專利名稱：感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種粘度計(jì)，特別是一種采用感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)法測試血液粘度的粘度計(jì)。
現(xiàn)有粘度計(jì)，特別是血液粘度計(jì)，主要有毛細(xì)管式和旋轉(zhuǎn)式兩種，雖然其各有特點(diǎn)，但也各有難以克服的固有缺點(diǎn)，毛細(xì)管式粘度計(jì)的缺點(diǎn)是其測試后清洗困難，以致影響測試結(jié)果的重現(xiàn)性；旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)的缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，難以保證測試的精度要求。
傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)的測量系統(tǒng)通常由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)和力矩檢測兩部分所組成。它們分別位于相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)體(同心圓筒或錐一板)的兩側(cè)。工作時(shí)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)動(dòng)側(cè)旋轉(zhuǎn)體作等速旋轉(zhuǎn)，其驅(qū)動(dòng)力矩通過存在于二旋轉(zhuǎn)體之間的粘性被檢測介質(zhì)傳遞到靜側(cè)旋轉(zhuǎn)體上，并被安裝在那里的力矩檢測裝置所檢測。
在上述傳統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，為達(dá)到一定的整機(jī)精度，就要求驅(qū)動(dòng)和測量部分同時(shí)達(dá)到相應(yīng)的精度要求。從目前的技術(shù)水平來看，寬范圍高精度的速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)并不太困難，但力矩的測量相比之下要困難得多，整機(jī)的精度因此而受到影響，測試的精度和重現(xiàn)性自然也難于達(dá)到要求。
本實(shí)用新型的目的是提供一種感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，其工藝簡單、精度和重現(xiàn)性都能滿足粘度測試的要求，特別是能滿足血液流變學(xué)測試血液粘度的各項(xiàng)要求。
本實(shí)用新型粘度計(jì)的技術(shù)方案與傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)不同，即將傳統(tǒng)的給定轉(zhuǎn)速而測定力矩的方法改為給定力矩而測定轉(zhuǎn)速的方案。從系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的角度來看，轉(zhuǎn)速測量較力矩測量要容易得多，因此在新方案中整機(jī)精度將主要取決于力矩給定的精度，而在這方面感應(yīng)式電度表的表盤驅(qū)動(dòng)提供了相當(dāng)成功的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。
已知，感應(yīng)式電度表包括兩個(gè)固定鐵心線圈和一個(gè)活動(dòng)轉(zhuǎn)盤，當(dāng)兩個(gè)線圈，即電流和電壓線圈通過交流電時(shí)，在轉(zhuǎn)盤上感應(yīng)產(chǎn)生電磁力，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩Mp使電度表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)。在兩線圈之間設(shè)有一制動(dòng)元件(磁鐵)，用以當(dāng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的力矩，即制動(dòng)力矩Mr。當(dāng)制動(dòng)力矩Mr與轉(zhuǎn)動(dòng)力矩Mp相平衡時(shí)，即Mr＝Mp時(shí)，電度表的轉(zhuǎn)盤就保持穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速不斷地旋轉(zhuǎn)。根據(jù)這一平衡條件，即可得出在一定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)(或轉(zhuǎn)速)與電能之間的關(guān)系。
利用上述工作原理，將被測液體作為制動(dòng)(阻尼)物質(zhì)，代替電度表中的制動(dòng)磁鐵，使對(duì)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生制動(dòng)(阻尼)作用，當(dāng)達(dá)到平衡狀時(shí)，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速和所耗電能即反映了液體粘度的大小。
感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的原理結(jié)構(gòu)如

圖1、4所示，在旋轉(zhuǎn)的鋁盤上作用著兩個(gè)力矩，一個(gè)是電磁鐵產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，一個(gè)是被測介質(zhì)產(chǎn)生的制動(dòng)力矩。轉(zhuǎn)動(dòng)力矩由兩個(gè)電磁鐵產(chǎn)生，兩個(gè)電磁鐵線圈分別通以相位差為90°的正弦交流電流I1和I2時(shí)，兩線圈產(chǎn)生的交變磁通均穿過鋁盤在盤中產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電流，這些感應(yīng)電流與交變磁場相互作用而形成驅(qū)動(dòng)力矩。記該力矩的平均分量(鋁盤的慣性使其只能響應(yīng)驅(qū)動(dòng)力矩的平均分量)為Mav，根據(jù)電工學(xué)原理可得Mav＝KI(1)其中I＝I1，K＝K′I2，而K′是一與磁路有關(guān)的結(jié)構(gòu)常數(shù)。檢測時(shí)若控制I2恒定不變，則上式中的K就是常數(shù)。從而通過改變電流I就能方便地給定驅(qū)動(dòng)力矩Mav。
在Mav的作用下鋁盤帶動(dòng)轉(zhuǎn)筒(見圖4)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于被測介質(zhì)的粘性阻力，轉(zhuǎn)筒將受到制動(dòng)力矩Mc的作用，其大小與介質(zhì)粘度和轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速成正比，穩(wěn)定時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)力矩Mav與制動(dòng)力矩Mc平衡，記轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速為N，則有Mav＝Mc(2－1)N＝1／T(2－2)其中T為鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)周期，可利用一般轉(zhuǎn)速測定方法進(jìn)行測量。
根據(jù)流體力學(xué)原理，被測介質(zhì)的表觀粘度Mapp可由平衡時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期T和力矩Mav求得，以同心圓筒粘度計(jì)(如圖4)為例，其表觀粘度可表式為μapp＝ ((Rc2-Rb2))/(82LRc2Rb2) Mav·T＝Kv·Mav·T (3)其中Kv是一與同心圓筒幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)的儀器常數(shù)。
從原理上看，(3)中的Mav是給定量，而T是被測量，因此適合于給定切應(yīng)力條件下的粘度測量。由于Mav直接受控于電流I(式1)，所以也很容易在計(jì)算機(jī)的控制下，通過調(diào)整Mav將周期T穩(wěn)定于任意的給定值上，從而實(shí)現(xiàn)給定切變率條件下的粘度測量，而后者更符合臨床的實(shí)驗(yàn)要求和慣例。
本實(shí)用新型感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的結(jié)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)、粘度測試、控制檢測三個(gè)部分；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分包括機(jī)架，以及裝設(shè)在其中的電流線圈、電壓線圈和一轉(zhuǎn)動(dòng)部件；電流線圈和電壓線圈產(chǎn)生相互正交的交變磁通，以提供驅(qū)動(dòng)力矩；所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件為一設(shè)置在兩線圈之間的鋁制圓盤，以及由該圓盤帶動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸的下端裝配在設(shè)于前述機(jī)架的底部中心處的寶石軸承上；粘度測試部分裝設(shè)在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分的機(jī)架上部，包括一開口向上的液槽(或血槽。以下統(tǒng)稱液槽)用以容裝被測液體(或血液。以下統(tǒng)稱液體)；一同軸地放置在該液槽內(nèi)并與其相隔一定間隙的切液部件(或切血部件)，所述液槽和切液部件之一固裝在所述驅(qū)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)軸上，可被轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，另一件固定裝設(shè)在所述機(jī)架上，兩者可作相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；控制檢測及電路部分，包括在所述轉(zhuǎn)盤的周緣開有通孔，在與通孔相對(duì)應(yīng)的位置上裝設(shè)有光耦測速器，輸出轉(zhuǎn)速信號(hào)；一控制檢測器，具有兩驅(qū)動(dòng)單元，分別驅(qū)動(dòng)電流和電壓線圈，兩驅(qū)動(dòng)單元之一為設(shè)定電流可調(diào)，以提供不同的驅(qū)動(dòng)力矩；還有一計(jì)算單元，接受上述轉(zhuǎn)速信號(hào)及驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)而進(jìn)行計(jì)算從而輸出表示所測液體的粘度的信號(hào)本實(shí)用新型粘度計(jì)與現(xiàn)有其它形式的旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
2、檢測頭易于清洗，測試重現(xiàn)性良好。
3、工藝性能好，重現(xiàn)性及測試精度容易保證。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。
圖1是本實(shí)用新型粘度計(jì)粘度測試原理圖圖2是本實(shí)用新型粘度計(jì)一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖圖3是圖2所示本實(shí)用新型粘度計(jì)的另一種液槽結(jié)構(gòu)示意圖圖4是本實(shí)用新型粘度計(jì)的另一實(shí)施例示意圖。
圖5是本實(shí)用新型粘度計(jì)的控制測試系統(tǒng)示意圖。
本實(shí)用新型感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，如圖2所示，由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)、粘度測試、控制檢測三個(gè)部分組成。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分的工作原理和結(jié)構(gòu)與一般常用電度表相同，包括機(jī)架1，以及裝設(shè)在其中的電流線圈2、電壓線圈3和一轉(zhuǎn)動(dòng)部件；兩線圈的鐵心可由硅鋼片疊合而成；所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件為一設(shè)置在兩線圈之間的鋁制圓盤4，以及由該圓盤4帶動(dòng)的轉(zhuǎn)軸5，該轉(zhuǎn)軸5的下端裝配在設(shè)于前述機(jī)架1的底部中心處的寶石軸承6上，其上段具有一支承凸緣7，其上端為一頂尖8；粘度測試部分，如圖所示，裝設(shè)在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分的機(jī)架1上部，包括一托蓋9，固定在機(jī)架1的頂部，前述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)軸5的上段通過該托蓋9的中心孔向上伸出；一坐設(shè)在所述托蓋9上的液槽10，具有開口向上的環(huán)形槽11；一切液環(huán)13，呈倒置薄筒形，筒底部分放置在轉(zhuǎn)軸5的支承凸緣7上，可隨轉(zhuǎn)軸5的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，其圓筒部分插入液槽10的環(huán)形槽11內(nèi)，并與之保持一定間隙；所述液槽10和切液環(huán)13皆同心套設(shè)在轉(zhuǎn)軸5上；在液槽10和切液環(huán)13的外部罩套一定心罩14，其中心頂部裝有一壓母15，該壓母15下可旋轉(zhuǎn)地壓頂著所述轉(zhuǎn)軸5的頂尖8；本實(shí)用新型粘度計(jì)的液槽結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)，如圖3所示，在液槽10的內(nèi)壁上再套設(shè)一液槽套12，目的是使液槽深度加深且槽縫減小，這種結(jié)構(gòu)比圖1所示的單一環(huán)形槽更易于加工和裝配，且清洗方便，從而達(dá)到較高的信噪比和均勻的切變率。
本實(shí)用新型粘度計(jì)的粘度測試部分的另一種結(jié)構(gòu)形式，如圖4所示，液槽20制成開口向上的圓筒形狀，圓筒底裝連在轉(zhuǎn)軸25的頂端，轉(zhuǎn)軸25上固設(shè)有一圓形鋁盤24，故該圓筒狀液槽20可在鋁盤帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)。在該圓筒狀液槽20內(nèi)部，同軸但不相接觸地設(shè)置一切液內(nèi)柱體23，該內(nèi)柱體23上部吊裝固定在粘度計(jì)上部的機(jī)架上。在圓筒狀液槽20與內(nèi)柱體23之間形成一環(huán)狀空間21，被測液體即存放在此空間中。
控制檢測及電路部分，如圖2、5所示，在所述轉(zhuǎn)盤4的周緣開有一個(gè)或多個(gè)通孔16，在與通孔16相對(duì)應(yīng)的位置上裝設(shè)一光耦測速器17，光透過通孔16照射到光敏元件上，可產(chǎn)生光電信號(hào)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，即可測出表示轉(zhuǎn)盤4的轉(zhuǎn)動(dòng)周期T(1／N)的光電脈沖信號(hào)。
轉(zhuǎn)盤4的旋轉(zhuǎn)周期的檢測，也可以采用反射式光耦或霍耳器件或其他現(xiàn)有測轉(zhuǎn)速的方法進(jìn)行。
控制檢測系統(tǒng)，如圖5所示，包括一控制檢測器27，內(nèi)部具有一計(jì)算單元28和電流驅(qū)動(dòng)單元29、電壓驅(qū)動(dòng)單元30，兩驅(qū)動(dòng)單元29、30分別輸出電流給電流線圈2和電壓線圈3，兩驅(qū)動(dòng)線圈29、30之中至少有一個(gè)為設(shè)定電流可調(diào)，以提供所需力矩；光耦測速器17輸出所測表示轉(zhuǎn)動(dòng)周期T的信號(hào)，送至所述控制檢測器27；所述計(jì)算單元28接受上述表示驅(qū)動(dòng)電流I3、I2和轉(zhuǎn)動(dòng)周期T的信號(hào)，經(jīng)過計(jì)算，轉(zhuǎn)換為粘度數(shù)據(jù)而輸出。
本實(shí)用新型由于采同了上述的新的技術(shù)方案和相應(yīng)的新型結(jié)構(gòu)，使得所述驅(qū)動(dòng)力矩Mav和轉(zhuǎn)動(dòng)周期T的給定和測量均易保持足夠的精度。影響整機(jī)精度的主要因素是承載鋁盤和轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)軸的摩擦阻力。本實(shí)用新型粘度計(jì)采用儀表寶石軸承支承，在切變率大于5～10(S－1)和小于200(S－1)的范圍內(nèi)可達(dá)到優(yōu)于3％的滿量程精度，因而能夠很好地滿足臨床上血液流變學(xué)粘度測量的要求。
權(quán)利要求1.一種感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)、粘度測試、控制檢測三個(gè)部分；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分包括機(jī)架，以及裝設(shè)在其中的電流線圈、電壓線圈和一轉(zhuǎn)動(dòng)部件；所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件為一設(shè)置在兩線圈之間的鋁制圓盤，以及由該圓盤帶動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸的下端裝配在設(shè)于前述機(jī)架的底部中心處的軸承上，粘度測試部分裝設(shè)在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分的機(jī)架上部，包括一開口向上的液槽，用以容裝被測液體，一同軸地放置在該液槽內(nèi)并與其相隔一定間隙的切液部件，所述液槽和切液部件之一固裝在所述驅(qū)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)軸上，可被轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，另一件固定裝設(shè)在所述機(jī)架上，兩者可作相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；控制檢測及電路部分，包括在所述轉(zhuǎn)盤的周緣開有通孔，在與通孔相對(duì)應(yīng)的位置上裝設(shè)有光耦測速器，輸出轉(zhuǎn)速信號(hào)；具有兩路驅(qū)動(dòng)單元，至少其中之一為驅(qū)動(dòng)電流可調(diào)，以提供不同的驅(qū)動(dòng)力矩。
2.如權(quán)利要求1所述的粘度計(jì)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)軸的上端為一頂尖作為轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)，該轉(zhuǎn)軸上段具有一支承凸緣，以支承和帶動(dòng)所述測試部分的切液部件旋轉(zhuǎn)； 一托蓋，固定在機(jī)架頂部，前述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)軸的上段自該托蓋的中心向上伸出；一坐設(shè)在所述托蓋上的液槽，具有開口向上的環(huán)形槽；一呈倒置薄筒形的切液環(huán)作為測試部分的切液部件，該切液環(huán)的筒底部分倒置在轉(zhuǎn)軸的支承凸緣上，可隨轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，其圓筒部分插入血槽的環(huán)形槽內(nèi)，并與之保持一定間隙；所述液槽和切液環(huán)皆同心套設(shè)在轉(zhuǎn)軸上；在液槽和切液環(huán)的外部罩套一定心罩，其中心頂部有一壓母，該壓母下可旋轉(zhuǎn)地壓頂著所述轉(zhuǎn)軸的頂尖。
3.如權(quán)利要求2所述的粘度計(jì)，其特征在于在所述液槽內(nèi)壁上套設(shè)有一液槽套。
4.如權(quán)利要求1所述的粘度計(jì)，其特征在于所述液槽為開口向上的圓筒狀槽體，其槽體底部固裝于驅(qū)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)軸頂端，所述切液部件為一圓柱狀內(nèi)柱體，該柱體上部固定裝設(shè)在機(jī)架上。
專利摘要一種感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)、粘度測試、控制檢測三部分組成，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分與一般電度表相同，包括電流線圈、電壓線圈和轉(zhuǎn)盤；粘度測試部分包括液槽和倒置其中的切液部件，切液件由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)，液槽中的被測液體對(duì)旋轉(zhuǎn)起制動(dòng)作用，當(dāng)運(yùn)動(dòng)平衡時(shí)，電流線圈的電流與液體的切應(yīng)力成正比，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)頻率與切變率成正比，從而得出液體粘度。儀器結(jié)構(gòu)簡單，測試重現(xiàn)性好、精度高，特別適用于血液粘度的測量。
文檔編號(hào)G01N11/10GK2206958SQ9420636
公開日1995年9月6日 申請日期1994年3月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月17日
發(fā)明者陳生, 肖繼昌, 王順義 申請人:陳生