Способ определения реологических характеристик полимерных материалов

 

Использование: для определения свойств полимерных материалов. Сущность изобретения: в способе измеряют температуру на фильере, давление в отделителе низкого давления, уровень в отделителе низкого давления, скорость вращения шнека гранулятора, давление на фильере, при этом сигналы подают на входы нейросети, лабораторным путем определяют реологические характеристики, причем пробы для их определения совмещают во времени с моментами измерения входных параметров нейросети таким образом, чтобы получить наборы данных по срезам времени, количество которых не менее 1000 и по которым обучают нейросеть, после чего прекращают определять реологические характеристики лабораторным путем, а получают их с выхода обученной нейросети. Технический результат: повышение точности автоматического определения реологических свойств расплавов полимеров непосредственно в процессе их производства в реальном масштабе времени без вмешательства оператора. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области определения свойств полимерных материалов, в частности индекса расплава, непосредственно в процессе производства.

Известен способ, заключающийся в том, что исследуемое вещество при определенных внешних условиях (температура, давление) пропускают через калиброванное отверстие и по скорости прохождения вещества через него определяют его свойства. Данный способ реализован в устройстве для исследования реологических свойств полимерных материалов, состоящем из электронной системы управления и измерения характеристик полимерных материалов. Исследования выполняются в лабораторных условиях (лабораторный способ) (а. с. СССР 1376001, МПК 4 G 01 N 11/04, 23.02.88).

Недостатком способа является невозможность определения характеристик полимерных материалов в реальном масштабе времени в процессе самого производства.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному является способ, заключающийся в том, что измеряют температуру на фильере, давление в отделителе низкого давления, уровень в отделителе низкого давления, скорость вращения шнека гранулятора, давление на фильеру, затем определяют коэффициенты, которые находятся по графическим зависимостям, построенным по показаниям этих же датчиков, после чего в вычислительном устройстве по математической формуле, включающей в себя значения этих величин, автоматически вычисляют значения реологических характеристик (Коновалов Г. М., Кривошеев В.П., Графов А.А. Связь индекса расплава полиэтилена низкой плотности с крутящим моментом шнека гранулятора. //Пластические массы. 1972, 9, с. 30-32).

Недостатком способа является его большая погрешность из-за приближенных значений коэффициентов, а также из-за самой формулы, которая получена эмпирическим путем.

Задача изобретения - повышение точности автоматического определения реологических свойств расплавов полимеров непосредственно в процессе их производства в реальном масштабе времени без вмешательства оператора.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения реологических свойств полимерных материалов, основанном на измерении температуры на фильере, давления в отделителе низкого давления, уровня в отделителе низкого давления, скорости вращения шнека гранулятора, давления на фильере, в отличие от прототипа сигнал с выхода датчика температуры на фильере подают на первый вход нейросети, представляющей собой трехслойный персептрон, сигнал с выхода датчика давления подают на второй вход нейросети, сигнал с выхода датчика уровня в отделителе низкого давления подают на третий вход нейросети, сигнал с выхода датчика скорости вращения шнека гранулятора подают на четвертый вход нейросети, сигнал с выхода датчика давления на фильере подают на пятый вход нейросети, лабораторным путем определяют реологические характеристики, причем пробы для их определения совмещают во времени с моментами измерения входных параметров нейросети таким образом, чтобы получить наборы данных по срезам времени, количество которых не менее 1000 и по которым обучают нейросеть, после чего прекращают определять реологические характеристики лабораторным путем, а получают их с выхода обученной нейросети.

Пример конкретной реализации способа Сущность предлагаемого способа состоит в том, что создают базу данных измеряемых параметров и параметров, определяемых лабораторным способом, с привязкой ко времени. Накопление базы данных происходит в процессе производства. Измеряют температуру на фильере (рабочий диапазон 100-300oС), давление в отделителе низкого давления (рабочий диапазон 0,3-2 кг/см2), уровень в отделителе низкого давления (рабочий диапазон 10-40%), скорость вращения шнека гранулятора (рабочий диапазон 50-150 об/мин), давление на фильере (рабочий диапазон 30-200oС) и фиксируют время. После получения значений реологических параметров (например, индекс расплава), другим методом (лабораторным), их добавляют в эту базу данных к указанному моменту времени. Схема способа представлена на чертеже, где Тф - температура на фильере; Ронд - давление в отделителе низкого давления; Lонд - уровень в отделителе низкого давления; М - скорость вращения шнека гранулятора; Рф - давление на фильере; БП - блок преобразования сигналов.

Накопленные данные используют для обучения нейросети, непосредственно определяющей требуемую реологическую характеристику в реальном масштабе времени, основываясь на измеряемых значениях параметров с датчиков. Обучение осуществляется, например, методом обратного распространения (Горбань А.Н., Россиев Д. А. Нейронные сети на персональном компьютере. - Новосибирск: Сибирская издательская фирма РАН, 1996. - 276 с.). Для качественного обучения нейросети необходимо иметь базу, содержащую не менее 1000 записей в разных режимах работы производства. Обученная нейросеть определяет заданные параметры, например индекс расплава, с высокой точностью (см. таблицу).

Итак, заявленное изобретение позволяет повысить точность автоматического определения реологических характеристик в реальном масштабе времени.

Формула изобретения

Способ определения реологических свойств полимерных материалов, по которому измеряют температуру на фильере, давление в отделителе низкого давления, уровень в отделителе низкого давления, скорость вращения шнека гранулятора, давление на фильере, отличающийся тем, что сигнал с выхода датчика температуры на фильере подают на первый вход нейросети, представляющей собой трехслойный персептрон, сигнал с выхода датчика давления подают на второй вход нейросети, сигнал с выхода датчика уровня в отделителе низкого давления подают на третий вход нейросети, сигнал с выхода датчика скорости вращения шнека гранулятора подают на четвертый вход нейросети, сигнал с выхода датчика давления на фильере подают на пятый вход нейросети, лабораторным путем определяют реологические характеристики, причем пробы для их определения совмещают во времени с моментами измерения входных параметров нейросети таким образом, чтобы получить наборы данных по срезам времени, количество которых не менее 1000 и по которым обучают нейросеть, после чего прекращают определять реологические характеристики лабораторным путем, а получают их с выхода обученной нейросети.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения вязкости жидкости в медицине, биологии, а также для научных исследований в условиях новых космических технологий

Изобретение относится к газонефтедобыче и может быть использовано при измерении параметров в буровых растворов

Изобретение относится к измерениям вязкости жидкостей в широком интервале параметров состояния

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств порошков, может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к технике калибровки чувствительных элементов, измерительных приборов, в частности капиллярных вискозиметров

Изобретение относится к cnotoбаы определения газосодержания в газожидкостных эмульсиях для колоннок с насадкой

Изобретение относится к измерительной технике и использует измерение времени заполнения емкости объемом (10 мл) смазочным материалом (вязкости среды), плотности, коррозионной активности смазочной среды по бальной системе, сравнивая с эталоном, а также обнаружение в масле продуктов износа узлов трения, неполного сгорания топлива, охлаждающей жидкости

Изобретение относится к медицине, а именно к средствам, предназначенным для измерения физических свойств крови

Изобретение относится к способам определения вязкости нелинейно-вязких жидкостей. В способе определения вязкости нелинейно-вязких жидкостей в качестве датчика вязкости используют частотно-регулируемый привод в комплекте с асинхронным электродвигателем мешалки, у которого стабилизируют синхронную частоту питания и напряжение двигателя. При этом по частоте вращения вала мешалки и температуре жидкости рассчитывают вязкость по соотношению: ν=b0(Ω,t)+b1(Ω,t)ω+b2(Ω,t)ω2, где ν - вязкость полимера, ω - частота вращения вала электродвигателя, t - температура полимера, Ω - стабилизированная синхронная частота электродвигателя, b0, b1 и b2 - коэффициенты, зависящие от синхронной частоты и температуры. Устройство для определения вязкости нелинейно-вязких жидкостей включает измерительную емкость с термометром и мешалкой, вращаемой асинхронным двигателем, который управляется частотным преобразователем регулируемой частоты и напряжения. При этом на вал мешалки прикреплен магнит, перемещение которого фиксируется датчиком Холла и осциллографом, сигналы с которого передаются на компьютер. Техническим результатом изобретения является разработка метода определения вязкости неньютоновских жидкостей на потоке, при котором в процессе измерения не должна разрушаться пространственная структура жидкой среды. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к медицине и биологии и может быть использовано для оценки изменений агрегатного состояния клеток крови и точной диагностики расстройств микроциркуляции крови при различных заболеваниях и патологических состояниях. Капиллярный вискозиметр включает основание, рабочий капилляр и опору рабочего капилляра. При этом опора рабочего капилляра присоединена к основанию посредством поворотного устройства, позволяющего устанавливать заданный угол наклона рабочего капилляра относительно горизонта в пределах от -90° до +90°. Кроме того, капиллярный вискозиметр дополнительно содержит устройство измерения угла наклона рабочего капилляра относительно горизонта. Еще одним отличием капиллярного вискозиметра является то, что поворотное устройство включает сервопривод вращения. Кроме того, поворотное устройство может включать привод вращения на базе шагового двигателя. Также капиллярный вискозиметр включает в себя устройство измерения скорости перемещения жидкости в капилляре. Устройство измерения скорости перемещения жидкости в капилляре может быть построено на базе двух смещенных относительно друг друга в направлении движения потока оптических датчиков. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и повышение точности. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для комплексного анализа реологических свойств крови in vivo. В зоне интереса зондируют импульсами ультразвуковых колебаний в режиме энергетического цветового допплеровского кодирования протекающий по сосуду поток крови. Определяют диаметр d сосуда, толщину пограничного слоя потока крови, площадь пограничного слоя потока крови, площадь осевого потока крови, частоту сокращений сердца и рассчитывают на основе полученных данных параметры, характеризующие реологические свойства крови: кинематическую вязкость крови ν, число Уомерсли α, параметр α2, коэффициент ε структуры потока. Определяют пиковую систолическую скорость Vps осевого потока крови и среднюю максимальную скорость Vm осевого потока крови, межинтимальный диаметр сосуда и рассчитывают на основе этих параметров число Re Рейнольдса, скорость V сдвига и напряжение τ сдвига. Зондирование проводят с картой распределения интенсивности движения по сечению потока и дополнительно определяют с использованием измерений площадь Sos осевого потока в систолу, площадь Sns потока в систолу, площадь Sod осевого потока в диастолу, площадь Snd потока в диастолу, площадь Sδs в систолу, площадь Sδd в диастолу, время ts систолы, время td диастолы, время t сердечного цикла и рассчитывают на основе полученных данных: усредненную толщину δxs пограничного слоя в систолу (см) по формуле: δxs=Sδs/[√π*(√Sns+√Sos)], где Sδs - площадь пограничного слоя в систолу, Sns - площадь потока в систолу, Sos - площадь осевого потока в систолу; усредненную толщину δxd пограничного слоя в диастолу (см) по формуле: δxd=Sδd/[√π*(√Snd+√Sod)], где Sδd - площадь пограничного слоя в диастолу, Snd - площадь потока в диастолу, Sod-ω - угловая скорость (с-1); νs - кинематическую вязкость крови в систолу (cSt) по формуле: νs=ωδxs2; νd - кинематическую вязкость крови в диастолу (cSt) по формуле: νd=ωδxd2; νh - гемодинамическую вязкость крови (cSt) по формуле: νh=[(νs х ts)+(νd x td)]/t; Σhs - коэффициент реологической эффективности кровотока в систолу по формуле: Σhs=Sos/Sns, где Sos - площадь осевого потока в систолу; Sns - площадь потока в систолу; Σhd - коэффициент реологической эффективности кровотока в диастолу по формуле: Σhd=Sod/Snd, где Sod - площадь осевого потока в диастолу; Snd - площадь потока в диастолу; Σh - коэффициент реологической эффективности кровотока за сердечный цикл по формуле: Σh=[(Σhs х ts)+(Σhd х td)]/t. Определяют характеристики движения эритроцитов в осевом потоке, такие как интенсивность движения, оценивая ее по уровню интенсивности окрашивания цветовой картограммы осевого потока, сравнивая его с уровнем интенсивности цветовой шкалы, расположенной на экране монитора; степень дезорганизации потока по структуре и степени гетерохромности цветовой картограммы осевого потока, для чего определяют структурный коэффициент осевого потока СКОП как отношение площади участков осевого потока с максимальной интенсивностью окрашивания Sm к площади осевого потока So и при СКОП=1 считают структуру потока организованной нормально, а при СКОП<1 – дезорганизованной; градиент интенсивности движения эритроцитов по направлению от стенки сосуда к осевому потоку, оценивая степень локальной устойчивости потока по характеру контуров осевого потока и полос пограничного слоя, степени центрации осевого потока и равномерности толщины пограничного слоя по сечению сосуда. Способ обеспечивает повышение эффективности анализа реологических свойств крови за счет расчета большого числа количественных реологических характеристик кровотока и визуального выявления, что дает возможность локализовать участки сосуда с нарушением гемореологических параметров. 13 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области испытания топлив. Способ включает подачу охлажденного до заданной температуры топлива через фильтр тонкой очистки, варьирование значениями подачи и давления топлива в топливной линии, регистрацию расхода топлива через фильтр тонкой очистки и критической температуры подачи топлива, дополнительно задают значения скорости охлаждения топлива, при этом формируют из 15 этапов цикл испытаний как необходимую и минимально достаточную совокупность режимов испытаний в виде матрицы, на каждом этапе заданной продолжительности фиксируют критическую температуру подачи топлива в момент достижения расхода топлива через фильтр тонкой очистки предельного значения, по завершении цикла испытаний определяют обобщенный показатель Тисп низкотемпературной прокачиваемости испытуемого топлива, сравнивают полученное значение со значением этого показателя для топлива, принятого за эталон Тэт и прошедшего идентичный цикл испытаний, и при значении Тис>Тэт рекомендуют топливо к применению в двигателях транспортных средств, при этом обобщенный показатель Тисп(эт) низкотемпературной прокачиваемости топлива вычисляют по заданной формуле. Достигается повышение информативности и достоверности оценки за счет расширения и создания условий испытаний, в большей степени приближенных к реальным условиям эксплуатации техники. 6 табл.

Изобретение относится к области промысловой геологии и может быть использовано в процессе добычи углеводородов из подземных геологических формаций. В данном документе описан способ измерения вязкости неньютоновской жидкости для поточного измерения и управления процессом. Процесс включает примешивание добавок к базовому флюиду для формирования неньютоновской жидкости. Неньютоновская жидкость подается в устройство для поточного измерения вязкости для получения результатов измерения реологических параметров. Затем введение добавок к базовому флюиду корректируется с учетом измеренных реологических параметров. Также раскрыта система, предназначенная для достижения указанных целей. Технический результат – повышение результативности корректировки процесса добычи углеводородов из подземных геологических формаций. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх