在線檢測粘度傳感器的製作方法

2023-11-11 03:15:27 3

專利名稱：在線檢測粘度傳感器的製作方法
技術領域：
本發明屬機械電子傳感器領域，特別是在線檢測粘度傳感器。 技術背景
粘度(Viscosity)是流變學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，即粘度對流體內部流動阻力的一 種度量。粘度檢測在石油化工食品藥品醫學化妝品等生產中應用非常廣泛。
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；塗料粘度測量採用塗布塗層就 屬於此種流動，這也是常用的粘度物理實驗方法；2、在兩個同軸圓 筒體之間環型空隙中的流動，即兩個圓筒體一個是固定另一個轉動， 同軸筒體傳感系統的旋轉粘度傳感器中大多是採用此種類型，美國 BROOKFIELD公司售價15萬元的錶盤式粘度計和丹麥產VISC-P型 氣動式粘度傳感器就屬於此種類型；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 於相互滑過的管狀液層的伸縮位移，根據位移量計算出相應的值為粘 度值，如江蘇無錫沃富儀器製造有限公司生產的粘度傳感器屬於此種 類性；4、在兩個平板之間的環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(轉動)旋轉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儀器公司生產的R系列粘度
傳感器屬於此種類型；5、落球式粘度測量方法；現有的粘度檢測儀 器根據上述原理設計製造，但是在實際應用中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換粘度參數，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 Sanerbrey方程△/ = 226xl06△m/ 2"，其中Aw是質量負載，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，符號負值為質量增加導致的頻率下降對應的值，如英國輸力強 莫伯蕾公司生產的7829插入式液體粘度計屬於此種類型；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，所於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係，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 密切關係，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於旋轉扭矩法，即動轉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筒之間有 一個扭矩傳感器實現，有的扭矩傳感器是由一支彈簧(又稱遊絲)構 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 的測量數據是關聯關係，原動機如是電機動力，電機的輸入電壓穩定 性，電機軸的轉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，因此即使流動兩側的平板或圓錐體與底板之間的面 積形狀與流體接觸面是恆定的，其誤差源仍然存在，其誤差源
還有扭矩是通過彈簧(又稱遊絲)元件獲取的，彈簧使用程度與疲勞 係數為不可逆的變化，造成了新舊元件均一性難保證。落球式粘度測
量方法是依據斯託克斯屍=6;^;^公式，在物理實驗中常採用此種方 法，但是現有的落球法測量粘度需要經採樣然後將球體投入至量筒 中，測量落程與時間的關係量，這種方式不能實現在線測量。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 溫度變化而發生漂移，通常需要採用溫度補償的技術措施，但是頻率 隨著其溫度變化而發生漂移的規律不完全是線性，所於這種方式只局 限在一定的溫度區段，不同的溫度就要選用不同的型號給工程應用帶 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 產的7829插入式液體粘度計單價在17萬元，常用的工業設備都無法 承受這種昂貴的配置。
本發明是要提供一種成本低廉的在線式粘度傳感器。
發明內容
根據斯託克斯屍=6;r^;i/公式提供一種在線檢測粘度傳感器。 本發明是這樣實現的將磁性球置於雙端設有喇叭口的通管內， 喇叭管的長度中點安裝轉軸由電機帶動旋轉，喇叭管的兩端與安裝有 兩隻霍爾傳感器的環型內圓相切，兩隻霍爾傳感器分別安裝在環型的 的頂點(時針坐標12時位置)和環型的的底點(時針坐標6時位置)， 喇叭管在環型內作時針轉動，當喇叭管位置為垂直時磁性球從環型的 頂點(時針坐標12時)的位置落至環型的底點(時針坐標6時)的位置，如磁性球在時針坐標6時位置，隨電機的帶動喇叭管在環型內 作時針轉動轉至垂直位置，磁性球又從時針坐標12時落至6時，環 型的時鐘12時位置和環型的時針6時位置設有霍爾傳感器，當磁性 球進入霍爾傳感器的感應區時霍爾傳感器輸出一次脈衝，當磁性球從 12時位置落下至6時位置時，另一隻霍爾傳感器傳感器輸出一次脈 衝，當液體的密度一定時兩次脈衝的間隔時間取決於磁性球經過的液 體粘度，磁性球經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，根據兩次脈衝的間隔時間即可換算為粘度值。
本發明的積極意義是，為生物工程、化學工程提供一種可靠廉價的 粘度檢測技術。
以下結合附圖作進一步說明
附圖l是本發明主視附圖2是本發明結構視附圖3是本發明電路原理附圖4是本發明喇叭管示意附圖5是本發明霍爾傳感器觸發波形

圖1中，霍爾傳感器(1)、環型(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環型(3)的時鐘坐標12時位置設有霍爾傳感器(1 )， 環型(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)內設有磁性球(5〉，環型(3)的時鐘坐標6時位置設有 霍爾傳感器(4)，參照附圖2環型(3)由軸(7)與電機(8)連接 安裝在法蘭(6)上，當電機(8)工作時喇叭管(2)在環型(3)作時 針旋轉運動，磁性球(5)在喇叭管(2)內隨喇叭管(2)的時針旋 轉被帶至環型(3)的時鐘坐標12時位置時，磁性球(5)在喇叭管
(2) 內作落球運動，從環型(3)的時鐘坐標12時位置落下至環型
(3) 的時鐘坐標6時位置。磁性球(5)進入霍爾傳感器(I)的感 應區時，參照附圖3:霍爾傳感器(1)獲得磁性信號被觸發輸出一 次脈衝，經放大電路輸出， 一路被採集卡採集，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，當磁性球(5)從環型(3)的時鐘坐標12時位置落下至 環型(3)的時鐘坐標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)磁性感應輸出一次脈衝，經放大電 路輸出， 一路被採集卡採集，分路信號輸入至LOGO， LOGO輸出幵 關信號令電機(8)啟動，電機(8)啟動帶動喇叭管(2)在環型(3)
作時針旋轉運動重複前一次周期，如此循環可達到在線測量的目的， 磁性球(5)從環型(3)的時鐘坐標12時位置落下至環型(3)的時
鍾坐標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)進入霍爾傳感器(1)的感應區時輸 出脈衝被採集卡採集輸入計算機脈衝信號波標定為a，當磁性球(5) 從環型(3)的時鐘坐標12時位置落下脫離霍爾傳感器(1)信號波 消失標定為b，磁性球(5)從環型(3)的時鐘坐標12時位置落下 至環型(3)的時鐘坐標6時位置時霍爾傳感器(4)獲得磁性球(5) 磁性感應輸出一次脈衝被採集卡採集輸入計算機脈衝信號波標定位 c，喇叭管(2)隨電機(8)的軸轉動，磁性球(5)離開霍爾傳感器
(4) ，磁性球(5)磁性感應消失霍爾傳感器(1)信號波消失標定為 d，參照附圖5;b-c是磁性球(5)從環型(3)的時鐘坐標12時位置 落下至環型(3)的時鐘坐標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 須進入霍爾傳感器(1)的感應區喇叭錐度才能出現向心的斜面，磁 性球(5)才能從喇叭管(2)喇叭錐度區向下落。
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。
權利要求1、一種在線檢測粘度傳感器由環型(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、採集卡、計算機組成，其特徵在於喇叭管(2)安裝在環型(3)內孔中。
2、 按權利要求1所述的在線檢測粘度傳感器其特徵還在於霍爾傳感 器(1)、霍爾傳感器(4)分別安裝在環型(3)圓周時鐘位置12時 和6時的位置。
3、 按權利要求1所述的在線檢測粘度傳感器其特徵還在於磁性球(5) 置於喇叭管(2)內。
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、採集卡、計算機組成，喇叭管(2)安裝在環型(3)內孔中，由電機喇叭管作時針運轉，磁性球在喇叭管內與喇叭管同步運轉，磁性球隨喇叭管運轉至環型的12時位置從該位置落下至環型的6時位置，環型的12時和6時位置均設有霍爾傳感器，磁性球落下的時間被霍爾傳感器分別感應獲取，經放大電路放大、採集卡採集，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 優先權日2008年6月24日
發明者王路陽 申請人:王路陽