[發(fā)明專利]重力式毛細(xì)管粘度儀高精度自動計時方法無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 200810031425.3 | 申請日： | 2008-06-02 |
| 公開（公告）號： | CN101281111A | 公開（公告）日： | 2008-10-08 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 滕召勝;林海軍;楊圣潔;遲海;謝彩云;吳陽平;楊平濤;周文杰 | 申請（專利權(quán)）人： | 湖南大學(xué) |
| 主分類號： | G01N11/06 | 分類號： | G01N11/06;G04F13/02 |
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| 地址： | 410082湖*** | 國省代碼： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 重力 毛細(xì)管 粘度 高精度 自動 計時 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
重力式毛細(xì)管粘度儀高精度自動計時方法，本發(fā)明涉及一種自動計時方法，具體地說，涉及一種重力式毛細(xì)管粘度測試儀器的高精度自動計時方法，屬于光機(jī)電檢測與信號處理領(lǐng)域，也可用于其它領(lǐng)域的液位檢測。
技術(shù)背景
重力式毛細(xì)管粘度儀因原理簡單、測量精度高，廣泛應(yīng)用于化工、紡織、醫(yī)藥、國防等行業(yè)，它通過測量牛頓液體流經(jīng)粘度管的計時起點刻度線與計時終點刻度線之間的時間差，確定牛頓液體的粘度，因此，高精度計時是實現(xiàn)重力式毛細(xì)管粘度儀自動粘度測量的關(guān)鍵技術(shù)之一。
現(xiàn)有的重力式毛細(xì)管粘度儀計時方法有：(1)傳統(tǒng)的方法是通過人眼判斷被測液體的凹型液面流經(jīng)粘度管計時刻度線，并配合秒表完成，這種方法工作效率低且測量誤差大；(2)以光電開關(guān)或光纖傳感器為檢測部件，根據(jù)液位變化時檢測部件的輸出電壓不同，利用比較電路和波形整形電路，完成計時起點刻度線和計時終點刻度線的檢測，這種方法可以實現(xiàn)自動計時，但沒有考慮因不同被測液體液位改變而造成的檢測電壓的差異，也沒有考慮被測液體下降時產(chǎn)生的凹形液面對檢測精度的影響，因此必然會產(chǎn)生較大的檢測誤差；(3)以光電傳感器為檢測部件，根據(jù)液位變化時，因凹型液面存在而使得檢測部件的輸出電壓會產(chǎn)生一個峰值(最小值)，利用微控制器，采用峰值檢測方法，自動完成計時起點刻度線和計時終點刻度線的檢測，這種方法考慮了凹型液面對檢測精度的影響，但同時卻產(chǎn)生一個最大誤差為采樣間隔時間的計時誤差，考慮到硬件的限制而使得液位信息采樣率不能太高，因此這種方法也會存在較大的檢測誤差。
發(fā)明內(nèi)容
為克服已有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種重力式毛細(xì)管粘度儀高精度自動計時方法，該方法能夠準(zhǔn)確、實時完成重力式毛細(xì)管粘度儀自動計時，檢測精度高，誤差小。
參見附圖1，被測液體在粘度管中由于吸附作用和表面張力的作用，其表面呈近似球形凹面，當(dāng)被測液體的凹型液面沒有處在計時刻度線時，即凹型液面處在非計時刻度線區(qū)，其檢測到的液位電壓幾乎保持不變；當(dāng)被測液體的凹型液面下降到計時刻度線時，即凹型液面處在計時刻度線區(qū)，光電檢測部件紅外光發(fā)射部分發(fā)出的紅外光經(jīng)液面反射、折射，接收部分接收的紅外光大大衰減，其產(chǎn)生的液位檢測電壓隨之減小，經(jīng)信號調(diào)理、模數(shù)轉(zhuǎn)換得到的電壓信號較正常時發(fā)生改變。同時，凹型液面完全流過計時刻度線需要一定時間，因此液位檢測電壓不能突變，而是一個與液體下降速度有關(guān)的緩慢變化過程，該變化過程與被測液體的粘度密切相關(guān)，該變化過程對重力式毛細(xì)管粘度儀的檢測精度(即計時精度)產(chǎn)生極大的影響。
基于以上分析，本發(fā)明提出的重力式毛細(xì)管粘度儀高精度自動計時方法，其特征在于，以光電傳感器為液位檢測部件，利用間歇采樣方法，當(dāng)凹型液面處于非計時刻度線區(qū)時，采用最大的采樣間歇時間，得到非計時刻度線區(qū)的液位檢測電壓，求得該計時刻度線區(qū)檢測電壓方程(該區(qū)域的液位檢測電壓幾乎不變，電壓曲線為一水平直線)，記為la；當(dāng)凹型液面處于計時刻度線區(qū)時(即以計時刻度線為中心的某個鄰域，液位檢測電壓開始變化的區(qū)域)，利用變采樣率技術(shù)，調(diào)整采樣間歇時間，通過檢測重力式毛細(xì)管粘度儀中被測液體的液位電壓變化值，利用羅曼諾夫斯基準(zhǔn)則，確定曲線擬合的起點，采用基于最小二乘法曲線擬合方法，求得計時刻度線區(qū)檢測電壓的曲線方程，記為lf，lf與la的交點即為計時點，通過上述方法找到計時起點并自動開始計時，記為t0，利用同樣的方法，找到計時終點并自動停止計時，記為t1，兩者之差即為被測液體流經(jīng)重力式毛細(xì)管粘度儀計時起點刻度線與計時終點刻度線的時間。它包括以下步驟：
(1)液位檢測電壓采集與預(yù)處理
以光電傳感器為液位檢測部件，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，完成液位檢測電壓的采集。由于液位檢測電壓受噪聲和其它外界信號干擾，微控制器或其他嵌入式系統(tǒng)設(shè)備利用一種數(shù)字濾波方法完成采樣信號的預(yù)處理，該方法連續(xù)采樣Q個液位檢測電壓，并對其按從小到大順序排列得到xj，去掉前、后各W個采樣值，對其余Q-2W個xj進(jìn)行均值濾波，即
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