專利名稱：在線檢測粘度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬機械電子傳感器領(lǐng)域，特別是在線檢測粘度傳感器。 技術(shù)背景
粘度(Viscosity)是流變學(xué)科中的重要組成部分，在流體中流體 抗其不可逆位置變化的能力稱粘度，即粘度對流體內(nèi)部流動阻力的一 種度量。粘度檢測在石油化工食品藥品醫(yī)學(xué)化妝品等生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛。
測量粘度流體流動模式主要有四種1、在兩個平板之間流動，
即一個平板移動另一個底板是固定的；涂料粘度測量采用涂布涂層就 屬于此種流動，這也是常用的粘度物理實驗方法；2、在兩個同軸圓 筒體之間環(huán)型空隙中的流動，即兩個圓筒體一個是固定另一個轉(zhuǎn)動， 同軸筒體傳感系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)粘度傳感器中大多是采用此種類型，美國 BROOKFIELD公司售價15萬元的表盤式粘度計和丹麥產(chǎn)VISC-P型 氣動式粘度傳感器就屬于此種類型；3、管口流動型，由管口的出口 入口的壓力差使流體流動，流動速率的分布曲線呈拋物線型，即相當(dāng) 于相互滑過的管狀液層的伸縮位移，根據(jù)位移量計算出相應(yīng)的值為粘 度值，如江蘇無錫沃富儀器制造有限公司生產(chǎn)的粘度傳感器屬于此種 類性；4、在兩個平板之間的環(huán)行或在一個圓錐體與底板之間的流動， 即其一個是固定的，另一個面(轉(zhuǎn)動)旋轉(zhuǎn)粘度傳感器中屬常見的一 種類型，如北京中外合資中勤世帝科學(xué)儀器公司生產(chǎn)的R系列粘度
傳感器屬于此種類型；5、落球式粘度測量方法；現(xiàn)有的粘度檢測儀 器根據(jù)上述原理設(shè)計制造，但是在實際應(yīng)用中4種類型都存在一定的 缺陷；第一種方式以移動平板的抗拉力矩轉(zhuǎn)換粘度參數(shù)，移動平板速 度不同力矩不同是誤差源之一，6、晶體振蕩頻率測量法；是根據(jù) Sanerbrey方程△/ = 226xl06△m/ 2"，其中Aw是質(zhì)量負(fù)載，A/是Aw 改變所造成的頻率變化，/為石英晶體的工作頻率，^是石英晶體的 面積，符號負(fù)值為質(zhì)量增加導(dǎo)致的頻率下降對應(yīng)的值，如英國輸力強 莫伯蕾公司生產(chǎn)的7829插入式液體粘度計屬于此種類型；移動平板 的原動機的移動慣性量不同力矩不同是誤差源之二，移動平板速度又 與原動機的移動慣性量相關(guān)，所于此種方式精確測量粘度有一定的難 度。第三種方式與流動液體密度有較大的關(guān)系，不同的密度液體流型 和流動速率都不同，不同的流體密度不同，同一種液體密度與溫度有 密切關(guān)系，不同溫度密度不同，管口式粘度測量方法存在多因素誤差。 第二種和第四種都屬于旋轉(zhuǎn)扭矩法，即動轉(zhuǎn)筒與靜筒之間的流體其抗 其不可逆位置變化的力矩量，力矩量測量是由原動力軸與轉(zhuǎn)筒之間有 一個扭矩傳感器實現(xiàn)，有的扭矩傳感器是由一支彈簧(又稱游絲)構(gòu) 成，和第一種方式相同原動機的運動速度、移動慣性量與扭矩傳感器 的測量數(shù)據(jù)是關(guān)聯(lián)關(guān)系，原動機如是電機動力，電機的輸入電壓穩(wěn)定 性，電機軸的轉(zhuǎn)子與定子的配合公差都會引起原動機的運動速度、移 動慣性量的誤差，因此即使流動兩側(cè)的平板或圓錐體與底板之間的面 積形狀與流體接觸面是恒定的，其誤差源仍然存在，其誤差源
還有扭矩是通過彈簧(又稱游絲)元件獲取的，彈簧使用程度與疲勞 系數(shù)為不可逆的變化，造成了新舊元件均一性難保證。落球式粘度測
量方法是依據(jù)斯托克斯尸=6;^;^公式，在物理實驗中常采用此種方 法，但是現(xiàn)有的落球法測量粘度需要經(jīng)采樣然后將球體投入至量筒 中，測量落程與時間的關(guān)系量，這種方式不能實現(xiàn)在線測量。晶體振 蕩頻率測量法最大缺點是晶體浸泡在不同溫度的溶液中頻率隨著其 溫度變化而發(fā)生漂移，通常需要采用溫度補償?shù)募夹g(shù)措施，但是頻率 隨著其溫度變化而發(fā)生漂移的規(guī)律不完全是線性，所于這種方式只局 限在一定的溫度區(qū)段，不同的溫度就要選用不同的型號給工程應(yīng)用帶 來了一定的不便，其次是這種儀器價格高如英國輸力強莫伯蕾公司生 產(chǎn)的7829插入式液體粘度計單價在17萬元，常用的工業(yè)設(shè)備都無法 承受這種昂貴的配置。
本發(fā)明是要提供一種成本低廉的在線式粘度傳感器。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)斯托克斯尸=6;r^;i/公式提供一種在線檢測粘度傳感器。 本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的將磁性球置于雙端設(shè)有喇叭口的通管內(nèi)， 喇叭管的長度中點安裝轉(zhuǎn)軸由電機帶動旋轉(zhuǎn)，喇叭管的兩端與安裝有 兩只霍爾傳感器的環(huán)型內(nèi)圓相切，兩只霍爾傳感器分別安裝在環(huán)型的 的頂點(時針坐標(biāo)12時位置)和環(huán)型的的底點(時針坐標(biāo)6時位置)， 喇叭管在環(huán)型內(nèi)作時針轉(zhuǎn)動，當(dāng)喇叭管位置為垂直時磁性球從環(huán)型的 頂點(時針坐標(biāo)12時)的位置落至環(huán)型的底點(時針坐標(biāo)6時)的位置，如磁性球在時針坐標(biāo)6時位置，隨電機的帶動喇叭管在環(huán)型內(nèi) 作時針轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)至垂直位置，磁性球又從時針坐標(biāo)12時落至6時，環(huán) 型的時鐘12時位置和環(huán)型的時針6時位置設(shè)有霍爾傳感器，當(dāng)磁性 球進(jìn)入霍爾傳感器的感應(yīng)區(qū)時霍爾傳感器輸出一次脈沖，當(dāng)磁性球從 12時位置落下至6時位置時，另一只霍爾傳感器傳感器輸出一次脈 沖，當(dāng)液體的密度一定時兩次脈沖的間隔時間取決于磁性球經(jīng)過的液 體粘度，磁性球經(jīng)過的液體粘度愈大磁性球從12時位置落下至6時 位置時間愈長，相反磁性球經(jīng)過的液體粘度愈小磁性球從12時位置 落下至6時位置時間愈短，計算粘度之前確定磁性球與被測液體的密 度比，根據(jù)兩次脈沖的間隔時間即可換算為粘度值。
本發(fā)明的積極意義是，為生物工程、化學(xué)工程提供一種可靠廉價的 粘度檢測技術(shù)。
以下結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明
附圖l是本發(fā)明主視附圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)視附圖3是本發(fā)明電路原理附圖4是本發(fā)明喇叭管示意附圖5是本發(fā)明霍爾傳感器觸發(fā)波形

圖1中，霍爾傳感器(1)、環(huán)型(3)、喇叭管(2)、磁性球(5) 霍爾傳感器(4);
圖2中，電機(8)、軸(7)、法蘭(6);
具體實施例
參照附圖1環(huán)型(3)的時鐘坐標(biāo)12時位置設(shè)有霍爾傳感器(1 )， 環(huán)型(3)中心垂線安裝有喇叭管(2)，喇叭管(2)喇叭在管的兩端, 喇叭管(2)內(nèi)設(shè)有磁性球(5〉，環(huán)型(3)的時鐘坐標(biāo)6時位置設(shè)有 霍爾傳感器(4)，參照附圖2環(huán)型(3)由軸(7)與電機(8)連接 安裝在法蘭(6)上，當(dāng)電機(8)工作時喇叭管(2)在環(huán)型(3)作時 針旋轉(zhuǎn)運動，磁性球(5)在喇叭管(2)內(nèi)隨喇叭管(2)的時針旋 轉(zhuǎn)被帶至環(huán)型(3)的時鐘坐標(biāo)12時位置時，磁性球(5)在喇叭管
(2) 內(nèi)作落球運動，從環(huán)型(3)的時鐘坐標(biāo)12時位置落下至環(huán)型
(3) 的時鐘坐標(biāo)6時位置。磁性球(5)進(jìn)入霍爾傳感器(I)的感 應(yīng)區(qū)時，參照附圖3:霍爾傳感器(1)獲得磁性信號被觸發(fā)輸出一 次脈沖，經(jīng)放大電路輸出， 一路被采集卡采集，分路信號輸入至LOGO
(西門子公司通用邏輯電路)，LOGO輸出開關(guān)信號令電機(8)停， 保持磁性球(5)在喇叭管(2)落球運動時間段不動，避免喇叭管(2) 變位千撓，當(dāng)磁性球(5)從環(huán)型(3)的時鐘坐標(biāo)12時位置落下至 環(huán)型(3)的時鐘坐標(biāo)6時位置時，霍爾傳感器(1)失磁信號消失， 霍爾傳感器(4)獲得磁性球(5)磁性感應(yīng)輸出一次脈沖，經(jīng)放大電 路輸出， 一路被采集卡采集，分路信號輸入至LOGO， LOGO輸出幵 關(guān)信號令電機(8)啟動，電機(8)啟動帶動喇叭管(2)在環(huán)型(3)
作時針旋轉(zhuǎn)運動重復(fù)前一次周期，如此循環(huán)可達(dá)到在線測量的目的， 磁性球(5)從環(huán)型(3)的時鐘坐標(biāo)12時位置落下至環(huán)型(3)的時
鐘坐標(biāo)6時位置時間決定被測液體的粘度，計算液體的粘度參照附圖 5、附圖1、附圖3;磁性球(5)進(jìn)入霍爾傳感器(1)的感應(yīng)區(qū)時輸 出脈沖被采集卡采集輸入計算機脈沖信號波標(biāo)定為a，當(dāng)磁性球(5) 從環(huán)型(3)的時鐘坐標(biāo)12時位置落下脫離霍爾傳感器(1)信號波 消失標(biāo)定為b，磁性球(5)從環(huán)型(3)的時鐘坐標(biāo)12時位置落下 至環(huán)型(3)的時鐘坐標(biāo)6時位置時霍爾傳感器(4)獲得磁性球(5) 磁性感應(yīng)輸出一次脈沖被采集卡采集輸入計算機脈沖信號波標(biāo)定位 c，喇叭管(2)隨電機(8)的軸轉(zhuǎn)動，磁性球(5)離開霍爾傳感器
(4) ，磁性球(5)磁性感應(yīng)消失霍爾傳感器(1)信號波消失標(biāo)定為 d，參照附圖5;b-c是磁性球(5)從環(huán)型(3)的時鐘坐標(biāo)12時位置 落下至環(huán)型(3)的時鐘坐標(biāo)6時位置時間，該時間段為計算粘度的 值。d-a段為兩次周期的間隔時間。參照附圖1;為了保證磁性球(5) 限制在霍爾傳感器(1)和霍爾傳感器(4)之間作落球運動，磁性球
(5) 在喇叭管(2)受喇叭管(2)的喇叭錐度限制，喇叭管(2)必 須進(jìn)入霍爾傳感器(1)的感應(yīng)區(qū)喇叭錐度才能出現(xiàn)向心的斜面，磁 性球(5)才能從喇叭管(2)喇叭錐度區(qū)向下落。
參照附圖2，電機(8)由螺栓(9)固定在法蘭(6)上，法蘭(6) 固定在被檢測的容器中即可在線檢測。
權(quán)利要求1、一種在線檢測粘度傳感器由環(huán)型(3)、磁性球(5)、霍爾傳感器(1)、霍爾傳感器(4)、喇叭管(2)、電機(8)、放大電路、采集卡、計算機組成，其特征在于喇叭管(2)安裝在環(huán)型(3)內(nèi)孔中。
2、 按權(quán)利要求1所述的在線檢測粘度傳感器其特征還在于霍爾傳感 器(1)、霍爾傳感器(4)分別安裝在環(huán)型(3)圓周時鐘位置12時 和6時的位置。
3、 按權(quán)利要求1所述的在線檢測粘度傳感器其特征還在于磁性球(5) 置于喇叭管(2)內(nèi)。
專利摘要本實用新型公開了在線檢測粘度傳感器它是由環(huán)型(3)、磁性球(5)、霍爾傳感器(1)、霍爾傳感器(4)、喇叭管(2)、電機(8)、放大電路、采集卡、計算機組成，喇叭管(2)安裝在環(huán)型(3)內(nèi)孔中，由電機喇叭管作時針運轉(zhuǎn)，磁性球在喇叭管內(nèi)與喇叭管同步運轉(zhuǎn)，磁性球隨喇叭管運轉(zhuǎn)至環(huán)型的12時位置從該位置落下至環(huán)型的6時位置，環(huán)型的12時和6時位置均設(shè)有霍爾傳感器，磁性球落下的時間被霍爾傳感器分別感應(yīng)獲取，經(jīng)放大電路放大、采集卡采集，由計算機計算該時間為粘度值。
文檔編號G01N11/10GK201184864SQ20072019354
公開日2009年1月21日 申請日期2008年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月24日
發(fā)明者王路陽 申請人:王路陽