2.1、    动力控制系统

按照ASTM D 6601/ASTM D6204标准，从USB6343的AO端，使用Voltage  Continuous Output.VI输出一个正弦模拟量型号，控制DDR驱动器的动作，如下图2

               图2

2.2、    数据采集系统

扭力传感器安装在下图3所示的上模具部分。

            图3

DDR电机按照预先设定的频率和幅值，带动图3所示的下模具，进行剪切运动。在上下模具之间的被测试样品，随着下模具的剪切运动产生变形，将扭力传递给上模具的扭力传感器。扭力传感器获得的扭力信号转换为电信号，通过线性放大后，进入USB6343的AI端口。 进行普通的橡胶交联测试，获得的原始扭力曲线，局部截取的扭力曲线如下图4所示。

         图4

2.3、    数据分析系统

运用labview的Flat Sequence 程序结构结合面板，轻松完成前期的测试动作的设定。而使用labview内置的FFT计算VI，完成弹性和粘性的分解。因为，傅里叶变换运算，不仅可以进行有效的粘弹分解，还可以滤波。滤波是一种信号处理过程，该过程去掉或抑制信号中的某些部分，同时保留或放大另外的部分，可以有效抑制系统噪声（参考文献3）。

2.4、部分电路外观图

3、实验认证

运用上述组合，不仅可以完成普通的橡胶硫化测试，还可以完成橡胶加工分析中常用的温度扫描、频率扫描、应变扫描。例如：测试中温度的提高可以大大降低刚性较大的高聚物熔体的粘度。但是，柔性较大大的橡胶粘度受温度的影响较小，降低橡胶的粘度，关键在于降低分子量。如下图所示，测试的Tan Delta呈现随着温度的升高并没有呈现明显线性变化的趋势。

分子量相同，分子量分布不同的高聚物，它们的粘度随着剪切速率变化的幅度是不相同的。当剪切速率小时，分子量分布宽的试样的粘度比分子量分布窄的高；在剪切速率高时，分子量分布宽的，反而比分子量窄的小。更确切说，分子量分布宽的胶料，对剪切速率变化比较敏感，在剪切速率下粘度降低的多，加工就比较容易。下图是使用频率扫描测试的Tan Delta呈现随着频率的升高，呈现明显线性下降趋势的图像。对不同的材料获得不同的Tan Delta曲线，可以获得不同材料的粘度随着剪切速率变化的趋势图，分析材料的加工性。

橡胶制品添加炭黑后，拉伸强度可以提高几倍甚至几十倍。是橡胶工业中大量使用的补强材料。但是，炭黑的增加也对橡胶材料的流动性产生显着的影响。单纯从炭黑的角度看，影响体系流动性的因素有炭黑的用量，粒径，结构性及表面性质，其中用量和粒径影响最大。例如，我们利用小应变来测量炭黑颗粒大小。如下图中动态模量G’在不同应变的数据，如果G’数据大的材料，其使用的炭黑颗粒一般小；G’数据小的材料，其使用的炭黑颗粒一般大。

4、结论

综合上述，使用labview可以快速地实现橡胶加工分析仪的控制、数据分析以及后期的数据处理工作，从而为橡胶加工性分析设备提供有效的技术支持。如果修改现有的模具，还能拓展适用范围，应用到塑料加工中。

参考书目：

1、ASTM D 6601 – 02 Standard Test Method for Rubber Properties—Measurement of Cure and After-Cure Dynamic Properties Using a Rotorless Shear Rheometer

2、 ASTM D 6204 – 01 Standard Test Method for Rubber—Measurement of Unvulcanized Rheological Properties Using Rotorless Shear Rheometers

3、《数字滤波与快速傅里叶变换》清华大学出版社 程佩青