[發(fā)明專(zhuān)利]用于流變測(cè)量的探針裝置和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710532772.3
• 申請(qǐng)日: 2017-07-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108663290A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J.柴可夫斯基;T.法布里蒂烏斯;P.基努寧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 奧盧大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N11/16
• 分類(lèi)號(hào): G01N11/16;G01N3/22
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 葛青

1.一種用于測(cè)量流體的流變參數(shù)的裝置，其特征在于，所述裝置包括：

探針(21，21’，21”)，磁體(17)固定到所述探針，其中，所述探針配置為部分地或完全地浸沒(méi)在樣品阱(11)內(nèi)的要被測(cè)量的流體(22)中；

外部磁場(chǎng)產(chǎn)生器件(12a–d，12”)，用于產(chǎn)生外部磁場(chǎng)；

線圈驅(qū)動(dòng)器件(13，13’，13”)和控制器件(15)，用于在所述磁場(chǎng)產(chǎn)生器件(12a–d，12”)內(nèi)饋送并測(cè)量電流；

磁場(chǎng)角度傳感器(18，18’，18”)，用于感測(cè)所述探針(21，21’，21”)的作為時(shí)間的函數(shù)的角度方向；其中

所述外部磁場(chǎng)的方向配置為通過(guò)所述磁場(chǎng)產(chǎn)生器件(12a–d，12”)即時(shí)地改變，所述磁場(chǎng)產(chǎn)生器件與所述探針(21，21’，21”)的慣性和所述流體的性質(zhì)相耦合，導(dǎo)致所述探針在所述流體(22)內(nèi)的振蕩運(yùn)動(dòng)；并且

所述控制器件(15)配置為基于所述探針(21，21’，21”)的作為時(shí)間的函數(shù)的角度方向來(lái)計(jì)算所述流體(22)的至少一個(gè)流變參數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述外部磁場(chǎng)產(chǎn)生器件(12a–d，12”)包括圍繞單個(gè)樣品阱或樣品阱(11)的陣列定位的兩對(duì)正交放置的線圈。

3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述流變參數(shù)包括粘度、彈性和粘彈性的定量值。

4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述探針(21，21’，21”)由塑料制成，磁體固定到所述塑料探針。

5.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述探針(21，21’，21”)包括圍繞所述磁體(17)纏繞的塑料部。

6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述探針(21，21’，21”)的形狀包括以下中的一個(gè)：平行的圓形互連盤(pán)或板、板或板-板結(jié)構(gòu)、圓柱形或橢圓形的桿、丸狀元件、攪拌棒、錐形圓錐、包括至少一個(gè)葉片的結(jié)構(gòu)、包括圓柱體或若干同心圓柱體的結(jié)構(gòu)、具有杯和擺錘的結(jié)構(gòu)、包括圓錐和板的結(jié)構(gòu)、或庫(kù)埃特型結(jié)構(gòu)。

7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述控制器件(15)在流變參數(shù)的計(jì)算中應(yīng)用改進(jìn)的Kelvin-Voigt模型或者改進(jìn)的Jeffreys模型，其中，也考慮了振蕩中存在的摩擦。

8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括可旋轉(zhuǎn)的盤(pán)形測(cè)試板，樣品阱(11)組放置在所述盤(pán)形測(cè)試板中，且在所述盤(pán)形測(cè)試板中，所述測(cè)量被布置為所述樣品阱組的順序測(cè)量。

9.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括樣品阱的平面陣列，每個(gè)樣品阱包括探針(21’)，且所述裝置還包括印刷電路板，所述印刷電路板包括磁場(chǎng)角度傳感器(18’)的陣列。

10.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括用于由探針(21”)和磁場(chǎng)角度傳感器(18”)組成的每個(gè)對(duì)的單獨(dú)的外部磁場(chǎng)產(chǎn)生器件(12”)。

11.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述探針(21，21’，21”)是氣密密封的，或者包括所述探針的樣品阱(11)是氣密密封的。

12.一種用于測(cè)量流體的流變參數(shù)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

將探針(21，21’，21”)部分地或完全地浸沒(méi)在樣品阱(11)內(nèi)的要被測(cè)量的流體(22)中，磁體(17)固定到所述探針；

通過(guò)外部磁場(chǎng)產(chǎn)生器件(12a–d，12”)形成外部磁場(chǎng)；

通過(guò)線圈驅(qū)動(dòng)器件(13，13’，13”)和控制器件(15)在所述磁場(chǎng)產(chǎn)生器件(12a–d，12”)內(nèi)饋送并測(cè)量電流；

通過(guò)磁場(chǎng)角度傳感器(18，18’，18”)感測(cè)所述探針(21，21’，21”)的作為時(shí)間的函數(shù)的角度方向；

通過(guò)所述磁場(chǎng)產(chǎn)生器件(12a–d，12”)即時(shí)地改變所述外部磁場(chǎng)的方向，所述磁場(chǎng)產(chǎn)生器件與所述探針(21，21’，21”)的慣性和所述流體的性質(zhì)相耦合，導(dǎo)致所述探針在所述流體(22)內(nèi)的振蕩運(yùn)動(dòng)；以及

–基于所述探針(21，21’，21”)的作為時(shí)間的函數(shù)的角度方向通過(guò)所述控制器件(15)來(lái)計(jì)算所述流體(22)的至少一個(gè)流變參數(shù)。