧，以阻止驱动杆41与固定套管发生相对滑动。
29.根据本实施例提供的与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置，驱动杆41随滑块移动而沿第一方向移动，过渡套管42和引导管43对驱动杆41移动进行导向，从而使被测样品在试验模块5内做拉伸或压缩试验。当试验过程中或试验结束后需要对驱动杆41锁定，以维持驱动杆41对被测样品的施力状态时，朝向过渡套管42的方向旋紧自锁套筒45，自锁套筒45的锥形孔451挤压多个卡爪441，使得多个卡爪441向驱动杆41靠拢并将驱动杆41锁紧，以阻止驱动杆41与固定套管发生相对滑动，从而锁定驱动杆41，以维持驱动杆41对被测样品的施力状态。在一种示例性实施例中，如图7所示，第一试验组件6包括压缩外管61和压缩滑块62。压缩外管61可拆卸地安装于引导管43的第二端，本实施例中压缩外管61与引导管43螺纹连接；压缩滑块62可拆卸地安装于驱动杆41的第二端，本实施例中压缩滑块62与驱动杆41螺纹连接，压缩滑块62还可以通过螺栓或卡件与驱动杆41连接。在驱动杆41的驱动下，压缩滑块62沿第一方向滑动，以压缩置于压缩外管61底部的被测样品进行压缩试验。
30.在一种示例性实施例中，压缩外管61远离引导管43的一端螺纹连接有螺帽，螺帽将压缩外管61的端部密封。螺帽拆卸便捷，提高了压缩外管61清理的便捷性。
31.根据本实施例提供的与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置，对被测样品进行压缩试验时，被测样品放置于压缩外管61的底部，在驱动电机32的驱动下丝杠转动，从而带动适配块34、驱动杆41和压缩滑块62沿第一方向向着靠近压缩外管61的方向移动，压缩滑块62压缩置于压缩外管61底部的被测样品进行压缩试验，此时力度传感器9获取驱动杆41的受力变化数据，低场核磁共振谱仪1同步获取被测样品的核磁共振数据，以获得被测样品的材料结构随受力变化的演变过程信息，能够在高分子材料在压缩试验过程中，实时检测高分子材料微观结构和动力学演变过程。在一种示例性实施例中，如图8和图9所示，被测样品进行拉伸试验时，更换为第二试验组件7，第二试验组件7包括常规拉伸外管71、常规拉伸滑块72和第一拉伸组件73。常规拉伸外管71可拆卸地安装于引导管43的第二端，常规拉伸外管71包括第一半管711和第二半管712，第一半管711和第二半管712沿第一方向正对设置，第一半管711和第二半管712通过螺栓组合形成常规拉伸外管71；常规拉伸滑块72
可拆卸地安装于驱动杆41的第二端，在驱动杆41的驱动下，使得常规拉伸滑块72沿第一方向滑动；第一拉伸组件73安装于常规拉伸外管71的底部和常规拉伸滑块72之间，第一拉伸组件73的中部适用于放置被测样品，在常规拉伸滑块72向着远离常规拉伸外管71的底部移动过程中，第一拉伸组件73沿第一方向拉伸被测样品进行拉伸试验。
32.根据本实施例提供的与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置，将被测样品放置于第一拉伸组件73时，旋松螺栓，将第一半管711与第二半管712分离，随后将被测样品放置于第一拉伸组件73的中部，接着将第一半管711和第二半管712用螺栓固定，常规拉伸外管71与引导管43的第二端螺纹连接，完成被测样品放置。在一种示例性实施例中，当被测样品是特殊功能薄膜时，例如可以作为偏光片使用的pva薄膜，在溶液流延成型加工过程中需要分别在硼酸溶液及碘溶液当中进行浸润和碘染。被测样品在溶液中进行拉伸试验时，更换为第三试验组件8，如图10所示，第三试验组件8包括密闭拉伸外管81、密闭拉伸滑块82和第二拉伸组件83。密闭拉伸外管81可拆卸地安装于引导管43的第二端，密闭拉伸外管81的底端螺纹连接有螺帽，螺帽拆装便捷，便于安装被测样品，密闭拉伸外管81上设置有注液口811，适用于向密闭拉伸外管81内填充试验溶液，随后利用聚四氟乙烯顶丝封堵注液孔，防止液体外溢；密闭拉伸滑块82可拆卸地安装于驱动杆41的第二端，在驱动杆41的驱动下，使得密闭拉伸滑块82沿第一方向滑动。第二拉伸组件83位于密闭拉伸外管81内并安装于密闭拉伸外管81的螺帽和密闭拉伸滑块82之间，第二拉伸组件83的中部适用于放置被测样品，在密闭拉伸滑块82向着远离密闭拉伸外管81的底部移动过程中，第二拉伸组件83沿第一方向拉伸被测样品进行拉伸试验。
33.在一种示例性实施例中，如图9和图10所示，第一拉伸组件73和第二拉伸组件83中的每一个包括第一拉杆731、第二拉杆732、第一夹具733和第二夹具734。第一拉杆731安装于常规拉伸外管71或密闭拉伸外管81的底部的卡槽内；第二拉杆732安装于常规拉伸滑块72或密闭拉伸滑块82；其中第一拉杆731和第二拉杆732沿第一方向延伸，第一拉杆731和第二拉杆732相互面对的一端分别安装有第一夹具733和第二夹具734，第一夹具733和第二夹具734适用于夹紧被测样品。
34.根据本实施例提供的与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置，对被测样品进行拉伸试验时，被测样品放置于第一夹具733和第二夹具734处，在驱动电机32的驱动下丝杠转动，从而带动适配块34和驱动杆41沿第一方向向上移动，驱动杆41带动常规拉伸滑块72或密闭拉伸滑块82移动，从而带动第一拉杆731和第一夹具733向上移动，第一夹具733和第二夹具734相互远离，被测样品产生单轴形变进行拉伸试验，此时力度传感器9获取驱动杆41的受力变化数据，低场核磁共振谱仪1同步获取被测样品的核磁共振数据，以获得被测样品的材料结构随受力变化的演变过程信息，能够在高分子材料在拉伸试验过程中，实时检测高分子材料微观结构和动力学演变过程。
35.根据本实施例提供的与低场核磁共振谱仪联用的模块化同步检测装置，在对被测样品进行压缩或拉伸试验时，被测样品放置于试验模块5内，在驱动机构3的驱动下，驱动杆41沿第一方向朝向试验模块5滑动的过程中，对被测样品进行压缩试验，驱动杆41沿第一方向向着远离试验模块5滑动的过程中，对被测样品进行拉伸试验，同时力度传感器9获取驱动杆41的受力变化数据，低场核磁共振谱仪1同步获取被测样品的核磁共振数据，以获得被测样品的材料结构随受力变化的演变过程信息；试验模块拆装更换便捷，根据被测样品选
择不同的试验模块，达到在不同工况下对被测样品进行检测的效果，能够在高分子材料加工及服役过程中，实时检测高分子材料微观结构和动力学演变过程。
36.上述具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上上述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。