专利名称：高温高压振动丝粘度密度仪的振动丝传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高温高压振动丝粘度密度仪的振动丝传感器，属于振动丝粘度密度仪的改进技术。
背景技术：
长期以来，用金属丝的振动和扭曲来测量流体的密度和粘度的方法一直引起人们的很大兴趣，这主要是由于这一类的仪器不需要流体的整体运动，同时由于流体的粘性阻尼产生的热量比较小，而且把对粘度、密度的测量转换为对质量、长度、时间的测量，而这些参数又比较容易测量和测量精度相对较高，振动丝粘度密度仪就是其中的一种，国外现有的振动丝粘度密度仪其结构主要有，振动丝是由乌丝构成，其上端由两根不锈钢组成的夹具固定，下端悬一铝锤，在振动丝的周围由磁体和磁靴形成一均匀磁场，振动元件和磁体、磁靴一起放入圆形截面的高压不锈钢容器中，整个高压容器又放入油浴恒温槽中，为防止电动机搅拌时对振动系统产生影响，采用空气鼓泡的方式使油浴上下的温度保持均衡，系统的压力由螺杆油泵产生。它的工作原理是把这种一端固定另一端悬一重锤的金属丝作为振动元件，为使振子产生振动，在金属丝的两端通入一定频率的正弦电流，由于丝是处在均匀磁场中，根据电磁感应现象，通电导体在磁场中受到力的作用而产生运动，由于通入的是正弦电流，因此丝将在磁场中进行谐和扰力下的振动，丝在磁场中的运动又要产生感应电压，丝运动速度的大小可以通过产生感应电压的大小来度量。由于整个振动系统是放在流体中的，流体随温度和压力变化而引起的密度的变化，会使重锤上受到的浮力发生变化，从而导致作用在振动丝上的张力发生变化，因此，改变了振动系统的共振频率，流体粘度的变化会改变共振曲线的半峰宽，通过测定丝在液体中振动的共振曲线，由共振频率和半峰宽频率这两个特性参数即可计算液体的密度和粘度。
这种结构的缺点是，一方面把磁体安装在容器的内部，浸泡在待测液体溶液中，增加了测量时液体交叉污染的程度。同时在实验进行过程中，经常有磁体碎屑吸附到振动丝上，影响了测量的精度，严重时可以导致测量无法进行。另一方面它没有振动丝的方向调节装置，不能调节振动丝与磁场之间的相对位置。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种高温高压振动丝粘度密度仪的振动丝传感器，该振动丝传感器减少了测量时液体交叉污染的程度，提高了容器的化学适应性，可以测定高温高压液体的粘度和密度，测量精度高，测量密度时的重复性为±1.0kg·m-3，测量误差小于±0.2％。测量粘度时的重复性为0.008mPa·S，测量误差±2.0％以内。
为达到上述目的，本实用新型是通过下述方案实现的，由振动丝、及其上下夹具和重锤组成振动系统，它通过支撑板固定在高压容器内，它们一起构成高温高压粘度密度仪所用的振动丝传感器。其特征在于，传感器的高压容器外壳的形状为扁圆形，贴靠容器的外面设置了一对与容器外形相配的永磁体，振动丝的重锤为钛材圆柱体，在高压容器的密封法兰上设置了调节振动丝与磁场相对位置的方向旋转调节装置。
本实用新型的优点在于，由于传感器的高压容器外壳的形状为扁圆形，这种形状保证了容器内部足够大的空间的情况下，可最高限度地降低永磁体两磁极之间的距离，增加振动丝所在位置的磁场强度。另一方面这种外形保证了振动丝处在均匀的磁场环境中，磁体安装在高压容器的外部，方便了磁场与振动丝之间的相对位置的调节，它不再和待测液体接触，减少了测量时液体交叉污染的程度。同时采用了耐高温Sm-Co合金磁体，便于测量更高温度液体粘度、密度。振动丝所用的重锤为钛圆柱，提高了容器的化学适应性。所设的振动丝方向调节装置，可通过调节杆，在压力容器已装配密封的情况下，方便地调节振动丝与磁场之间的相对位置，大大减少了实验工作量。
图1是本实用新型的结构示意图。
图1中，1为高压容器，2为重锤，3为下夹具，4为振动丝，5为上夹具，6为支撑板，7为方向调节器，8为密封填料，9为压盖，10为热电偶温度计。
实施方式本实用新型的一个实施例是，高压容器1由0Cr18Ni 12Mo 2T不锈钢制成，其壁厚为7mm，内部横向长度25mm，纵向长度70mm，整个筒体的高度为300mm；振动丝材质为乌、直径120μm，长度为80mm；材质为钛材，质量为114.86g的圆柱型钛锤作重锤；振动系统通过支撑板由螺钉固定在高压容器的内部，上夹具还是驱动电流和诱导信号的电路的一端，一根直径为10μm的Cr线连接到锤体下端，作为电流回路的另一根引出导线；通过选择特殊的导线，避免了导线的弹性对锤体静止位置和振动丝上张力的改变，以免给测量带来不必要的误差。
磁场是由牌号为CyROS 28H的Sm-Co合金永磁体提供，当两磁极之间的距离为40mm时，产生一个0.28T的磁场，测量温度可高达300℃。
进行粘度、密度的测量时，首先测定振动系统在真空中的共振曲线，将传感器的法兰、所有进出口管线以及信号线进出口密封好。同时打开恒温箱的温度控制装置、调节系统温度，在真空条件下测定振动丝的共振曲线。然后进行振动系统在标准流体中的共振曲线的测试，由上述两共振曲线的特性参数确定出粘度密度计算方程中的仪器参数，最后进行待测液体的共振曲线的测定，通过工作方程计算出待测液体的粘度η和密度ρ。
权利要求1.一种高温高压振动丝粘度密度仪的振动丝传感器，该传感器由振动丝、及其上下夹具和重锤组成振动系统，振动系统通过支撑板固定在高压容器内，构成高温高压粘度密度仪所用的振动丝传感器，其特征在于传感器的高压容器外壳的形状为扁圆形，贴靠容器的外面设置了一对与容器外形相配的永磁体，振动丝的重锤为钛材圆柱体，在高压容器的密封法兰上设置了调节振动丝与磁场相对位置的方向旋转调节装置。
专利摘要本实用新型公开了一种高温高压振动丝粘度密度仪的振动丝传感器，属于振动丝粘度密度仪的改进技术。该传感器由振动丝、及其上、下夹具和重锤组成振动系统，振动系统固定在高压容器内，构成高温高压粘度密度仪所用的振动丝传感器其特征在于，传感器的高压容器外壳的形状为扁圆形，贴靠容器的外面设置了一对与容器外形相配的永磁体，振动丝的重锤为钛材圆柱体，在高压容器的密封法兰上设置了调节振动丝与磁场相对位置的方向旋转调节装置。本实用新型的优点在于可减少了测量时液体交叉污染的程度，提高了容器的化学适应性，测量密度的误差小于±0.2％，测量粘度的误差小于±2.0％。
文档编号G01N9/00GK2593185SQ03200398
公开日2003年12月17日 申请日期2003年1月14日 优先权日2003年1月14日
发明者杨长生, 马沛生, 夏淑倩 申请人:天津大学