专利名称：数显式流体粘度计的制作方法
技术领域：
本实用新型设计一种由测量机构和信号处理系统组成的用于测量流体粘度并实现数字显示的数显式流体粘度计。
在化工生产、化学实验及其他许多科研和生产过程中经常要测量流体的粘度。目前，测量流体粘度的方法比较多，比较古老的方式是由滴定法检测单位时间内流体的滴注数，根据换算得出其粘度值，如上海产的“余4粘度计”等，这种方法结构比较简单，使用方便，仪器本身成本比较低，但其测量精确度差，往往不能满足科学研究的需要。一些较先进的粘度计也被普遍使用，如上海、浙江等地产的NAX-1型旋转式粘度计等，但这些粘度计的测量精度仍然比较差，使用起来也不太方便，仪器本身的造价较高，尤其在电子计算机技术普遍使用的今天，现有的粘度计还不易与微机配套形成智能化程度高的测量仪器。
本实用新型的发明目的在于克服现有测量流体粘度的技术中存在的智能化程度低，测量精确度差等缺点，寻求设计一种采用角度传感技术和微机技术相结合的方式，形成一种集测量和显示于一体的智能化数显式流体粘度计。
为了实现上述发明目的，本实用新型的基本原理是根据牛顿定律形成的，用外力使被测流体旋转，其产生的旋转力矩作用于可以显示角度变化的物件上，再用角度传感器检测出其角度的变化并反映出电信号传送给信号处理电路进行处理，再经主机运算后在显示器上以粘度值显示出来。根据上述原理，本实用新型主要由测量机构和信号处理系统两大部分组成。在测量机构中，可变速转动的圆形外筒内制有带轴的锥形内筒，外筒和内筒中间形成环行空间存放被测流体，内筒轴顶端套制可与轴共转的动片及双向扭力弹簧，动片上开制等间隔角度的凹槽，与角度传感器配合测量动片的转动角度，并由传感器产生与角度变化相对应的电信号，传送给信号处理系统。信号处理系统主要由放大整形电路、倍频与辨向电路、主机显示电路组成。其作用是先将由角度传感器产生的电信号进行放大整形，输出标准的方波，再将方波四倍频，并辨别出动片的转动方向(顺时针或逆时针)。顺时针转动时输出的是有用脉冲，逆时针转动时输出的则是抖动带来的无用脉冲，应在计数中减去此脉冲数。经四倍频和辨向后的信号传送给主机显示电路。按设计定的程序进行处理后，由显示屏显示出所测流体的粘度。
本实用新型与现有测量流体粘度的技术相比具有整机原理可靠，使用操作方便，准确性好等优点，采用单片机处理测量信号，智能化程度高，精确度好，并采用数字式显示，直观性好。
图1为本实用新型之测量机构原理结构示意图。
图2为本实用新型之放大整形电路原理图。
图3为本实用新型之倍频及辨向电路原理图。
以下结合附图描述实施例测量机构由底座(1)、托盘(2)、外筒(3)、内筒(4)、外筒卡口(5)、动片(7)、内筒轴(8)、双向扭力弹簧(9)、齿轮箱(10)、支架(11)及角度传感器(12)等组成。外筒(3)可制成上、下两部分，经外筒卡口(5)嵌接成一体，其上部顶端与齿轮箱(10)内的齿轮齿合，以达到调速转动的目的，齿轮箱(10)内的齿轮由外用电动机带动并可调整六个转速档，外筒(3)的下部内装有被测流体(6)。外筒(3)内制有带内筒轴(8)的锥形内筒(4)，外筒(3)和内筒(4)中间形成环形空间，以便于测量粘度时存放被测流体(6)。内筒轴(8)的顶端套制可与其共转的动片(7)及双向扭力弹簧(9)，当内筒(4)被旋转的流体带动转运时，动片同向转动，动片(7)上开制等间隔角度的凹槽(13)，与角度传感器(12)配合测量动片的转动角度，角度传感器(12)根据动片(7)的转动变化而产生相对应的电信号并经电线传送给信号处理系统。动片(7)选用厚度为1mm的圆筒片，直径为5-8mm，上面每隔2°间隔开制一个凹槽，其宽度为1°-2°。角度传感器(12)可选用市售标准角度传感器，也可以用光敏管等自制，其效果均应能有效地根据动片的转动，准确地产生电脉冲信号，这些脉冲信号经过后续的电路四倍频后，可达到提高测量粘度的目的。
信号处理系统主要由放大整形电路(图2)、倍频及辨向电路(图3)、主机显示电路组成。主机显示电路采用现有的单片机与显示器即可。放大整形电路采用常规的电路连接结构，能完成对输入信号的放大并整形成为标准方波，电路中的电阻R1，R2，R5，R6，选用22K阻值，电阻R3和R4选取12K的阻值，集成电路IC1，IC2选取市售的LM393芯片即可。由角度传感器(12)产生的脉冲信号经INA和INB两端输入给放大整形电路后经电路放大并整形成为标准的方波信号再由OUTA和OUTB两端输入到后续的倍频及辨向电路的A、B对应端，经倍频及辨向电路进行处理后由A’B’两端输出，再经电缆与主机显示电路电连通。其主机根据输入信号按原定的软件程度进行处理和计算，并以粘度值由显示器显示出来，也可以由打印机打印出来。倍频及辨向电路的连接按常规电路结构电连通组成，其中电解电容C1与电阻R7，电解电容C2与电阻R9，电解电容C3与电阻R11，电解电容C4与电阻R13分别连接成微分电路，阻容常数RC＝0.06ms。二极管D1、D2、D3和D4分别与电阻R7、R9、R11和R13并联反接，以滤掉微分脉冲的负半周。电阻R7、R9、R11和R13的阻值均为60Ω，电阻R8、R10、R12和R14的阻值均为2.7K，电解电容器C1、C2、C3和C4的电容值均为1μF，耐压10V；二极管D1、D2、D3和D4选取2AP9型号即可。集成分门电路F1、F2、F3、F4、F5和F6均选取7404型分门芯片，集成电路IC3、IC4、IC5和IC6均选取7407型芯片。集成电路IC7和IC3选取74LS54型芯片即可。
本实用新型可直接用于测量牛顿流体的绝对粘度，塑性流体的塑性粘度、动切力、视粘度和静切力，假塑性流体的流动指数和稠度系数等。使用时，打开外筒卡口(5)，取下外筒(3)的下部并装于被测流体，然后关上外筒卡口(5)，使内筒(4)包括在被测流体中，调节齿轮箱的变速使上筒恒速转动，即可根据被测流体的基本特性和调控条件，控制主机工作并显示出其粘度数值。
权利要求1.一种由测量机构和信号处理系统组成的用于测量流体粘度的数显式流体粘度计，其特征在于可变速转动的圆形外筒内制有带轴的锥形内筒，外筒和内筒中间形成环形空间存放被测流体，内筒轴顶端套制可与轴共转的动片及双向扭力弹簧，动片上开制等间隔角度的凹槽，与角度传感器配合测量动片的转动角度，并由传感器产生与角度变化相对应的电信号传送给信号处理系统。
2.根据权利要求1所述的数显式流体粘度计，其特征在于外筒可制成上、下两部分，经外筒卡口嵌接成一体，其上部顶端与齿轮箱内的齿轮齿合，以达到调速转动。
3.根据权利要求1所述的数显式流体粘度计，其特征在于动片选用厚度为1mm的圆铜片，直径为5-8mm，上面每隔2°间隔开制一个凹槽，其宽度为1°-2°。
专利摘要本实用新型涉及一种由测量机构和信号处理系统组成的数显式流体粘度计,其测量机构由内、外筒构成被测流体的存放空间,外筒转动连带流体旋转,从而带动内筒转动,由与内筒共轴的动片反映出转动角度,角度传感器依该角度产生相应的电信号,经由放大整形、倍频及辨向、主机显示电路组成的信号处理系统运算和处理,再显示出粘度值,具有原理可靠、使用方便、精确度高的优点,可广泛用于测量各种牛顿流体的绝对粘度等领域。
文档编号G01N11/14GK2275242SQ9622711
公开日1998年2月25日 申请日期1996年1月13日 优先权日1996年1月13日
发明者李桂芬, 颜世科, 马少空 申请人:青岛大学