单，而且装置稳定性和可靠 性也得到提高。
[0085] 实施例二
[0086] 采用实施例一的流体粘度检测装置的基于纳米线垂直阵列的流体粘度检测方法， 包括：
[0087] S1、将采用磁性纳米线阵列制成的微芯片1浸没在待测流体2中；
[0088] S2、将检测探头放置在待测流体2的上方且使得检测探头位于微芯片1的正上方， 调整升降平台4,调整检测探头与包含磁性纳米线阵列12的微芯片1之间的距离后，对检测 探头的激励线圈施加交变信号，使得检测探头和微芯片1之间形成互感耦合；
[0089] S3、采用检测探头检测微芯片1的实时振动信号并发送到检测处理电路；
[0090] S4、采用检测处理电路对微芯片1的实时振动信号进行处理后，获得微芯片1的振 动幅度与输入交变信号的频率之间的振动变化关系曲线；
[0091] S5、获取振动变化关系曲线的极值处的频率作为微芯片1在待测流体2中的谐振 频率；
[0092] S6、计算微芯片1在空气中与待测流体2中的谐振频率之差，进而计算获得待测流 体2的粘度，具体为：
[0093] 计算微芯片1在空气中与待测流体2中的谐振频率之差，进而根据下式计算获得 待测流体2的粘度： (InpdAf)1
[0094] T] =^- 冗f〇P!
[0095] 上式中，n表示待测流体的粘度，P表示微芯片1所采用材料的密度，Pi表示待 测流体2的密度，d表示微芯片1的厚度，Af表示微芯片1在空气中与待测流体2中的谐 振频率之差，f。表示微芯片1在空气中的谐振频率。
[0096] 微芯片1在空气中的谐振频率f。是通过以下步骤测量获得的：
[0097] S01、将采用磁性纳米线阵列制成的微芯片1裸露在空气中；
[0098] S02、将检测探头放置在微芯片1的正上方后，对检测探头的激励线圈施加交变信 号，使得检测探头和微芯片1之间形成互感耦合；
[0099] S03、采用检测探头检测微芯片1的实时振动信号并发送到检测处理电路；
[0100] S04、采用检测处理电路对微芯片1的实时振动信号进行处理后，获得微芯片1的 振动幅度与输入交变信号的频率之间的振动变化关系曲线；
[0101] S05、获取振动变化关系曲线的极值处的频率作为微芯片1在空气中的谐振频率。
[0102] 本方法只要预先测得微芯片1在空气中的谐振频率f。后，即可通过执行步骤S1~ S6测量获得任意待测流体2的粘度。
[0103] 采用本方法测量R-100、R-300、R-2350三种参考油所获得的振动变化关系曲线如 图5所示，事先测得所采用的微芯片1的谐振频率fQ= 74060Hz，因此可以结合图5的曲线 图分别获得微芯片1在三种参考油中的谐振频率分别为fR1QQ=70760Hz，fR3。。= 69820Hz， fR235。=68780Hz后，分别计算获得每种参考油的粘度。
[0104] 对流体粘度与磁性纳米线阵列12的共振频率的关系进行变形，可获得下式：
[0105]
[0106] 由此可知，npjP(Af)2之间成线性关系，结合上式以及图5的检测结果，分别对 nPi进行求解后再求解流体粘度n，可以获得图6所示的表格，根据三种参考油的np: 值绘制的曲线如图7所示，图7中表明，不同待测流体的npi之间也基本呈线性关系。
[0107] 以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟 悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些 等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1. 基于纳米线垂直阵列的流体粘度检测装置，其特征在于，包括人机交互装置、检测处 理电路、包含激励线圈的检测探头W及采用磁性纳米线阵列制成的微忍片，所述检测探头 依次与检测处理电路和人机交互装置连接，所述微忍片用于放入待测流体中，所述检测探 头用于在待测流体的正上方为微忍片提供交变磁场并检测微忍片的实时振动信号。2. 根据权利要求1所述的基于纳米线垂直阵列的流体粘度检测装置，其特征在于，所 述微忍片是通过模板电化学沉积法或溶液凝胶法，在第一基底上制备竖直的磁性纳米线阵 列所制成的。3. 根据权利要求1所述的基于纳米线垂直阵列的流体粘度检测装置，其特征在于，所 述磁性纳米线阵列的密度为7-10g/cm3,直径为10-200nm，高度为50-1000nm。4. 根据权利要求1所述的基于纳米线垂直阵列的流体粘度检测装置，其特征在于，所 述激励线圈为带有引线的螺旋状的线圈。5. 根据权利要求4所述的基于纳米线垂直阵列的流体粘度检测装置，其特征在于，所 述激励线圈是采用MEMS工艺在第二基底上制作导电的螺旋线，并将螺旋线两端跳线引出 所制成的。6. 根据权利要求1所述的基于纳米线垂直阵列的流体粘度检测装置，其特征在于，所 述检测处理电路包括锁相放大器和微处理器，所述检测探头的一端通过微处理器与人机交 互装置连接，所述检测探头的另一端与锁相放大器的信号输入端连接。7. 根据权利要求1所述的基于纳米线垂直阵列的流体粘度检测装置，其特征在于，所 述人机交互装置包括L邸触摸显示屏、开关、按钮和旋钮。8. 采用权利要求1所述的流体粘度检测装置的基于纳米线垂直阵列的流体粘度检测 方法，其特征在于，包括： 51、 将采用磁性纳米线阵列制成的微忍片浸没在待测流体中； 52、 将检测探头放置在待测流体的上方且使得检测探头位于微忍片的正上方后，对检 测探头的激励线圈施加交变信号，使得检测探头和微忍片之间形成互感禪合； 53、 采用检测探头检测微忍片的实时振动信号并发送到检测处理电路； 54、 采用检测处理电路对微忍片的实时振动信号进行处理后，获得微忍片的振动幅度 与输入交变信号的频率之间的振动变化关系曲线； 55、 获取振动变化关系曲线的极值处的频率作为微忍片在待测流体中的谐振频率； 56、 计算微忍片在空气中与待测流体中的谐振频率之差，进而计算获得待测流体的粘 度。9. 根据权利要求8所述的基于纳米线垂直阵列的流体粘度检测方法，其特征在于，所 述步骤S1之前还包括W下步骤： 501、 将采用磁性纳米线阵列制成的微忍片裸露在空气中； 502、 将检测探头放置在微忍片的正上方后，对检测探头的激励线圈施加交变信号，使 得检测探头和微忍片之间形成互感禪合； 503、 采用检测探头检测微忍片的实时振动信号并发送到检测处理电路； 504、 采用检测处理电路对微忍片的实时振动信号进行处理后，获得微忍片的振动幅度 与输入交变信号的频率之间的振动变化关系曲线； 505、 获取振动变化关系曲线的极值处的频率作为微忍片在空气中的谐振频率。10.根据权利要求9所述的基于纳米线垂直阵列的流体粘度检测方法，其特征在于，所 述步骤S6,其具体为： 计算微忍片在空气中与待测流体中的谐振频率之差，进而根据下式计算获得待测流体 的粘度：上式中，n表示待测流体的粘度，P表示微忍片所采用材料的密度，Pi表示待测流体 的密度，d表示微忍片的厚度，Af表示微忍片在空气中与待测流体中的谐振频率之差，f。 表示微忍片在空气中的谐振频率。
【专利摘要】本发明公开了一种基于纳米线垂直阵列的流体粘度检测装置及检测方法，该检测装置包括人机交互装置、检测处理电路、包含激励线圈的检测探头以及采用磁性纳米线阵列制成的微芯片，检测探头依次与检测处理电路和人机交互装置连接，微芯片用于放入待测流体中，检测探头用于在待测流体的正上方为微芯片提供交变磁场并检测微芯片的实时振动信号。本发明结构紧凑、体积小，便于移动，只需要少量样品即可进行粘度检测，稳定性和可靠性高，而且采用磁性纳米线阵列，极大地提高了灵敏度和响应速度，也无需额外考虑流体导电性的影响，可广泛应用于流体粘度测量领域中。
【IPC分类】G01N11/00
【公开号】CN105004633
【申请号】CN201510359401
【发明人】吴佩萱, 房飞宇, 张克维, 陈新, 王晗, 陈新度, 刘强
【申请人】广东工业大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年6月24日