聚合物擠出過程熔體溫度在線計(jì)量技術(shù)

李海蓉, 姜 明, 胡 翔, 何運(yùn)部

(1.湖北省計(jì)量測試技術(shù)研究院, 湖北 武漢430223；2.武漢紡織大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院, 湖北 武漢430200)

擠出加工是一種用于生產(chǎn)聚合物制品的連續(xù)加工方法，廣泛用于截面一定且長度連續(xù)的管材、線材、板材、棒材、片材、膜材和異型材成型，還可用于吹塑薄膜、網(wǎng)材、電線電纜、打包帶、粉末造粒、染色、樹脂摻混等加工，其制品大規(guī)模應(yīng)用于眾多工業(yè)和生活領(lǐng)域，其產(chǎn)量約占聚合物制品總產(chǎn)量的一半以上[1].

擠出加工通過剪切、加熱和加壓等方式，將固態(tài)塑料轉(zhuǎn)變成均勻一致的熔體，并借助螺桿或柱塞的擠壓作用，使塑化均勻的聚合物熔體強(qiáng)行通過口模而成為具有恒定截面的連續(xù)制品. 在通過口模前熔體的塑化質(zhì)量對于擠出產(chǎn)品質(zhì)量而言具有至關(guān)重要的影響，即聚合物熔體在組成、溫度、壓力和黏度上必須保持均一. 然而，達(dá)到熔體質(zhì)量的高度均一性是非常困難的，如何最大限度地實(shí)現(xiàn)熔體質(zhì)量均一則是目前擠出加工領(lǐng)域的主要研究課題.

理論上來說，對熔體溫度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控是確保擠出產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段，也是未來工業(yè)4.0時(shí)代的聚合物智能加工的核心內(nèi)容之一[2]，對熔體質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控不但可以為獲得高質(zhì)量擠出產(chǎn)品提供保障，還能夠降低過程能耗，提高設(shè)備穩(wěn)定性和使用壽命，防止生成有害副產(chǎn)物，提高生產(chǎn)效率. 而對熔體質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控的操作基礎(chǔ)就是對熔體溫度等參數(shù)實(shí)施精確的在線計(jì)量，尤其是對熔體溫度波動(dòng)以及熔體溫度分布的有效監(jiān)控，可以幫助我們理解加工條件、熔體熱穩(wěn)定性、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)過程能耗之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而縮短工藝摸索和調(diào)整時(shí)間，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)降低產(chǎn)品能耗，這對于擠出行業(yè)乃至整個(gè)聚合物加工行業(yè)的健康和可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義.

1 熔體溫度計(jì)量方法現(xiàn)存問題

國內(nèi)外擠出加工行業(yè)普遍采用熱電偶測量擠出機(jī)熔體溫度. 熱電偶是由兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料焊接或鉸接而成. 焊接的一端與被測介質(zhì)充分接觸，稱為熱電偶的工作端或熱端，另一端與導(dǎo)線連接，稱為自由端或冷端.熱電偶的工作原理是基于塞貝克效應(yīng)，即如果冷熱兩端的溫度不同，在該熱電偶回路中就會(huì)產(chǎn)生電勢差，由此來確定溫度. 其結(jié)構(gòu)簡單，測量溫度范圍寬，通過多個(gè)熱電偶組合可以在較寬范圍內(nèi)給出幾乎線性的輸出. 熱電偶系統(tǒng)很容易與檢測儀表相匹配，動(dòng)態(tài)誤差較小，容易實(shí)現(xiàn)快速測量[3-4].采用熱電偶可以達(dá)到較好的測量精度，便于裝配且穩(wěn)定可靠，但由于熱電偶的分度表是在冷端溫度為零度條件下表示熱電勢與溫度之間的關(guān)系，因此在熱電偶測溫時(shí)，冷端必須保持在零度.但在工業(yè)上使用時(shí)，使冷端保持在零度是比較困難的，所以容易出現(xiàn)計(jì)量誤差.不過熱電偶在測量中的動(dòng)力特性較好，具有質(zhì)量小、反應(yīng)快的特點(diǎn)，而且堅(jiān)固耐用、價(jià)格便宜，所以得到了廣泛應(yīng)用.

擠出加工過程中，物料的熔融和均化發(fā)生在料筒內(nèi)部，通過螺桿的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)物料的加熱、相變、混合和輸送. 擠出機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示. 根據(jù)擠出機(jī)螺桿幾何結(jié)構(gòu)和物料塑化過程，一般將螺桿分成三個(gè)功能區(qū)段，即喂料段、壓縮段、計(jì)量段(均化段)，亦稱為固體輸送區(qū)、物料塑化區(qū)、熔體輸送區(qū).

螺桿分區(qū): ①喂料段；②壓縮段；③計(jì)量段圖1 單螺桿擠出機(jī)的主要結(jié)構(gòu)Figure 1 Basic structure of a single screw extruder

聚合物通過螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切作用和料筒外部電加熱獲得熱量實(shí)現(xiàn)熔融，熔融單位質(zhì)量聚合物平均需要0.3 kW·kg-1·h-1的能量[5]，其中大部分能量是由剪切作用引起的聚合物粘性耗散所產(chǎn)生的. 螺桿旋轉(zhuǎn)做功產(chǎn)生的能量可分為三部分，一部分用于將聚合物物料從室溫升至擠出溫度，一部分用于聚合物相變，一部分用于物料輸送. 擠出機(jī)自配的外加熱/冷卻溫度控制系統(tǒng)主要功能是對料筒和螺桿進(jìn)行熱補(bǔ)償和冷卻，通過電器儀表元件實(shí)施溫度設(shè)定與顯示. 理論上，當(dāng)顯示溫度達(dá)不到設(shè)定溫度值時(shí)，加熱圈就會(huì)持續(xù)工作；當(dāng)顯示溫度超過設(shè)定溫度值時(shí)，加熱圈即刻停止加熱，并由螺桿水冷裝置與料筒水/風(fēng)冷裝置進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，以維持設(shè)定溫度. 而實(shí)際情況則不同，傳統(tǒng)擠出機(jī)產(chǎn)品大多采用在料筒上打孔安裝溫度傳感器，通過溫控表進(jìn)行溫度的測量和控制，但這只是對料筒內(nèi)壁進(jìn)行溫度測量及控制，不能精確地反映螺槽與料筒內(nèi)壁之間的熔體溫度變化趨勢，且溫控表的控溫精度低，不能滿足高質(zhì)量生產(chǎn)要求[6]. 例如在物料完成均化后，由于擠出機(jī)熱電偶是嵌入在機(jī)頭壁上的，實(shí)測溫度與熔體溫度之間存在溫度梯度，熔體沿徑向也存在溫度分布梯度，同時(shí)溫度計(jì)量和控制系統(tǒng)響應(yīng)速度慢，實(shí)際生產(chǎn)過程中，擠出機(jī)料筒的熱慣量比較大，導(dǎo)致設(shè)定溫度與實(shí)際溫度存在較大差距和溫度波動(dòng)，這對于保障熔體質(zhì)量和降低生產(chǎn)能耗都是十分不利的.

在擠出過程中，減少熔體溫度波動(dòng)是獲得高質(zhì)量熔體的前提條件[7]. 料筒內(nèi)的熔體溫度波動(dòng)主要包括兩個(gè)方向，一是沿?cái)D出物料輸送方向，一是沿料筒橫截面徑向. 影響擠出方向溫度波動(dòng)的因素主要是擠出機(jī)喂料溫度以及料筒的加熱和冷卻等.擠出方向溫度波動(dòng)的計(jì)量相對簡單，可采用標(biāo)準(zhǔn)的表面式或探頭式溫度傳感器來測量；徑向溫度波動(dòng)的測定，尤其是在線計(jì)量，則較為困難. 而徑向溫度波動(dòng)對于熔體質(zhì)量的影響則最為關(guān)鍵，如果徑向溫度波動(dòng)大，機(jī)頭中的熔流將產(chǎn)生不規(guī)則波動(dòng). 擠出機(jī)機(jī)頭最大的溫度波動(dòng)發(fā)生在機(jī)頭內(nèi)壁與中心線之間的中點(diǎn). 溫度波動(dòng)隨擠出量的增加而增大，并且機(jī)頭壓力波動(dòng)也相應(yīng)增大. 所以，對于徑向熔體溫度波動(dòng)的在線計(jì)量是提高擠出產(chǎn)品質(zhì)量和降低過程能耗的關(guān)鍵.

以往對擠出加工過程溫度的控制精度要求不高，熔體溫度的計(jì)量誤差比較大，但隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，新材料不斷涌現(xiàn)，加之對塑料成型工藝及混煉效果等提出更高的要求，對溫度計(jì)量和控制的精確性、穩(wěn)定性及可操作性要求也越來越高.而要獲得精確的熔體溫度，就需要精度更高、響應(yīng)更迅速、可實(shí)時(shí)計(jì)量溫度波動(dòng)信息的溫度傳感器和計(jì)量技術(shù).

2 熔體溫度在線計(jì)量技術(shù)

在線計(jì)量是指特定工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中的計(jì)量控制.擠出過程在線溫度計(jì)量的主要目的是為擠出過程溫度控制提供精確實(shí)時(shí)的熔體溫度分布和溫度波動(dòng)信息反饋. 推動(dòng)和利用擠出過程在線溫度計(jì)量的技術(shù)進(jìn)步，已成為擠出加工企業(yè)生存發(fā)展和謀求技術(shù)進(jìn)步的客觀需要.

對于絕大多數(shù)擠出機(jī)而言，實(shí)現(xiàn)熔體溫度分布的在線檢測是十分困難的.除了螺桿擠出機(jī)溫度分布具有較高的非線性特點(diǎn)外，主要原因在于大多數(shù)擠出機(jī)所配備的測溫儀器為傳統(tǒng)的安裝在口模壁上的嵌入式熱電偶[8-11].嵌入式熱電偶平直安裝在機(jī)筒內(nèi)壁，熱端和熔體相接觸，但這種測量方法受機(jī)筒內(nèi)壁溫度影響很大，它測得的溫度實(shí)際上更接近于口模壁溫度而非熔體溫度，更無法監(jiān)測熔體的溫度分布以及細(xì)微的溫度波動(dòng)，因此傳統(tǒng)的計(jì)量技術(shù)無法滿足精確計(jì)量和在線計(jì)量要求.針對傳統(tǒng)擠出機(jī)溫度計(jì)量方法的弊端，最近已經(jīng)有多種新技術(shù)涌現(xiàn)，可在一定程度上解決上述問題，并有望在擠出加工實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用上取得突破.

用于在線溫度計(jì)量的設(shè)備主要由溫度傳感器、模溫控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)三部分組成. 擠出機(jī)料筒外部設(shè)置有加熱套和風(fēng)冷、水冷設(shè)備，利用模溫控制系統(tǒng)控制測試溫度的變化. 利用LabVIEW軟件連接實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和電腦，利用DAQ(數(shù)據(jù)采集)卡和接線盒獲取熱電偶溫度信號(hào)[5]. 目前擠出過程在線計(jì)量的核心設(shè)備是溫度傳感器，設(shè)計(jì)和開發(fā)能夠滿足在線計(jì)量的溫度傳感器則是該領(lǐng)域研究的主要方向之一. 可用于擠出過程在線溫度計(jì)量的熱傳感器可以分為接觸式和非接觸式兩大類.

2.1 接觸式傳感器

當(dāng)利用熱電偶測定熔體溫度時(shí)，為了獲得更準(zhǔn)確的熔體溫度數(shù)據(jù)，需要將熱電偶探頭伸入熔體中，而這會(huì)造成熔體的擾動(dòng)，易產(chǎn)生熔接痕；測量精度受到剪切熱的影響；且探頭容易損壞. 因此，熱電偶的設(shè)計(jì)和安裝應(yīng)盡量減小這種影響.目前用于擠出過程在線溫度計(jì)量研究的接觸式傳感器，除了傳統(tǒng)的嵌入式熱電偶外，主要包括探出式、貫穿式和網(wǎng)格式三種[8-15].

探出式熱電偶：采用探出式熱電偶可更精確測定熔體溫度，但它可能造成熔流擾動(dòng)，從而可能在制品表面產(chǎn)生熔接痕.

貫穿式熱電偶：可能受到熱導(dǎo)率誤差(沿傳感器長度方向)和螺桿頭部周圍剪切熱的影響. 同時(shí)，貫穿式熱電偶需要固定在支撐結(jié)構(gòu)上，因此也可能在制品表面產(chǎn)生熔接痕，同時(shí)存在響應(yīng)速度慢的問題.

上述兩種熱電偶雖然解決了傳統(tǒng)熱電偶無法直接計(jì)量熔體溫度的問題，但同時(shí)也帶來了熔流擾動(dòng)問題，以及存在無法計(jì)量熔體溫度分布的問題，為了解決上述問題，新型溫度傳感器熱電偶網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生[9-10,15-16].

熱電偶網(wǎng)：熱電偶網(wǎng)是由非包覆、直徑很小的熱電偶絲組成的網(wǎng)格，這種設(shè)計(jì)可降低對熔流的影響，熱電偶網(wǎng)的網(wǎng)格中每個(gè)焊接節(jié)點(diǎn)處的電動(dòng)勢與其所處的局部熔體溫度相對應(yīng)，熱電偶網(wǎng)的安裝位置如圖2[7,15]. 相對于其他熱電偶，熱電偶網(wǎng)響應(yīng)時(shí)間短(～0.1 s). 因此，熱電偶網(wǎng)不僅能夠準(zhǔn)確測定熔體的實(shí)際溫度而且可以測量多點(diǎn)溫度，即可用于測定擠出機(jī)熔體溫度分布.

圖2 熱電偶網(wǎng)安裝位置圖示Figure 2 Thermocouple mesh placed between the extruder die and the adapter

虛線：實(shí)際正極線的鏡像.Tmx：距離中心點(diǎn)x毫米處的熔體溫度.Tmwall：模壁溫度.圖3 熱電偶網(wǎng)節(jié)點(diǎn)分布 Figure 3 Arrangement of a thermocouple mesh

Kelly等[9-10，15]利用熱電偶網(wǎng)測試了單螺桿擠出機(jī)中螺桿幾何結(jié)構(gòu)對聚合物溫度分布的影響，結(jié)果顯示在測試時(shí)間足夠長條件下沿?zé)犭娕季W(wǎng)格中心線區(qū)域的熔體溫度分布是對稱的，因此，將5個(gè)熱電偶節(jié)點(diǎn)(1條負(fù)極線和5條正極線的交點(diǎn))在熔流橫截面上沿徑向不對稱排列(如圖3)[7-15]，再結(jié)合鏡像節(jié)點(diǎn)溫度，可在不增加熱電偶線的前提下倍增數(shù)據(jù)量，從而提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性.熱電偶網(wǎng)的出現(xiàn)為精確在線計(jì)量擠出過程熔體溫度波動(dòng)和溫度分布提供了極大便利.

熱電偶網(wǎng)解決了熔流擾動(dòng)問題，且可以對熔體徑向溫度分布和溫度波動(dòng)進(jìn)行計(jì)量，對于擠出過程熔體溫度在線計(jì)量研究而言具有十分重要的意義. 不過其問題是由于機(jī)頭附近壓力較大，而熱電偶網(wǎng)格的強(qiáng)度差，極易損壞，因此很難在工業(yè)領(lǐng)域推廣此方法.

2.2 非接觸式傳感器

為了避免接觸式傳感器存在的問題，對于熔體溫度傳感器的開發(fā)也逐漸從接觸式拓寬到非接觸式. 非接觸式傳感器主要包括紅外/拉曼光譜溫度傳感器、超聲溫度傳感器、熒光光譜溫度傳感器等.

紅外溫度傳感器：聚合物熔體發(fā)出的紅外能量與溫度具有函數(shù)關(guān)系，利用這一關(guān)系，可檢測聚合物熔體的溫度[17-18]. 紅外測溫傳感器是一種非接觸、快速響應(yīng)的測溫設(shè)備，由于其非侵入式測量模式，不會(huì)影響到熔體的流變行為；其對于溫度波動(dòng)的測定精度明顯優(yōu)于熱電偶；其響應(yīng)時(shí)間一般只有10 ms，甚至更低[19-20]；紅外傳感器可嵌入式安裝在擠出機(jī)機(jī)頭壁，不過其測溫距離有限，僅限于口模壁附近熔體；此外，其測試結(jié)果依賴于熔體的發(fā)射率，受材料影響較大.紅外測溫儀已經(jīng)在擠出和注塑研究中取得了很好的效果. Maczka[21]觀測到紅外線測溫響應(yīng)速度比熱電偶快1000倍，響應(yīng)時(shí)間僅為5 ms. Bendada[22]設(shè)計(jì)了一種新型的兩波長紅外測溫裝置，該裝置在聚酯微纖擠出過程中能精確測量熔體溫度.不過，紅外測溫本身也存在很多問題，如與常用熱電偶相比成本更高；探頭尺寸過大，需要一定的安裝空間；通過紅外測溫測定的數(shù)值是平均溫度且具有非線性特點(diǎn)；采用紅外測溫前必須確定材料的發(fā)射率范圍，而且紅外測溫儀的精度與聚合物熔體透明度有關(guān)，即熔體內(nèi)部發(fā)出的紅外能量會(huì)因其吸收或散射而衰減，這樣對其進(jìn)行溫度標(biāo)定的工作量就非常大、難度也很高. 這些問題都限制了紅外溫度計(jì)量技術(shù)的推廣應(yīng)用. 該方法雖可在生產(chǎn)環(huán)境中使用，不過由于光纖和電子器件易受損，且價(jià)格昂貴，所以工業(yè)應(yīng)用仍十分有限.

超聲溫度傳感器：超聲波溫度傳感器是一種非接觸溫度計(jì)量設(shè)備，測試距離范圍寬，響應(yīng)時(shí)間短(～1 ms)[23-24]. 超聲測溫是以熔體溫度與聲速的關(guān)系為基礎(chǔ). 許多固體和液體的聲速一般隨溫度的升高而降低. 大多數(shù)液體的聲速變化率基本上不隨溫度而改變，固體則是高溫時(shí)聲速變化率最大. 一般超聲測溫主要可分兩類：一類是使超聲波直接通過被測介質(zhì)，即以介質(zhì)本身作為敏感元件；另一類則選用一種敏感元件使其與被測介質(zhì)進(jìn)行熱平衡后，再使超聲波通過該敏感元件而測溫. 研究顯示[25-27]，超聲波參數(shù)(速度和衰減)隨著聚合物熔體受到的剪切的變化而變化.隨著加工條件的改變，超聲波參數(shù)也會(huì)發(fā)生變化，而且超聲波與聚合物熔體以及加工條件之間具有一一對應(yīng)關(guān)系，所以對于同一種材料，超聲波信號(hào)可以用于指示材料加工條件的改變.對于相同的加工條件，不同材料的情況，超聲波速度也不同. 超聲波的上述特點(diǎn)實(shí)際上增加了熔體溫度在線計(jì)量的復(fù)雜程度，在使用超聲技術(shù)對熔體溫度進(jìn)行在線計(jì)量時(shí)，需要充分考慮到加工條件和聚合物結(jié)構(gòu)的影響，這無疑對其在擠出工業(yè)的應(yīng)用造成了限制.

熒光溫度傳感器：其基本原理是在所加工的聚合物中摻混一定量的溫敏熒光染料，通過計(jì)量不同溫度下的熒光光譜對熔體的溫度分布進(jìn)行監(jiān)測. 該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是非接觸，可直接在線計(jì)量熔體溫度，響應(yīng)時(shí)間短(～0.5 ms)，且探頭尺寸小[28-30]. 因此熒光溫度傳感器可用于擠出熔體溫度分布和溫度波動(dòng)的在線計(jì)量研究，但因其測試和分析的復(fù)雜性，以及適用材料的局限，導(dǎo)致其很難在擠出加工工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用.

3 結(jié) 論

精確在線計(jì)量熔體溫度波動(dòng)和溫度分布，有助于更好地理解熔體熱穩(wěn)定性與工藝參數(shù)之間的關(guān)系，有助于理解加工條件、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)能耗之間關(guān)系，而這些是縮短工藝探索時(shí)間，保持更好的工藝控制的基礎(chǔ)，更是大幅提高生產(chǎn)效率和降低產(chǎn)品能耗的前提. 目前，我國對工業(yè)企業(yè)在線計(jì)量并未制定統(tǒng)一規(guī)范，包括溫度等加工參數(shù)的在線計(jì)量尚未引起擠出加工企業(yè)的廣泛重視.用于擠出加工過程控制的計(jì)量裝置大多數(shù)計(jì)量精度和穩(wěn)定性有限，尤其是在線計(jì)量技術(shù)尚未在擠出加工工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，其中主要原因可能包括由于校準(zhǔn)和分析方法復(fù)雜，元件易損，安裝要求高，或者影響熔流和生產(chǎn)效率，導(dǎo)致現(xiàn)存的在線計(jì)量技術(shù)并不適用于在擠出生產(chǎn)過程實(shí)施在線檢測. 目前，關(guān)于聚合物擠出加工中溫度波動(dòng)和溫度分布的研究雖然取得了很大進(jìn)展，但距離在線溫度計(jì)量技術(shù)的廣泛應(yīng)用還有很多問題需要解決. 隨著聚合物熔體溫度在線計(jì)量及其相關(guān)學(xué)科研究的深入，以及更多新技術(shù)、新材料的開發(fā)，有望實(shí)現(xiàn)熔體溫度在線計(jì)量在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用突破. 如在高強(qiáng)度纖維表面沉積熱電偶材料或通過加捻將高強(qiáng)度纖維與熱電偶絲復(fù)合將有望大幅延長熱電偶網(wǎng)的使用壽命，從而解決熱電偶網(wǎng)應(yīng)用的主要瓶頸問題；如通過大量基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以及數(shù)學(xué)建模，建立超聲波參數(shù)、聚合物加工條件、聚合物結(jié)構(gòu)和熔體溫度的之間對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)庫，有望大幅降低利用超聲傳感器對熔體溫度開展在線分析計(jì)量的復(fù)雜程度，提高計(jì)量的準(zhǔn)確性，以利于該技術(shù)向工業(yè)領(lǐng)域推廣. 總之，通過在線溫度計(jì)量，有望實(shí)現(xiàn)更精確的控制和更高效的生產(chǎn)，從而推動(dòng)聚合物擠出加工行業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展.

(致謝：感謝湖北省計(jì)量測試技術(shù)研究院力學(xué)和熱工計(jì)量技術(shù)研究所包福和曾凡超工程師為本研究提供的幫助和建議.)

[1] 劉廷華. 聚合物成型機(jī)械 [M]. 北京: 中國輕工業(yè)出版社, 2005: 44.

[2] SCHLAEPFER R C, KOCH M. Industry 4.0 challenges and solutions for the digital transformation and use of exponential technologies [R]. Deloitte US: Finance ATCC, 2015.

[3] 朱偉, 唐躍. 聚合物擠出加工中溫度分布的計(jì)算、測量與控制 [J]. 塑料, 2005, 34(4): 29-32.

ZHU W, TANG Y. Calculation, measurement and control on the temperature distribution in the polymer extrusion [J].JournalofPlastics, 2005, 34(4):29-33.

[4] 楊艷娟, 蔡軍. 塑料擠出成型過程中熔體溫度測量和控制 [J]. 塑料工業(yè), 2008, 36(5): 5-8.

YANG Y J, CAI J. Measurement and control of melt temperature in plastics extrusion[J].ChinaPlasticsIndustry, 2008, 36(5): 5-8.

[5] KENT R. Energy management in plastics processing - framework for measurement, assessment and prediction[J].Plastics,RubberandComposites, 2008, 37: 96-104.

[6] RASID R, WOOD A K. Effect of process variables on melt temperature profiles in extrusion process using single screw plastics extruder [J].Plastics,RubberandComposites, 2003, 32: 193-198.

[7] ABEYKOON C, LI K, MCAFEE M, et al. A new model based approach for the prediction and optimisation of thermal homogeneity in single screw extrusion [J].ControlEngineeringPractice, 2011, 19: 862-874.

[8] SCHOPPNER V, ENNS K, ANGER K, et al. Dynamic temperature measurement in polymer processing[J].SPE-ANTECTechnicalPapers, 2008(1): 228-232.

[9] KELLY A L, BROWN E C, HOWELL K, et al. Melt temperature field measurements in extrusion using thermocouple meshes[J].Plastics,RubberandComposites, 2008, 37: 151-157.

[10] BROWN E C, KELLY A L, COATES P D. Melt temperature field measurement in single screw extrusion using thermocouple meshes[J].ReviewofScientificInstruments, 2004, 75: 4742-4748.

[11] SHEN X, MALLOY R, PACINI J. An experimental evaluation of melt temperature sensors for thermoplastic extrusion[J].SPE-ANTECTechnicalPapers, 1992(1): 918-926.

[12] SABOTA K D, LAWSON D R, HUIZINGA J S. Advanced temperature measurements in polymer extrusion [J].SPE-ANTECTechnicalPapers, 1995(1): 2832-2842.

[13] SCHLAFFER W, JANESCHITZ-KRIEGL H. Measurements of radial temperature profiles in a single-screw extruder [J].Plastics&Polymers, 1971, 39: 193-199.

[14] BRUKER I, MIAW C, HASSON A, et al. Numerical analysis of the temperature profile in the melt conveying section of a single screw extruder: Comparison with experimental data [J].PolymerEngineering&Science, 1987, 27: 504-509.

[15] ABEYKOON C, MARTIN P J, KELLY A L, et al. A review and evaluation of melt temperature sensors for polymer extrusion [J].SensorsandActuatorsA:Physical, 2012, 182: 16-27.

[16] WOOD A K. Melt temperature field measurement in single screw extrusion using thermocouple meshes: UK, 2,291,197 [P] .(1996-03-20)[2017-06-09].

[17] ROHE T, BECKER W, K?LLE S, et al. Near infrared (NIR) spectroscopy for in-line monitoring of polymer extrusion processes [J].Talanta, 1999, 50: 283-290.

[18] GAUSSORGUES G.InfraredThermography[M]. British: Chapman and Hall, 1994: 110-113.

[19] OBENDRAUF W, LAGECKER G R, FRIESENBICHLER W. Temperature measuring in plastics processing with infrared radiation thermometers [J].InternationalPolymerProcessing, 1998, 13: 71-77.

[20] MAIER C. Infrared temperature measurement of polymers [J].PolymerEngineering&Science, 1996, 36: 1502-1512.

[21] MACZKA W J. Infrared use heats up in temperature control [J].InstrumentationTechnology, 1988, 35: 44-46.

[22] BENDADA A, LAMONTAGNE M. A new infrared pyrometer for polymer temperature measurement during extrusion moulding [J].InfraredPhysics&Technology, 2004, 46: 11-13.

[23] 施超, 胡斌, 梁曉瑜. 固體結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度的超聲測量 [J]. 中國計(jì)量大學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 27(4): 355-365.

SHI C, HU B, LIANG X Y. Ultrasound measurement of the internal temperature of solid structures[J].JournalofChinaUniversityofMetrology, 2016, 27(4): 355-365.

[24] BROWN E C, OLLEY P, COATES P D. In line melt temperature measurement during real time ultrasound monitoring of single screw extrusion [J].Plastics,RubberandComposites, 2000, 29: 3-13.

[25] FRAN?LA D R, JEN C K, NGUYEN K T, et al. Ultrasonic in-line monitoring of polymer extrusion[J].PolymerEngineering&Science, 2000, 40: 82-94.

[26] CHEN T F, NGUYEN K T, WEN S L, et al. Temperature measurement of polymer extrusion by ultrasonic techniques [J].MeasurementScienceandTechnology, 1999, 10: 139-145.

[27] 趙麗娟, 許琪, 姚燕青, 等. 超聲波在線檢測高分子材料在流變儀中的擠出行為(Ⅰ) [J]. 高分子材料科學(xué)與工程, 2013, 29(8): 146-149.

ZHAO L J, XU Q, YAO Y Q, et al. Real-time diagnosis of polymer fxtruding behaviour during rheometer processing (Ⅰ)[J].PolymerMaterialsScience&Engineering, 2013, 29(8): 146-149.

[28] BUR A J, ROTH S C, SPALDING M A, et al. Temperature gradients in the channels of a single screw extruder[J].PolymerEngineering&Science, 2004, 44: 2148-2157.

[29] BUR A J, VANGEL M G, ROTH S C. Fluorescence based temperature measurements and applications to real-time polymer processing[J].PolymerEngineering&Science, 2001, 41: 1380-1389.

[30] BARNES S E, SIBLEY M G, EDWARDS H G M, et al. Process monitoring of polymer melts using in-line spectroscopy[J].TransactionsoftheInstituteofMeasurementandControl, 2007, 29: 453-465.