一种液体粘度系数测量装置的制作方法

本发明涉及液体力学参数测量领域，具体涉及一种液体粘度系数测量装置。

背景技术：

粘度是指液体对流动所表现的阻力，这种阻力由液体内部分子间的内摩擦产生。传统粘度的测定方法为用毛细管粘度计测量液体在毛细管中的流出时间、落球粘度计测量固定球在液体中的下降速率、旋转粘度计测定液体与同心轴圆柱体相对转动阻力等方法。传统粘度测量方法的灵敏度低。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明提供了一种液体粘度系数测量装置，该液体粘度系数测量装置包括压电基底、第一反射栅、第二反射栅、第一叉指换能器、第二叉指换能器、探测部，第一反射栅、第二反射栅、第一叉指换能器、第二叉指换能器置于压电基底上，第一叉指换能器和第二叉指换能器置于第一反射栅和第二反射栅之间，探测部置于第一叉指换能器和第二叉指换能器之间、探测部嵌于压电基底的表层，探测部为平行排列的压电材料条；使用时，当待测液体置于探测部内时，压电基底中声表面波的共振频率发生变化，通过探测该共振频率的变化实现液体粘度系数测量。

更进一步地，压电材料条的方向沿第一叉指换能器和第二叉指换能器连线方向。

更进一步地，压电材料条的宽度小于声表面波共振波长的十分之一，相邻压电材料条之间设有空隙，空隙的宽度小于声表面波的共振波长。

更进一步地，在探测部的下面还设有悬空部。

更进一步地，悬空部的深度大于声表面波共振波长的两倍。

更进一步地，悬空部的宽度等于压电材料条的宽度。

本发明的有益效果：本发明提供了一种液体粘度系数测量装置，在第一叉指换能器和第二叉指换能器之间设置探测部，探测部为平行排列的压电材料条。在应用时，首先测量探测部内为空气时候压电基底的共振频率；然后测量探测部内为待测液体时候压电基底的共振频率。通过两共振频率的差值实现液体粘度系数的测量。本发明中，声表面波被限制、并通过压电材料条，压电材料条具有更多的比表面积、并且和待测液体具有更多的接触和更强的作用，所以待测液体对压电基底中声表面波的共振频率改变更多，所以本发明具有更高的灵敏度，在液体粘度系数测量领域具有良好的应用前景。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是液体粘度系数测量装置的示意图。

图2是液体粘度系数测量装置中探测部的示意图。

图3是又一种液体粘度系数测量装置的示意图。

图中：1、压电基底；2、第一反射栅；3、第二反射栅；4、第一叉指换能器；5、第二叉指换能器；6、探测部；7、压电材料条；8、空隙；9、悬空部。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1

本发明提供了一种液体粘度系数测量装置，如图1所示，该测量装置包括压电基底1、第一反射栅2、第二反射栅3、第一叉指换能器4、第二叉指换能器5、探测部6。第一反射栅2、第二反射栅3、第一叉指换能器4、第二叉指换能器5置于压电基底1上。压电基底1的材料为钽酸锂、铌酸锂或石英。第一叉指换能器4和第二叉指换能器5置于第一反射栅2和第二反射栅3之间。探测部6置于第一叉指换能器4和第二叉指换能器5之间、探测部6嵌于压电基底1的表层，探测部6为平行排列的压电材料条8。如图2所示，关于探测部6的结构，相当于在压电基底1上具有凹槽，凹槽内设有压电材料条7。

应用时，在第一叉指换能器4上施加射频信号，该射频信号在压电基底1上激发沿图1水平方向传播的声表面波，声表面波传播到第一反射栅2和第二反射栅3，第一反射栅2和第二反射栅3反射声表面波，并在第一反射栅2和第二反射栅3之间形成驻波。第二叉指换能器5接收声表面波，从接收到的声表面波确定压电基底1中声表面波的共振频率。在探测液体的粘度系数时，首先测量探测部6内为空气时候压电基底1的共振频率；然后测量探测部6内为待测液体时候压电基底1的共振频率。通过两共振频率的差值实现液体粘度系数的测量。

本发明中，声表面波被限制、并通过压电材料条7，压电材料条7形成线形波导，待测液体改变压电材料条7中声表面波的传播特性。因为，压电材料条7具有更多的比表面积、并且和待测液体具有更多的接触和更强的作用，所以待测液体对压电基底1中声表面波的共振频率改变更多，所以本发明具有更高的灵敏度，在液体粘度系数测量领域具有良好的应用前景。

此外，本发明也可以用来测量空气外的其他气体的粘度系数。此时，首先测量探测部6内为空气时，压电基底1的共振频率；然后测量探测部6内为待测气体时，压电基底1的共振频率。通过两共振频率的差值实现其他气体粘度系数的测量。该测量方法与测量液体粘度系数的方法相同。

优选地，压电材料条7的材料与压电基底1的材料相同。这样一来，在压电材料条7的两端，声波损耗较小，降低了声波的损耗，降低了频率信号的半峰宽，提高了探测灵敏度。

更进一步地，压电材料条7的方向沿第一叉指换能器4和第二叉指换能器5连线方向。也就是说，压电材料条7的方向为图1中的水平方向。这样一来，降低了探测部6对压电基底1内声波的反射，增强了压电材料条7与压电基底1内声波的耦合，以便于更多的声表面波能量被耦合进入探测部6内，增强了液体与探测部6内声表面波的作用，提高了探测灵敏度。

更进一步地，压电材料条7的宽度小于声表面波共振波长的十分之一，相邻压电材料条7之间设有空隙8，空隙8的宽度小于声表面波的共振波长。压电材料条7的宽度小于声表面波共振波长的十分之一，以便于更多声表面波聚集在压电材料条7的表面，如此一来，待测液体才能与压电材料条7具有更强的相互作用，提高探测灵敏度。另外，空隙8的宽度小于声表面波的共振波长，也就是说空隙8不能太大，如果太大将有很多的液体没有参与到与压电材料条7中声表面波的耦合，降低了液体与压电材料条7中声表面波的耦合，降低了探测灵敏度。

更进一步地，探测部6分为两部分，两部分间具有隔板，待测液体不能穿过隔板。两部分的平分线沿第一叉指换能器4和第二叉指换能器5的连线方向，也就是沿图1中的水平方向。测量待测液体的粘度系数时，探测部6的一部分内为空气，探测部6的另一部分内为待测液体，通过第二叉指换能器5测量压电基底1的共振频率，此时探测信号中将有两个共振频率，两共振频率之间的差值对应于待测液体的粘度系数与空气粘度系数的差值，通过测量两共振频率之间的差值确定待测液体的粘度系数。

实施例2

在实施例1的基础上，如图3所示，在探测部的下面还设有悬空部9。如此一来，在压电材料条7的下面为悬空的，压电材料条7附近具有更多的待测液体，加强了待测液体对压电材料条7中声表面波的影响，提高了探测灵敏度。

更进一步地，悬空部9的深度大于声表面波共振波长的两倍。一般来说，声表面波的能量主要集中在距离压电基底1表面1-2个波长内。所以，将悬空部9的深度设置为大于声表面波共振波长的两倍，即可阻挡大部分声表面波，提高了声表面波在压电基底1与压电材料条7之间的耦合，提高了探测灵敏度。

更进一步地，悬空部9的宽度等于压电材料条7的宽度。如此一来，避免了探测部6在结构上又产生一个奇点，将探测信号复杂化。因为一种长度对于一个或一组共振波长，如果悬空部9的宽度与压电材料条7的宽度不同，探测信号中将出现一个或一种共振波长，如此一来，探测信号被复杂化。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。