专利名称：电子粘度计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及液体的粘度技术指标测量仪器。具体用在生产过程中和应用现场对液体的粘度和温度、压力等技术指标的测量。
粘度值是有关液体生产和应用行业中现行通用的液体重要技术指标之一。但目前液体粘度的检测手段还比较落后，一般还是以使用玻璃毛细管式液体粘度计为主。它是靠观察液体在玻璃管子里流动的距离和时间来计算其粘度的。这种方法不仅测量时间长，而且操作和移动都很不方便，玻璃管子又容易破碎。因此这种方法只能在试验室中使用，不适宜生产现场的使用，更无法用于环境恶劣的场合。而人们真正关心的在生产或应用现场中的真实粘度指标，又往往与试验室结果有着很大的差别，这主要是因为两者检测环境不同造成的。比如温度、压力、粉尘、震动等，这就造成了在试验室取得的测量结果很难与现场值相一致，更不要说作到实时检测了。同时这种测量方法也较难实现数字化和电子控制，严重阻碍了该行业的技术发展。
目前，国内外也有采用电机通过刻度盘、游丝和转轴等带动转子，使其在液体里旋转。转子在液体里受到的粘滞阻力就会平衡游丝的扭矩，游丝则会带动指针在刻度盘上扭转一个角度。扭转角度的大小与液体的粘滞阻力成正比，通过此方法即可测出液体的粘度值来。这种方法显然优于玻璃毛细管式粘度计，也可以实现电子化，在技术上前进了一大步。但其自身也还是有不少难以克服的弱点。比如测量范围较小，操作较繁琐，精度低，可靠性差，易损坏，也不便于现场使用。另外，该仪器结构也较复杂，在生产中机加工难度较大，这也就制约了该技术的应用与推广。
以上两种测试方法，是目前普遍采用的测试方法。但这两种测试方法都存在使用不便，对使用方法和环境要求较高的弱点，难以适应现代化生产与应用中对测量及时、准确、可靠、方便地使用要求。而且上述测试方法功能过于单一，不能同时监测影响粘度指标的主要环境因素。现在还没有一种能够可靠地同时测量液体粘度和温度、压力等技术指标，又可以方便用于现场检测的便利手段。为了保证生产和科研的质量，对生产过程实施及时有效的监测和控制，就成为各相关行业规范化生产和管理越来越迫切需要解决的实际问题。
本实用新型的目的在于提供了一种使用简便的，即可用于液体应用现场粘度的便携监测，又能用于试验室固定检测，还可以作为在线仪表用于生产过程中实现控制液体粘度的有效手段。它克服了上述测试方法的不足，并可同时准确、方便地测量液体的粘度和温度、压力指标。在自动测量时，可以依据所设定的温度、压力、时间实现粘度的自动测量。并能完成平均值计算、测量数据的检索和连接计算机实现生产自动控制或打印输出等功能，解决了液体的主要技术指标快捷可靠地测量与控制。
按照本实用新型的构思一种电子粘度计是由传感探头(14)或(15)或(16)、温度传感器(17)、压力传感器(18)、显示单元(2)、电池组(7)、充电/通讯接口(23)、电源开关(12)、水平指示器(11)、夹头固定座(4)和机壳(1)部分组成。
其特征在于扭矩传感器(8)通过传动轴(5)和传感探头连接器(13)与依不同粘度选择的传感探头(14)或(15)或(16)相连接，传感器(8)通过在液体中作旋转剪切运动产生出的扭矩信号转变成电流信号，经前置信号处理电路(19)和模数变换电路(20)转换成频率信号，此信号与设置/键盘电路(3)所预置的数据，一同经微处理机(21)依流变阻力与粘度相关关系计算得出液体的粘度数据，再通过显示单元(2)或通讯接口电路(9)连接计算机输出测量结果。
本实用新型的附图如下
图1是电子粘度计的外观正面示意图；图2是电子粘度计的内部结构图；图3是电子粘度计的三种传感探头主视图；图4是电子粘度计的原理方框图；图5是电子粘度计的电路原理图。
具体说明如下1．仪器外部结构(见图1)壳体(1)上端设有水平指示器(11)，所说水平指示器(11)下端装有液晶显示单元(2)和用于设置技术参数的小键盘(3)，在壳体(1)的下端设有夹头固定座(4)，在壳体(1)的左侧设有温度、压力传感器接口(10)和电源开关(12)，在壳体(1)的右侧设有充电/通讯接口(23)。
2．仪器内部结构(见图2)壳体(1)内部装有数据处理单元电路板(6)、电池组(7)、扭矩传感器(8)。所说扭矩传感器(8)下端通过传动轴(5)，可分别与不同粘度测量传感探头(14)、(15)、(16)的传感连接器(13)相连接。
3．传感器部分(见图3)由微型旋转扭矩传感器(8)通过传动轴(5)和传感连接器(13)，与依据粘度测量要求可选用的不同传感探头(14)或(15)或(16)组成。扭矩传感器(8)通过传感探头在液体中的旋转剪切运动，将感应到的液体粘滞阻力直接变换成与之成正比的电流信号，传送给数据处理单元(6)。
4．数据处理单元(见图5)由前置信号处理(19)、模拟-数字变换(20)、微处理机(21)、传感器控制(22)、及设置/键盘电路(3)和通讯接口(9)等电路组成。传感器(8)送来的扭矩模拟电流信号首先经U03、U04A及U05电路进行前置信号处理，将其变换成与液体粘滞阻力成正比的电压信号，送给微处理机(21)进行模数变换和数据处理，微处理机(21)依流变阻力与粘度相关关系计算得出液体的粘度数据。同时微处理机(21)通过由U06和U01电路组成的传感器控制电路(22)监测和控制传感器(8)的转速。
5．设置/键盘电路(3)可以根据液体的不同粘度测量要求，经微处理机(21)和由S03、S04组成的设置/键盘电路(3)设定传感器(8)的转速；同时选配相应传感探头的外观形状(见图3)，即可实现测量量程范围的改变。该电路还可以设置“自动”或“手动”测量方式，在“自动”测量时可以依已设定的测量条件如温度、压力、时间等自动完成粘度测量。另外该电路还可以操作控制该仪器的工作进程和数据输出方式。
6．显示单元及输出电路(见图4)显示单元(2)由驱动电路、液晶显示器组成。微处理机(21)将计算结果送给显示驱动电路，以驱动液晶显示器显示计算结果。同时也可通过接口电路(9)连接计算机将测量结果打印出来，或直接将监测数据送入生产控制中心，以实现液体生产的实时控制。在仪器电源不足时，可以通过充电/接口(23)与充电器连接进行充电。
7．通过夹头固定座(4)(见图1)可将该仪器固定在试验室中的专用机架上使用，或直接固定在生产过程的监测点或出料端，即可作为生产的在线仪表，把检测结果通过充电/接口(23)送到控制中心完成液体生产的闭环控制。
8．液体温度和压力的测量(见图4)只需将温度或压力传感器插入被测液体中，经R11变换成电压信号通过U04B前置处理，将传感器测得到的信号传给微处理机电路(21)进行模数变换和数据处理得出的温度及压力值，并依设置/键盘电路(3)设定值的控制，自动完成粘度数据的采集。
采用旋转扭矩传感器方式是实现液体粘度测量的较好手段，特别是对非牛顿流体的测量。它利用液体的流变学原理，通过扭矩传感器的探头在液体中做旋转剪切运动可以准确地反映出液体的粘滞阻力。这种测试方式不仅能够准确地反映出液体的流变特性，而具有极高的测量敏感性，又能确保极佳的测量相关性。此方法使用简便、可靠、直观，即可用于现场手持操作，也可用于试验室固定检测，还可以作为工业生产中的在线仪表使用。其优势是显而易见的，也是传统的玻璃毛细管式和旋转式液体粘度计无可比拟的。
本实用新型的优点在于1．可同时测量液体的粘度和温度、压力等指标；2．可以实现定温、定压、定时自动测量；3．测量动态范围宽，精度高，没有人为误差；4．可进行测量值的平均值计算；5．使用快捷、方便、直观，测试仅需5秒；6．功耗低，使用寿命长；7．工业结构设计，可靠性高，小巧，方便携带和固定使用；8．记录数据量大和随意查阅测量记录；9．连接计算机打印输出测量结果，或做在线测试与控制；10．适于大规模工业化生产，造价低。
通过中国计量院科技情报所的科技文献查新和专利局的专利检索，证明该项技术是属于国际先进技术。
权利要求1．一种电子粘度计是由传感探头(14)或(15)或(16)、温度传感器(17)、压力传感器(18)、显示单元(2)、电池组(7)、充电/通讯接口(23)、电源开关(12)、水平指示器(11)、夹头固定座(4)和机壳(1)部分组成；其特征在于扭矩传感器(8)通过传动轴(5)和传感探头连接器(13)与依不同粘度选择的传感探头(14)或(15)或(16)相连接，传感器(8)通过在液体中作旋转剪切运动产生出的扭矩信号转变成电流信号，经前置信号处理电路(19)和模数变换电路(20)转换成频率信号，此信号与设置/键盘电路(3)所预置的数据，一同经微处理机(21)依流变阻力与粘度相关关系计算得出液体的粘度数据，再通过显示单元(2)或通讯接口电路(9)连接计算机输出测量结果。
2．根据权利要求1所述的电子粘度计，其特征是微处理机(21)依设置/键盘电路(3)设定的传感器(8)转速，通过转速控制电路(22)控制和稳定传感器(8)的转速。
3．根据权利要求1所述的电子粘度计，其特征是温度传感器(17)、压力传感器(18)感应的模拟信号通过前置信号处理电路(19)和模数变换电路(20)转换成数字信号，经微处理机(21)处理得出的温度及压力值，并依设置/键盘电路(3)设定值的控制，自动完成粘度数据的采集。
4．根据权利要求1所述的电子粘度计，其特征是依据不同粘度测量要求选配相应的传感探头(14)、(15)、(16)之一，和设置/键盘电路(3)设定的传感器(8)转速，改变测试的量程范围。
5．根据权利要求1所述的电子粘度计，其特征是微处理机(21)经过通讯接口电路(9)连接外部计算机输出数据。
专利摘要电子粘度计是一种便携式智能的液体粘度测量仪器。它是利用专用旋转扭矩传感器的旋转剪切运动和微处理机技术,测量出传感器转速和液体的流变粘滞阻力矩。经过信号处理电路将流变粘滞阻力矩变成微处理机能够处理的数据,即可通过微处理机计算出液体的粘度指标。该仪器在测量粘度的同时还能监测和记录温度、压力的变化,保证粘度测量的可靠。该仪器即可用于各种有关液体生产或应用过程中的现场监测,也可用于试验室中对液体的粘度、温度、压力等技术指标的测量,为实现生产过程的自动控制提供了检测数据基础。
文档编号G01N11/00GK2458618SQ0025373
公开日2001年11月7日 申请日期2000年10月9日 优先权日2000年10月9日
发明者刘国强 申请人:刘国强