[發(fā)明專利]一種應(yīng)用磁懸浮法測(cè)量流體粘度的裝置和測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011008054.4
• 申請(qǐng)日: 2020-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN111965076A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段彬;譚宗才;賀雨成;鞏喜良;孫浩騰;李章杰;邱新博;邵勃蕙;劉一博;張宇隆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N11/14
• 分類號(hào): G01N11/14
• 代理公司: 長(zhǎng)春市恒譽(yù)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 22212
• 代理人: 梁紫鉞

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用磁懸浮法測(cè)量流體粘度的裝置和測(cè)量方法，所述的裝置包括殼體、底座、控制系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)、升降機(jī)構(gòu)和懸浮檢測(cè)裝置，殼體設(shè)在底座上，控制系統(tǒng)設(shè)在殼體上，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)設(shè)在殼體內(nèi)；殼體的內(nèi)壁設(shè)有光電測(cè)速計(jì)，光電測(cè)速計(jì)正對(duì)轉(zhuǎn)盤；殼體上部設(shè)有頂蓋，升降機(jī)構(gòu)設(shè)在頂蓋上方，升降機(jī)構(gòu)上部設(shè)有載物臺(tái)，載物臺(tái)上方設(shè)有透明容器，透明容器內(nèi)放有磁子；載物臺(tái)上方設(shè)有光電門裝置；本發(fā)明提供的測(cè)量裝置易于操作，成本較低，本發(fā)明提供的測(cè)量裝置將磁懸浮最新研究成果應(yīng)用到粘度計(jì)裝置中，為流體粘度測(cè)量提供新方案，所得測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種液體粘度的測(cè)定裝置和測(cè)量方法，特別是涉及一種應(yīng)用磁懸浮法測(cè)量流體粘度的裝置和測(cè)量方法。

背景技術(shù)

以往，若要測(cè)定液體的運(yùn)動(dòng)粘度，以此表征液體在特定溫度下的流動(dòng)性，經(jīng)常使用的粘度計(jì)有毛細(xì)管粘度計(jì)、落球粘度計(jì)和旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)三類。毛細(xì)管粘度計(jì)操作復(fù)雜，并且需要人工處理，人為測(cè)量和計(jì)算的誤差不可避免；而落球粘度計(jì)也需要較多的操作過程，人為視差同樣無法避免；目前最為常見的旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，通過轉(zhuǎn)子扭矩反映液體粘度，操作較為簡(jiǎn)單，并且能較好控制誤差，然而其裝置成本較高，且測(cè)量粘度周期較長(zhǎng)，效率較低。因此，在科研或者行業(yè)發(fā)展中，我們需要一款在一定量程范圍內(nèi)可以精準(zhǔn)、快速測(cè)定粘度的裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種應(yīng)用磁懸浮法測(cè)量流體粘度的裝置，包括殼體、底座、控制系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)、升降機(jī)構(gòu)和懸浮檢測(cè)裝置，所述的殼體設(shè)在底座上，控制系統(tǒng)設(shè)在殼體上，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)設(shè)在殼體內(nèi)；所述的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)、轉(zhuǎn)盤、磁鐵，所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過固定架固定在殼體內(nèi)部，通過控制線路與控制系統(tǒng)相連，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸朝上，轉(zhuǎn)盤與輸出軸同軸固連，轉(zhuǎn)盤上設(shè)有兩個(gè)以轉(zhuǎn)盤中心呈中心對(duì)稱的磁鐵，兩個(gè)磁鐵上端的磁極相反；殼體的內(nèi)壁設(shè)有光電測(cè)速計(jì)，光電測(cè)速計(jì)正對(duì)轉(zhuǎn)盤；殼體上部設(shè)有頂蓋，升降機(jī)構(gòu)設(shè)在頂蓋上方，升降機(jī)構(gòu)通過控制線路與控制系統(tǒng)相連；升降機(jī)構(gòu)上部設(shè)有載物臺(tái)，載物臺(tái)上方設(shè)有透明容器，透明容器位于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的正上方，透明容器內(nèi)中心處放有磁子；載物臺(tái)上方設(shè)有光電門裝置，所述的光電門裝置包括發(fā)光設(shè)備和感光設(shè)備，發(fā)光設(shè)備和感光設(shè)備相對(duì)設(shè)在透明容器左右兩側(cè)，光電門裝置通過控制線路與控制系統(tǒng)相連；發(fā)光設(shè)備向透明容器發(fā)出光照，感光設(shè)備接收光照，當(dāng)磁子懸浮時(shí)感光設(shè)備接收的光照強(qiáng)度會(huì)發(fā)生改變，若感光設(shè)備接受光強(qiáng)低于閾值，則說明磁子在容器底部遮擋光束，尚未懸浮；若感光設(shè)備接受光強(qiáng)大于閾值，則說明磁子已經(jīng)懸浮。

所述的磁子形狀為圓柱體，兩端為半球面，例如全長(zhǎng)24mm，直徑8mm。磁子外殼為白色聚四氟乙烯高分子殼膜層，內(nèi)部包裹有磁性實(shí)體，例如磁矩為0.13Am²。

所述的升降機(jī)構(gòu)包括下滑軌、上滑軌、交叉連桿、電機(jī)滑軌和步進(jìn)電機(jī)，兩條下滑軌平行設(shè)在頂蓋的上表面，兩條上滑軌平行設(shè)在載物臺(tái)的下表面；兩組交叉連桿之間相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)副通過軸桿連接，交叉連桿的下端一端與下滑軌鉸接，另一端設(shè)在下滑軌的滑道內(nèi)；交叉連桿的上端一端與上滑軌鉸接，另一端設(shè)在上滑軌的滑道內(nèi)；兩條電機(jī)滑軌平行且豎向設(shè)在頂蓋上表面的側(cè)邊，步進(jìn)電機(jī)的外殼嵌接在電機(jī)滑軌的滑道內(nèi)，能夠沿著滑道上下滑動(dòng)；步進(jìn)電機(jī)的輸出軸設(shè)有外螺紋，交叉連桿中部的兩條相對(duì)的軸桿上設(shè)有旋向相反的內(nèi)螺紋孔，步進(jìn)電機(jī)的輸出軸依次穿過兩個(gè)內(nèi)螺紋孔與軸桿螺紋連接，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)帶動(dòng)兩軸桿相向或相反運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使交叉連桿上下伸縮，交叉連桿伸縮過程中軸桿高度和交叉連桿寬度會(huì)發(fā)生改變，步進(jìn)電機(jī)隨軸桿高度變化在電機(jī)滑軌內(nèi)上下移動(dòng)，交叉連桿的活動(dòng)端會(huì)隨寬度的改變而發(fā)生滑動(dòng)；步進(jìn)電機(jī)通過控制線路與控制系統(tǒng)相連。

所述的光電測(cè)速計(jì)包括激光光源、光電管和脈沖計(jì)數(shù)器，激光光源和光電管正對(duì)轉(zhuǎn)盤且位于同一平面，脈沖計(jì)數(shù)器與光電管相連；轉(zhuǎn)盤的側(cè)邊上設(shè)有反光條；光電測(cè)速計(jì)通過控制線路與控制系統(tǒng)相連。激光光源向反光條發(fā)射激光，光電管接收反光條反射的光并轉(zhuǎn)換成電脈沖，脈沖計(jì)數(shù)器計(jì)算電脈沖頻率，經(jīng)過轉(zhuǎn)換即可得到轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速。