專利名稱：高溫高壓振動絲粘度密度儀的振動絲傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高溫高壓振動絲粘度密度儀的振動絲傳感器，屬于振動絲粘度密度儀的改進技術(shù)。
背景技術(shù)：
長期以來，用金屬絲的振動和扭曲來測量流體的密度和粘度的方法一直引起人們的很大興趣，這主要是由于這一類的儀器不需要流體的整體運動，同時由于流體的粘性阻尼產(chǎn)生的熱量比較小，而且把對粘度、密度的測量轉(zhuǎn)換為對質(zhì)量、長度、時間的測量，而這些參數(shù)又比較容易測量和測量精度相對較高，振動絲粘度密度儀就是其中的一種，國外現(xiàn)有的振動絲粘度密度儀其結(jié)構(gòu)主要有，振動絲是由烏絲構(gòu)成，其上端由兩根不銹鋼組成的夾具固定，下端懸一鋁錘，在振動絲的周圍由磁體和磁靴形成一均勻磁場，振動元件和磁體、磁靴一起放入圓形截面的高壓不銹鋼容器中，整個高壓容器又放入油浴恒溫槽中，為防止電動機攪拌時對振動系統(tǒng)產(chǎn)生影響，采用空氣鼓泡的方式使油浴上下的溫度保持均衡，系統(tǒng)的壓力由螺桿油泵產(chǎn)生。它的工作原理是把這種一端固定另一端懸一重錘的金屬絲作為振動元件，為使振子產(chǎn)生振動，在金屬絲的兩端通入一定頻率的正弦電流，由于絲是處在均勻磁場中，根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用而產(chǎn)生運動，由于通入的是正弦電流，因此絲將在磁場中進行諧和擾力下的振動，絲在磁場中的運動又要產(chǎn)生感應(yīng)電壓，絲運動速度的大小可以通過產(chǎn)生感應(yīng)電壓的大小來度量。由于整個振動系統(tǒng)是放在流體中的，流體隨溫度和壓力變化而引起的密度的變化，會使重錘上受到的浮力發(fā)生變化，從而導(dǎo)致作用在振動絲上的張力發(fā)生變化，因此，改變了振動系統(tǒng)的共振頻率，流體粘度的變化會改變共振曲線的半峰寬，通過測定絲在液體中振動的共振曲線，由共振頻率和半峰寬頻率這兩個特性參數(shù)即可計算液體的密度和粘度。
這種結(jié)構(gòu)的缺點是，一方面把磁體安裝在容器的內(nèi)部，浸泡在待測液體溶液中，增加了測量時液體交叉污染的程度。同時在實驗進行過程中，經(jīng)常有磁體碎屑吸附到振動絲上，影響了測量的精度，嚴重時可以導(dǎo)致測量無法進行。另一方面它沒有振動絲的方向調(diào)節(jié)裝置，不能調(diào)節(jié)振動絲與磁場之間的相對位置。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種高溫高壓振動絲粘度密度儀的振動絲傳感器，該振動絲傳感器減少了測量時液體交叉污染的程度，提高了容器的化學(xué)適應(yīng)性，可以測定高溫高壓液體的粘度和密度，測量精度高，測量密度時的重復(fù)性為±1.0kg·m-3，測量誤差小于±0.2％。測量粘度時的重復(fù)性為0.008mPa·S，測量誤差±2.0％以內(nèi)。
為達到上述目的，本實用新型是通過下述方案實現(xiàn)的，由振動絲、及其上下夾具和重錘組成振動系統(tǒng)，它通過支撐板固定在高壓容器內(nèi)，它們一起構(gòu)成高溫高壓粘度密度儀所用的振動絲傳感器。其特征在于，傳感器的高壓容器外殼的形狀為扁圓形，貼靠容器的外面設(shè)置了一對與容器外形相配的永磁體，振動絲的重錘為鈦材圓柱體，在高壓容器的密封法蘭上設(shè)置了調(diào)節(jié)振動絲與磁場相對位置的方向旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置。
本實用新型的優(yōu)點在于，由于傳感器的高壓容器外殼的形狀為扁圓形，這種形狀保證了容器內(nèi)部足夠大的空間的情況下，可最高限度地降低永磁體兩磁極之間的距離，增加振動絲所在位置的磁場強度。另一方面這種外形保證了振動絲處在均勻的磁場環(huán)境中，磁體安裝在高壓容器的外部，方便了磁場與振動絲之間的相對位置的調(diào)節(jié)，它不再和待測液體接觸，減少了測量時液體交叉污染的程度。同時采用了耐高溫Sm-Co合金磁體，便于測量更高溫度液體粘度、密度。振動絲所用的重錘為鈦圓柱，提高了容器的化學(xué)適應(yīng)性。所設(shè)的振動絲方向調(diào)節(jié)裝置，可通過調(diào)節(jié)桿，在壓力容器已裝配密封的情況下，方便地調(diào)節(jié)振動絲與磁場之間的相對位置，大大減少了實驗工作量。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中，1為高壓容器，2為重錘，3為下夾具，4為振動絲，5為上夾具，6為支撐板，7為方向調(diào)節(jié)器，8為密封填料，9為壓蓋，10為熱電偶溫度計。
實施方式本實用新型的一個實施例是，高壓容器1由0Cr18Ni 12Mo 2T不銹鋼制成，其壁厚為7mm，內(nèi)部橫向長度25mm，縱向長度70mm，整個筒體的高度為300mm；振動絲材質(zhì)為烏、直徑120μm，長度為80mm；材質(zhì)為鈦材，質(zhì)量為114.86g的圓柱型鈦錘作重錘；振動系統(tǒng)通過支撐板由螺釘固定在高壓容器的內(nèi)部，上夾具還是驅(qū)動電流和誘導(dǎo)信號的電路的一端，一根直徑為10μm的Cr線連接到錘體下端，作為電流回路的另一根引出導(dǎo)線；通過選擇特殊的導(dǎo)線，避免了導(dǎo)線的彈性對錘體靜止位置和振動絲上張力的改變，以免給測量帶來不必要的誤差。
磁場是由牌號為CyROS 28H的Sm-Co合金永磁體提供，當(dāng)兩磁極之間的距離為40mm時，產(chǎn)生一個0.28T的磁場，測量溫度可高達300℃。
進行粘度、密度的測量時，首先測定振動系統(tǒng)在真空中的共振曲線，將傳感器的法蘭、所有進出口管線以及信號線進出口密封好。同時打開恒溫箱的溫度控制裝置、調(diào)節(jié)系統(tǒng)溫度，在真空條件下測定振動絲的共振曲線。然后進行振動系統(tǒng)在標(biāo)準流體中的共振曲線的測試，由上述兩共振曲線的特性參數(shù)確定出粘度密度計算方程中的儀器參數(shù)，最后進行待測液體的共振曲線的測定，通過工作方程計算出待測液體的粘度η和密度ρ。
權(quán)利要求1.一種高溫高壓振動絲粘度密度儀的振動絲傳感器，該傳感器由振動絲、及其上下夾具和重錘組成振動系統(tǒng)，振動系統(tǒng)通過支撐板固定在高壓容器內(nèi)，構(gòu)成高溫高壓粘度密度儀所用的振動絲傳感器，其特征在于傳感器的高壓容器外殼的形狀為扁圓形，貼靠容器的外面設(shè)置了一對與容器外形相配的永磁體，振動絲的重錘為鈦材圓柱體，在高壓容器的密封法蘭上設(shè)置了調(diào)節(jié)振動絲與磁場相對位置的方向旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種高溫高壓振動絲粘度密度儀的振動絲傳感器，屬于振動絲粘度密度儀的改進技術(shù)。該傳感器由振動絲、及其上、下夾具和重錘組成振動系統(tǒng)，振動系統(tǒng)固定在高壓容器內(nèi)，構(gòu)成高溫高壓粘度密度儀所用的振動絲傳感器其特征在于，傳感器的高壓容器外殼的形狀為扁圓形，貼靠容器的外面設(shè)置了一對與容器外形相配的永磁體，振動絲的重錘為鈦材圓柱體，在高壓容器的密封法蘭上設(shè)置了調(diào)節(jié)振動絲與磁場相對位置的方向旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置。本實用新型的優(yōu)點在于可減少了測量時液體交叉污染的程度，提高了容器的化學(xué)適應(yīng)性，測量密度的誤差小于±0.2％，測量粘度的誤差小于±2.0％。
文檔編號G01N9/00GK2593185SQ03200398
公開日2003年12月17日 申請日期2003年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月14日
發(fā)明者楊長生, 馬沛生, 夏淑倩 申請人:天津大學(xué)