一种基于激光落球法测量液体粘滞系数的测量装置的制作方法

本实用新型涉及一种基于激光落球法测量液体粘滞系数的测量装置。

背景技术：

目前传统的物理实验落球法测量液体粘滞系数仅仅通过实验者的秒表计时来实现，实验时很难精确的测量出测量球的下落时间；若测量球下落时偏离中心较远，甚至靠近容器壁，测量球的下落时间会明显变长，导致粘滞系数的计算结果偏大；测量球的下落落点位置决定了小球穿过激光光束的实际距离，越偏离中心，所记录的时间会越小，导致数据越不准确；由于测试小球为纯金属小球，进行实验前后对温度的影响比较大，导致实验出现误差。

技术实现要素：

针对上述所述，本实用新型提供一种基于激光落球法测量液体粘滞系数的测量装置，以解决上述现有技术中存在的至少一个问题。

根据本实用新型一方面，提供一种基于激光落球法测量液体粘滞系数的测量装置，包括测试装置、信号收发处理装置和数据处理终端；所述测试装置包括钢架台、加热量筒、电磁铁、测试球，钢架台为框架式结构，电磁铁连接在钢架台的顶部框架上，测试球可吸附在电磁铁上，且位于加热量筒的中心线上，下表面浸没在加热量筒内的待测液中，钢架台下方设有可放置加热量筒的测试区，信号收发处理装置设置在钢架台上，数据处理终端与信号收发处理装置电性连接；所述信号收发处理装置包括带有定时功能的微控器、可发射激光束穿过加热量筒并感应光电信号的第一信号发生组件和第二信号发生组件，第一信号发生组件和第二信号发生组件均可固定在钢架台同一水平面上，且第一信号发生组件与第二信号发生组件内的激光束垂直相交于加热量筒的中心线上，第一信号发生组件、第二信号发生组件均与微控器电性连接；所述测试球包括多个遮光部和多个透光部，透光部与遮光部间隔式设置；测量时，电磁铁失电，测试球下落，沿加热量筒的中心线运动，穿过第一信号发生组件与第二信号发生组件内的激光束，激光束穿过透光部与被遮光部遮挡的时间被微控器记录并处理后传输到数据处理终端。

优选的，所述钢架台包括第一固定框、第二固定框、可使第一信号发生组件和第二发生组件固定在同一水平面的水平定位框、台面，第一固定框和第二固定框均固定在台面上，第一固定框包括第一横杆和连接在第一横杆两端的第一支脚，第二固定框包括第二横杆和连接在第二横杆两端的第二支脚，第一横杆与第二横杆连接，且相互垂直，电磁铁固定在连接处下方，第一信号发生组件固定在第一支脚上，第二信号发生组件固定在第二支脚上，水平定位框拆卸式连接在第一支脚和第二支脚上。

优选的，所述第一支脚和第二支脚均为伸缩杆。

优选的，所述第一信号发生组件包括第一激光发射器、可接收第一激光发射器激光束的第一光敏传感器，第一激光发射器固定在任意一个第一支脚上，第一光敏传感器固定在另一个第一支脚上，第一光敏传感器与微控器的输入端连接。

优选的，所述第二信号发生组件包括第二激光发射器、可接收第二激光发射器激光束的第二光敏传感器，第二激光发射器固定在任意一个第二支脚上，第二光敏传感器固定在另一个第二支脚上，第二光敏传感器与微控器输入端连接，数据处理终端与微控器输出端连接。

优选的，所述数据处理终端为电脑。

优选的，所述遮光部设有3个，所述透光部设有2个。

优选的，所述遮光部的材料可采用金属氧化物或合金。

优选的，所述透光部的材料可采用透明树脂或光敏树脂。

优选的，所述加热量筒的材料可采用玻璃或亚克力材质。

本实用新型的有益效果是：本装置中两对激光发射器是在同一水平面上垂直方向放置的，记录的数据是测量球同一位置的速度数据，可交叉比对两个光敏传感器得到的时间值(如规定两组激光发射接受器返回到电脑端的数值间不得超过10％,否则算作数据失真)，来确定记录的数据是否失真，确保数据更为精准；而且采用的测量球可以减少对实验中加热量筒内液体温度的影响。

附图说明

图1为本实用新型立体结构示意图；

图2为本实用新型技术实现俯视图；

图3为测试球的平面结构示意图；

图4为伸缩杆的一种结构示意图；

图中，1、钢架台，2、加热量筒，3、电磁铁，4、测试球，5、微控器，6、电脑，7、第一激光发射器，8、第一光敏传感器，9、第二激光发射器，10、第二光敏传感器，11、遮光部，12、透光部；13、第二支脚，14、第二横杆，15、台面，16、水平定位框，17、第一支脚，18、第一横杆。

具体实施方式

下面根据附图和一些实施例对本实用新型作进一步说明。

图1-3中，一种基于激光落球法测量液体粘滞系数的测量装置，包括测试装置、信号收发处理装置和数据处理终端；所述测试装置包括钢架台1、加热量筒2、电磁铁3、测试球4，钢架台1为框架式结构，电磁铁3焊接在钢架台1的顶部框架上，测试球4可吸附在电磁铁3上，且位于加热量筒2的中心线上，下表面浸没在加热量筒2内的待测液中，钢架台1下方设有可放置加热量筒2的测试区，信号收发处理装置设置在钢架台1上，数据处理终端与信号收发处理装置电性连接；所述信号收发处理装置包括带有定时功能的微控器5、可发射激光束穿过加热量筒2并感应光电信号的第一信号发生组件和第二信号发生组件，第一信号发生组件和第二信号发生组件均可拆卸式固定在钢架台1同一水平面上，且第一信号发生组件与第二信号发生组件内的激光束垂直相交于加热量筒2的中心线上，第一信号发生组件、第二信号发生组件均与微控器5电性连接；所述测试球4包括多个遮光部11和多个透光部12，透光部12与遮光部11间隔式设置。

在本实施例中，所述钢架台包括第一固定框、第二固定框、可使第一信号发生组件和第二发生组件固定在同一水平面的水平定位框16、台面15，第一固定框和第二固定框均固定在台面15上，第一固定框包括第一横杆18和连接在第一横杆18两端的第一支脚17，第二固定框包括第二横杆14和连接在第二横杆14两端的第二支脚13，第一横杆18与第二横杆18通过螺钉连接，且相互垂直，电磁铁3固定在连接处下方，第一信号发生组件固定在第一支脚17上，第二信号发生组件固定在第二支脚13上，水平定位框16拆卸式连接在第一支脚17和第二支脚13上；所述第一支脚17和第二支脚13均为伸缩杆；设置水平定位框16的作用在于可以对第一信号发生组件和第二信号发生组件进行定位；伸缩杆的结构如图4所示，为现有技术中常用的伸缩杆，通过插销固定位置，此外，现有的伸缩杆结构同样适用于本实用新型的伸缩杆。

在本实施例中，所述第一信号发生组件包括第一激光发射器7、可接收第一激光发射器7激光束的第一光敏传感器8，第一激光发射器7固定在任意一个第一支脚17上，第一光敏传感器8固定在另一个第一支脚17上，第一光敏传感器8与微控器5的输入端连接。

在本实施例中，所述第二信号发生组件包括第二激光发射器9、可接收第二激光发射器9激光束的第二光敏传感器10，第二激光发射器9固定在任意一个第二支脚13上，第二光敏传感器10固定在另一个第二支脚13上，第二光敏传感器10与微控器5输入端连接，数据处理终端与微控器5输出端连接。

在本实施例中，所述数据处理终端为电脑6，记录由微控器5发送的数据，并处理数据得到小球下落过程中处于匀速状态的速度。

在本实施例中，所述遮光部11设有3个，所述透光部12设有2个；所述遮光部11的材料可采用金属氧化物、金属碳化物或合金等；所述透光部12的材料可采用透明树脂或光敏树脂等；所述加热量筒2的材料可采用玻璃或亚克力材质。

在本实施例中，所述微控器5可为stm32单片机或可编程的at89c2051单片机等；所述第一激光发射器7、第二激光发射器9均采用高功率(50mw～3000mw)蓝光激光发射器。

本实施例在具体实施时：当电磁铁3失电时，测试球4垂直下落，其底部经过水平激光光束时，测试球4的不透光部12分将会阻挡第一激光发射器7与第一光敏传感器8、第二激光发射器9与第二光敏传感器10的连接，其透光部12分将会保持第一激光发射器7与第一光敏传感器8、第二激光发射器9与第二光敏传感器10的连接；微控器5将光敏传感器与激光光束的联通状态和非联通状态的时间记录并发送到电脑6端；测试完毕后，同步调整第一激光发射器7、第二激光发射器9、第一光敏传感器8、第二光敏传感器10的位置，使其最接近于小球保持匀速运动状态时的位置，并多次进行实验。

值得说明的是：在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；对本实用新型描述的电路均为本领域常用的电路，其他相关部件均为现有常用的元器件，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型专利不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型专利的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型专利。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型专利的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型专利内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。