一種基于落球的液體粘度測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測量方法，尤其涉及一種基于落球的液體粘度測量方法，屬于測量控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)今的全球問題無疑是能源問題，因?yàn)槟茉匆鸬膽?zhàn)爭也不計(jì)其數(shù)，而未來國與國之間的競爭主要還是能源戰(zhàn)。因此研宄石油的粘性至關(guān)重要，由粘性測試數(shù)據(jù)可以判斷石油所在的層次從而分辨出其純度，這樣可以判斷測試區(qū)域內(nèi)的石油含量以決定是否開采。這樣可以節(jié)省資源，不浪費(fèi)人力物力在沒有利用價(jià)值的地域上。當(dāng)今社會(huì)商品的質(zhì)量也是很值得關(guān)注的問題，有些飲品，奶粉都摻雜其他有害的成分，而粘度是用來判斷其成分純度的重要指標(biāo)。
[0003]目前，在測定液體粘度的方法中，使用最普遍的是落球法，即在一個(gè)垂直放置的玻璃筒中盛滿欲測定的液體，在玻璃筒上做兩個(gè)記號(hào)以在玻璃筒上劃定一段距離，當(dāng)小球從玻璃筒的頂部在液體中下落至第一記號(hào)時(shí)開始計(jì)時(shí)，至第二記號(hào)時(shí)停止計(jì)時(shí)，通過時(shí)間間隔及記號(hào)之間的距離確定小球的運(yùn)動(dòng)速度，在根據(jù)小球與玻璃筒的直徑，小球與液體密度等參數(shù)計(jì)算液體的粘度。但是，目前常用的計(jì)時(shí)方式為肉眼觀察測量或者激光測量，但是肉眼目測存在著一定的誤差，影響最后的結(jié)果。激光測量的設(shè)備價(jià)格昂貴，不方便實(shí)驗(yàn)室用。
[0004]例如申請?zhí)枮椤?01210568729.X”的一種驅(qū)動(dòng)單元以及含有該驅(qū)動(dòng)單元的液體粘度測量儀。本發(fā)明液體粘度測量儀用能發(fā)送電脈沖信號(hào)的驅(qū)動(dòng)單元和能將該電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為位移的步進(jìn)電機(jī)替換傳統(tǒng)的交流電機(jī)，舍棄了齒輪組和凸輪組的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、減速齒輪組以及抗電機(jī)反轉(zhuǎn)裝置，極大簡化了粘度測量儀的結(jié)構(gòu)，同時(shí)將轉(zhuǎn)速的范圍擴(kuò)大至0.0lrpm?700rpm。另外，該發(fā)明采用的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電壓或電流的變化無關(guān)，能夠消除傳統(tǒng)交流電機(jī)在電壓或電流不穩(wěn)定狀態(tài)下轉(zhuǎn)速不穩(wěn)和容易晃動(dòng)的問題，從而減少測量誤差，該發(fā)明測量精度及方法優(yōu)化有待進(jìn)一步提高。
[0005]又如申請?zhí)枮椤?01320739700.3”的一種液體粘度檢測儀，包括底座，底座上設(shè)置有容器，其特征在于:所述容器中設(shè)置有攪拌裝置和溫度傳感器，并且在容器內(nèi)的下部設(shè)置有檢測裝置，檢測裝置電連接有計(jì)時(shí)裝置，溫度傳感器電連接有溫控裝置，溫控裝置電連接攪拌裝置。該實(shí)用新型使用光電門進(jìn)行測量，保證了測量的精度，降低了測量液體粘度實(shí)驗(yàn)的成本，提高了實(shí)驗(yàn)的效率，該發(fā)明測量精度及方法優(yōu)化有待進(jìn)一步提高。
[0006]再如申請?zhí)枮椤?01410008655.3”的一種高溫高壓液體粘度測量裝置及測量方法，所述的測量裝置包括高溫高壓系統(tǒng)以及測量系統(tǒng)，所述的測量系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、扭矩傳感器、驅(qū)動(dòng)磁筒、感應(yīng)磁筒、轉(zhuǎn)軸及攪拌槳；所述扭矩傳感器，一端與所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，另一端與所述驅(qū)動(dòng)磁筒連接；所述驅(qū)動(dòng)磁筒，隨所述扭矩傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)；所述感應(yīng)磁筒，位于所述驅(qū)動(dòng)磁筒內(nèi)部，在磁力作用下隨所述驅(qū)動(dòng)磁筒轉(zhuǎn)動(dòng)；所述轉(zhuǎn)軸，一端與所述感應(yīng)磁筒遠(yuǎn)離所述扭矩傳感器的一端連接，另一端與所述攪拌槳連接，所述轉(zhuǎn)軸部分位于所述高溫高壓系統(tǒng)內(nèi)；所述攪拌槳，位于所述高溫高壓系統(tǒng)內(nèi)，所述攪拌槳包括多片環(huán)繞所述轉(zhuǎn)軸對稱設(shè)置的槳葉，該發(fā)明測量精度及方法優(yōu)化有待進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對【背景技術(shù)】的不足提供了一種基于落球的液體粘度測量方法，通過多個(gè)傳感器可精確測量小球在液體的下落速度；根據(jù)施托克公式通過小球下落的速度精確計(jì)算出待測液體粘度。
[0008]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
[0009]一種基于落球的液體粘度測量方法，其特征在于:具體包含如下步驟:
[0010]步驟1，設(shè)一支架，在所述支架兩邊設(shè)有兩個(gè)滑輪，將小球和重量源通過引線連接并通過兩個(gè)滑輪滑動(dòng)；
[0011]步驟2，在引線上設(shè)有一標(biāo)簽；
[0012]步驟3，通過多個(gè)速度傳感器檢測標(biāo)簽的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行分析，進(jìn)而得出小球落入待測液體勻速下落時(shí)的速度；
[0013]步驟4，根據(jù)小球勾速下落時(shí)的速度計(jì)算出液體粘度，具體為:
[0014]m小球g-F浮-F粘n重麵g-F滑輪=O ；
[0015]得η = 1/6 31 rv (m小球 g- π r3 P g4/3_m重量源 g_2m重量源 g μ 阻)；
[0016]r為小球的半徑，η為待測液體粘度，V為小球下落速度，μ a為滑輪的阻力系數(shù)，g為重力加速度，IH7J^為小球的質(zhì)量，P為液體密度，III1im為質(zhì)量源的質(zhì)量，F(xiàn)ff為小球受到的浮力，F(xiàn)粘為液體粘度給小球產(chǎn)生的力，F(xiàn)stt為滑輪的阻力；
[0017]步驟5，將得出的待測液體粘度通過顯示單元實(shí)時(shí)顯示出來。
[0018]作為本發(fā)明一種基于落球的液體粘度測量方法，所述滑輪為定滑輪。
[0019]作為本發(fā)明一種基于落球的液體粘度測量方法，所述速度檢測單元為GSH5速度傳感器。
[0020]作為本發(fā)明一種基于落球的液體粘度測量方法，所述顯示單元為IXD顯示屏。
[0021]作為本發(fā)明一種基于落球的液體粘度測量方法，所述小球?yàn)槟透邷亍⒛透g物質(zhì)。
[0022]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0023]1、本發(fā)明方法簡單、易于實(shí)現(xiàn)；
[0024]2、本發(fā)明通過多個(gè)傳感器可精確測量小球在液體的下落速度；
[0025]3、本發(fā)明通過落球施托克公式通過小球下落的速度精確計(jì)算出待測液體粘度。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0027]一種基于落球的液體粘度測量方法，其特征在于:具體包含如下步驟:
[0028]步驟1，設(shè)一支架，在所述支架兩邊設(shè)有兩個(gè)滑輪，將小球和重量源通過引線連接并通過兩個(gè)滑輪滑動(dòng)；
[0029]步驟2，在引線上設(shè)有一標(biāo)簽；
[0030]步驟3，通過多個(gè)速度傳感器檢測標(biāo)簽的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行分析，進(jìn)而得出小球落入待測液體勻速下落時(shí)的速度；
[0031]步驟4，根據(jù)小球勾速下落時(shí)的速度計(jì)算出液體粘度，具體為:
[0032]m小球g-F浮-F粘-m重麵g-F滑輪=O ；
[0033]得η = 1/6 π rv (m小球 g- π r3 P g4/3_m重量源 g_2m重量源 g μ 阻)；
[0034]r為小球的半徑，η為待測液體粘度，V為小球下落速度，μ a為滑輪的阻力系數(shù)，g為重力加速度，IH7j^為小球的質(zhì)量，P為液體密度，Iii1im為質(zhì)量源的質(zhì)量，F(xiàn)ff為小球受到的浮力，F(xiàn)粘為液體粘度給小球產(chǎn)生的力，F(xiàn)stt為滑輪的阻力；
[0035]步驟5，將得出的待測液體粘度通過顯示單元實(shí)時(shí)顯示出來。
[0036]其中，所述滑輪為定滑輪，所述速度檢測單元為GSH5速度傳感器。，所述顯示單元為LCD顯示屏，所述小球?yàn)槟透邷?、耐腐蝕物質(zhì)。
[0037]本發(fā)明主要通過一個(gè)支架，兩邊分別有滑輪，一邊放一個(gè)一定質(zhì)量的小球，另一邊放一個(gè)一定重量源，兩個(gè)物體通過一根光滑的引線連接，跨過兩個(gè)定滑輪滑動(dòng)，在中間的鋼桿放多個(gè)傳感器，引線上放一個(gè)標(biāo)簽，通過多個(gè)速度傳感器檢測標(biāo)簽的運(yùn)動(dòng)，對多個(gè)傳感器檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理進(jìn)而得出小球勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，讓小球下落進(jìn)入待測液體中，小球剛落進(jìn)液體時(shí)作加速運(yùn)動(dòng)，隨著其速度的增大，它收到的粘性力不斷增大，直至它所受的合理為零，這時(shí)小球勻速下落根據(jù)物體的平衡條件，進(jìn)而通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算出液體粘性。具體如下:
[0038]根據(jù)小球勻速下落時(shí)的速度計(jì)算出液體粘度，具體為:
[0039]m小球g-F浮-F粘_m重麵g_F滑輪=O ；
[0040]得η = 1/6 π rv (m小球 g- π r3 P g4/3_m重量源 g_2m重量源 g μ 阻)；
[0041]r為小球的半徑，η為待測液體粘度，V為小球下落速度，μ a為滑輪的阻力系數(shù)，g為重力加速度，IH7J^為小球的質(zhì)量，P為液體密度，III1im為質(zhì)量源的質(zhì)量，F(xiàn)ff為小球受到的浮力，F(xiàn)粘為液體粘度給小球產(chǎn)生的力，F(xiàn)stt為滑輪的阻力；
[0042]輸入單元用于輸入以上參數(shù)。
[0043]本方案方法結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，但是不適合于現(xiàn)場環(huán)境下的在線測量。本發(fā)明涉及的控制系統(tǒng)為AVR單片機(jī)，具有預(yù)取指令功能，即在執(zhí)行一條指令時(shí)，預(yù)先把下一條指令取進(jìn)來，使得指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行；多累加器型，數(shù)據(jù)處理速度快;AVR單片機(jī)具有32個(gè)通用工作寄存器，相當(dāng)于有32條立交橋，可以快速通行；中斷響應(yīng)速度快。AVR單片機(jī)有多個(gè)固定中斷向量入口地址，可快速響應(yīng)中斷；AVR單片機(jī)耗能低。對于典型功耗情況，WDT關(guān)閉時(shí)為ΙΟΟηΑ，更適用于電池供電的應(yīng)用設(shè)備；有的器件最低1.8V即可工作；AVR單片機(jī)保密性能好。
[0044]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0045]以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。上面對本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以再不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于落球的液體粘度測量方法，其特征在于:具體包含如下步驟: 步驟1，設(shè)一支架，在所述支架兩邊設(shè)有兩個(gè)滑輪，將小球和重量源通過引線連接并通過兩個(gè)滑輪滑動(dòng)； 步驟2，在引線上設(shè)置一標(biāo)簽； 步驟3，通過多個(gè)速度傳感器檢測標(biāo)簽的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行分析，進(jìn)而得出小球落入待測液體勻速下落時(shí)的速度； 步驟4，根據(jù)小球勻速下落時(shí)的速度計(jì)算出液體粘度，具體為: m小球g~F浮-? _m重量源g-F滑輪=O ； 得η = 1/6 π rv (m小球g_ π r3 p g4/3_m重量源g_2m重量源g μ阻)； r為小球的半徑，η為待測液體粘度，V為小球下落速度，μ a為滑輪的阻力系數(shù)，g為重力加速度，IH7j^為小球的質(zhì)量，P為液體密度，Iii1im為質(zhì)量源的質(zhì)量，F(xiàn)ff為小球受到的浮力，F(xiàn)粘為液體粘度給小球產(chǎn)生的力，F(xiàn)stt為滑輪的阻力； 步驟5，將得出的待測液體粘度通過顯示單元實(shí)時(shí)顯示出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于落球的液體粘度測量方法，其特征在于:所述滑輪為定滑輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于落球的液體粘度測量方法，其特征在于:所述速度檢測單元為GSH5速度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于落球的液體粘度測量方法，其特征在于:所述顯示單元為IXD顯示屏。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于落球的液體粘度測量方法，其特征在于:所述小球?yàn)槟透邷亍⒛透g物質(zhì)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于落球的液體粘度測量方法，設(shè)一支架，在所述支架兩邊設(shè)有兩個(gè)滑輪，將小球和重量源通過引線連接并通過兩個(gè)滑輪滑動(dòng)；在引線上設(shè)有一標(biāo)簽；通過多個(gè)速度傳感器檢測標(biāo)簽的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行分析，進(jìn)而得出小球落入待測液體勻速下落時(shí)的速度。進(jìn)而過落球施托克公式通過小球下落的速度精確計(jì)算出待測液體粘度。
【IPC分類】G01N11-12
【公開號(hào)】CN104634701
【申請?zhí)枴緾N201410670885
【發(fā)明人】時(shí)國堅(jiān), 吳儼, 張軍, 孫繼通, 陳晨, 范效彰
【申請人】無錫悟莘科技有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年11月21日