[发明专利]一种应用磁悬浮法测量流体粘度的装置和测量方法

说明书

本发明涉及一种应用磁悬浮法测量流体粘度的装置和测量方法，所述的装置包括壳体、底座、控制系统、旋转磁场、升降机构和悬浮检测装置，壳体设在底座上，控制系统设在壳体上，旋转磁场设在壳体内；壳体的内壁设有光电测速计，光电测速计正对转盘；壳体上部设有顶盖，升降机构设在顶盖上方，升降机构上部设有载物台，载物台上方设有透明容器，透明容器内放有磁子；载物台上方设有光电门装置；本发明提供的测量装置易于操作，成本较低，本发明提供的测量装置将磁悬浮最新研究成果应用到粘度计装置中，为流体粘度测量提供新方案，所得测量结果更加准确。

技术领域

本发明涉及一种液体粘度的测定装置和测量方法，特别是涉及一种应用磁悬浮法测量流体粘度的装置和测量方法。

背景技术

以往，若要测定液体的运动粘度，以此表征液体在特定温度下的流动性，经常使用的粘度计有毛细管粘度计、落球粘度计和旋转粘度计三类。毛细管粘度计操作复杂，并且需要人工处理，人为测量和计算的误差不可避免；而落球粘度计也需要较多的操作过程，人为视差同样无法避免；目前最为常见的旋转粘度计，通过转子扭矩反映液体粘度，操作较为简单，并且能较好控制误差，然而其装置成本较高，且测量粘度周期较长，效率较低。因此，在科研或者行业发展中，我们需要一款在一定量程范围内可以精准、快速测定粘度的装置和方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种应用磁悬浮法测量流体粘度的装置，包括壳体、底座、控制系统、旋转磁场、升降机构和悬浮检测装置，所述的壳体设在底座上，控制系统设在壳体上，旋转磁场设在壳体内；所述的旋转磁场包括旋转电机、转盘、磁铁，所述的旋转电机通过固定架固定在壳体内部，通过控制线路与控制系统相连，旋转电机的输出轴朝上，转盘与输出轴同轴固连，转盘上设有两个以转盘中心呈中心对称的磁铁，两个磁铁上端的磁极相反；壳体的内壁设有光电测速计，光电测速计正对转盘；壳体上部设有顶盖，升降机构设在顶盖上方，升降机构通过控制线路与控制系统相连；升降机构上部设有载物台，载物台上方设有透明容器，透明容器位于旋转磁场的正上方，透明容器内中心处放有磁子；载物台上方设有光电门装置，所述的光电门装置包括发光设备和感光设备，发光设备和感光设备相对设在透明容器左右两侧，光电门装置通过控制线路与控制系统相连；发光设备向透明容器发出光照，感光设备接收光照，当磁子悬浮时感光设备接收的光照强度会发生改变，若感光设备接受光强低于阈值，则说明磁子在容器底部遮挡光束，尚未悬浮；若感光设备接受光强大于阈值，则说明磁子已经悬浮。

所述的磁子形状为圆柱体，两端为半球面，例如全长24mm，直径8mm。磁子外壳为白色聚四氟乙烯高分子壳膜层，内部包裹有磁性实体，例如磁矩为0.13Am²。

所述的升降机构包括下滑轨、上滑轨、交叉连杆、电机滑轨和步进电机，两条下滑轨平行设在顶盖的上表面，两条上滑轨平行设在载物台的下表面；两组交叉连杆之间相对的转动副通过轴杆连接，交叉连杆的下端一端与下滑轨铰接，另一端设在下滑轨的滑道内；交叉连杆的上端一端与上滑轨铰接，另一端设在上滑轨的滑道内；两条电机滑轨平行且竖向设在顶盖上表面的侧边，步进电机的外壳嵌接在电机滑轨的滑道内，能够沿着滑道上下滑动；步进电机的输出轴设有外螺纹，交叉连杆中部的两条相对的轴杆上设有旋向相反的内螺纹孔，步进电机的输出轴依次穿过两个内螺纹孔与轴杆螺纹连接，步进电机正转或反转带动两轴杆相向或相反运动，进而使交叉连杆上下伸缩，交叉连杆伸缩过程中轴杆高度和交叉连杆宽度会发生改变，步进电机随轴杆高度变化在电机滑轨内上下移动，交叉连杆的活动端会随宽度的改变而发生滑动；步进电机通过控制线路与控制系统相连。

所述的光电测速计包括激光光源、光电管和脉冲计数器，激光光源和光电管正对转盘且位于同一平面，脉冲计数器与光电管相连；转盘的侧边上设有反光条；光电测速计通过控制线路与控制系统相连。激光光源向反光条发射激光，光电管接收反光条反射的光并转换成电脉冲，脉冲计数器计算电脉冲频率，经过转换即可得到转盘的转速。