[实用新型]感应式旋转粘度计

说明书

本实用新型涉及一种粘度计，特别是一种采用感应式旋转法测试血液粘度的粘度计。

现有粘度计，特别是血液粘度计，主要有毛细管式和旋转式两种，虽然其各有特点，但也各有难以克服的固有缺点，毛细管式粘度计的缺点是其测试后清洗困难，以致影响测试结果的重现性；旋转式粘度计的缺点是工艺复杂，难以保证测试的精度要求。

传统旋转式粘度计的测量系统通常由旋转驱动和力矩检测两部分所组成。它们分别位于相对运动的两个旋转体（同心圆筒或锥一板）的两侧。工作时驱动机构带动动侧旋转体作等速旋转，其驱动力矩通过存在于二旋转体之间的粘性被检测介质传递到静侧旋转体上，并被安装在那里的力矩检测装置所检测。

在上述传统的系统结构中，为达到一定的整机精度，就要求驱动和测量部分同时达到相应的精度要求。从目前的技术水平来看，宽范围高精度的速度调节系统的实现并不太困难，但力矩的测量相比之下要困难得多，整机的精度因此而受到影响，测试的精度和重现性自然也难于达到要求。

本实用新型的目的是提供一种感应式旋转粘度计，其工艺简单、精度和重现性都能满足粘度测试的要求，特别是能满足血液流变学测试血液粘度的各项要求。

本实用新型粘度计的技术方案与传统旋转式粘度计不同，即将传统的给定转速而测定力矩的方法改为给定力矩而测定转速的方案。从系统实现的角度来看，转速测量较力矩测量要容易得多，因此在新方案中整机精度将主要取决于力矩给定的精度，而在这方面感应式电度表的表盘驱动提供了相当成功的经验可以借鉴。

已知，感应式电度表包括两个固定铁心线圈和一个活动转盘，当两个线圈，即电流和电压线圈通过交流电时，在转盘上感应产生电磁力，从而产生转动力矩M_p使电度表的转盘转动。在两线圈之间设有一制动元件（磁铁），用以当转盘旋转时产生与转盘转动方向相反的力矩，即制动力矩M_r。当制动力矩M_r与转动力矩M_p相平衡时，即M_r＝M_p时，电度表的转盘就保持稳定的转速不断地旋转。根据这一平衡条件，即可得出在一定时间内转盘的转数（或转速）与电能之间的关系。

利用上述工作原理，将被测液体作为制动（阻尼）物质，代替电度表中的制动磁铁，使对旋转的转盘产生制动（阻尼）作用，当达到平衡状时，转盘的转速和所耗电能即反映了液体粘度的大小。

感应式旋转粘度计的原理结构如图1、4所示，在旋转的铝盘上作用着两个力矩，一个是电磁铁产生的转动力矩，一个是被测介质产生的制动力矩。转动力矩由两个电磁铁产生，两个电磁铁线圈分别通以相位差为90°的正弦交流电流I₁和I₂时，两线圈产生的交变磁通均穿过铝盘在盘中产生相应的感应电流，这些感应电流与交变磁场相互作用而形成驱动力矩。记该力矩的平均分量（铝盘的惯性使其只能响应驱动力矩的平均分量）为Mav，根据电工学原理可得：

Mav＝KI        （1）

其中I＝I₁，K＝K′I₂，而K′是一与磁路有关的结构常数。检测时若控制I₂恒定不变，则上式中的K就是常数。从而通过改变电流I就能方便地给定驱动力矩Mav。

在Mav的作用下铝盘带动转筒（见图4）转动，由于被测介质的粘性阻力，转筒将受到制动力矩M_c的作用，其大小与介质粘度和转筒转速成正比，稳定时，转动力矩Mav与制动力矩M_c平衡，记转筒转速为N，则有：

Mav＝M_c（2－1）

N＝1／T        （2－2）

其中T为铝盘转动周期，可利用一般转速测定方法进行测量。

根据流体力学原理，被测介质的表观粘度M_app可由平衡时的转动周期T和力矩Mav求得，以同心圆筒粘度计（如图4）为例，其表观粘度可表式为：

μ_app＝ (（Rc²-R_b²))/(8²LR_c²R_b²) Mav·T

＝K_v·Mav·T （3）

其中K_v是一与同心圆筒几何结构有关的仪器常数。