基于柔性铰链的液体粘度测量方法研究.pdf

第28卷第3期
传感技术学报
Vol 28 No. 3
2015年3月
CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS
Mar.2015
Study on the Measurement Method of Liquid Viscosity
Based on Flexible Hinge
LIU Cong, ZHAO Meirong, MA Jinyu
(State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments, Tianjin Uninersity, Tianjin 300072, China
Abstract: Aiming at the problem of on-line measurement of the liguid viscosity, a method based on the style of
flexible hinge was proposed to measure the viscosity of the liquid. Driven by electromagnetic, the hinge probe moved
back and forth in the measured liquid. With special electromagnetic coil driver circuit, signal conditioning circuit and
multi-channel signal collected synchronously and displayed in real time and processing software, based on the advan-
tage of parallelogram structure of the flexible hinge, by measuring the vibration characteristics of the hinge probe in
the measured liquid, the corresponding movement damping factor was obtained to compute the viscosity of the liquid
Vibration characteristics of hinge movement can be measured in real time, collected and processed precisely throw
experiments, system calibration, damping factor and liquid viscosity mathematical model were accomplished. Finally
the efficiency of the measurement method was proved by comparative study with a standard viscometer
Key words: liquid viscosity measurement; flexible hinge; electromagnetic induction; damping factor
EEACC. 7230
doi:10.3969/j.issn.1004-1699.2015.03.002
基于柔性铰链的液体粘度测量方法研究
刘聪,赵美蓉”,马金玉
(天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津300072
摘要:钊对液体粘度的在线测量问题,提出了一种基于柔性饺链的液体粘度测量方法。采用电磁驱动,使柔性铰链探头在
被测液体中进行往复运动;结合专用的电磁线圈驱动电路、信号调理电路以及多路信号同步采集与实时显示、处理软件,基于
柔性铰链的平行四边形结构优势,通过检测铰链探头在被测液体中的振动特性,获取相应运动的阻尼因数,从而推算出被泗测
液体的粘度。通过实验研究,实现了对铰链运动振动特性的实时测量、高精度采集和处理,并进行了测量系统标定,建立了阻
尼因数与液体粘度的数学模型,最终,通过与标准粘度计的测量结果进行比对,验证了该测量方法的有效性。
关键词:液体粘度测量;柔性铰链;电磁感应;阻尼因数
中图分类号:TP23
文献标识码:A
文章编号:1004-1699(2015)03-0310-05
粘度是指液体流动时分子间产生的摩擦阻力的实验结果带来计时误差;旋转法主要是通过测量流
大小,是进行过程检测的重要物理参数。提高液体作用于物体的粘性力矩或物体的转速来确定液体
体粘虔量的精确性能够创造更高的经济价值和社的粘度,但采用指针式读数的方式,使稳定性和读数
会价值。例如,油液的粘度值是油气运移、聚集和油精度受到一定程度的限制;毛细管法虽作为一种很
气田开发等环节的关键参考指标之一,油液粘度的实用的粘度测量方法,但因其结构的限制,容易被小
微小变化会导致其流动特性发生很大改变,产品百颗粒物堵塞,且清洗干燥非常麻烦。近年来,随着
分之一的粘度误差会导致每加仑产品增加1美分的电磁学、声学、光学、传感器技术、微纳制造技术以及
成本。另外,粘度测量在食品、化学、医学及自动工计算机技术的日益进步,液体粘度测量技术也在迅速
业等领域均具有十分重大的意义2。
发展,出现了许多新的测量方法。英国的帝国理工大
传统的粘度测量方法已发展相对成熟,主要包括学分别应用磁致伸缩超声导波原理和压电陶瓷技术,
落球法、旋转法、毛细管法等。落球法主要是通过测通过测量信号的衰减以及频率弥散,实现了对细管道
量落体通过两定点所用的时间来测定粘度,但由于采中液体粘度的测量?;立陶宛利用液体粘度对在铝
用手动停表计时,以及人的视觉暂留效应影响,会给片中传播的超声波的影响,通过测量波形振幅的变化
收稿日期:2014-10-15修改日期:2014-12-11