CN202770732U

CN202770732U - 一种旋转粘度测量***

Info

Publication number: CN202770732U
Application number: CN 201220245136
Authority: CN
Inventors: 杨翰林; 张铁锋; 李彦熹
Original assignee: Harbin University of Commerce
Current assignee: Harbin University of Commerce
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2022-05-29

Abstract

一种旋转粘度测量***，以光栅转矩传感器作为数据采集装置，包括内转轴、外转轴、外侧光栅片、内侧光栅片、第一均匀光栅片、第二均匀光栅片和光电接收管，所述内转轴与所述外侧光栅片相连，测量运行时，两端分别与动力源和负载相连；所述外转轴与所述内侧光栅片相连，并可一起与所述内转轴和所述外侧光栅片做相对运动，第一均匀光栅片和第二均匀光栅片是完全相同的均匀光栅片，当所述内侧光栅片和所述外侧光栅片做相对运动时，所述光电接收管输出端输出正弦波，相位差与转矩成正比，因此得到相位差，即可计算出转矩，从而换算出所测量的粘度值，该测量***智能可控，实现转速的多挡连续调节，大大提高了粘度测量的范围和精度，为油墨印刷适性的深入研究提供了保障。

Description

一种旋转粘度测量***

技术领域

本实用新型是涉及一种旋转粘度测量***。

背景技术

油墨粘度是衡量油墨性能的重要参数，同时也会间接地影响印刷品的质量，因此对油墨粘度进行准确的测量和控制对于提高印品质量有着十分重要的意义。传统的机械式旋转粘度计由同步电机驱动，通过切换齿轮来改变转速，提供的转速挡位很少，不方便微处理器处理，仪器的测量精度较低，测量范围受到限制。

发明内容

本实用新型要解决的问题是提供一种旋转粘度测量***。

该旋转粘度测量***包括测量部分、控制部分和执行部分，所述测量部分包括光栅传感器组成的转矩测量部分以及由温度传感器组成的温度测量部分，分别用于检测转子所承受的转矩值和待测液体的温度值，并传输给单片机，作为反馈以及控制信息；所述控制部分由单机控制***构成，作为中枢***控制相关数据的处理及存储；所述执行部分由步进电机带动转子，利用软件实现其多挡转速的选择；其特征在于：所述转矩测量部分包括光栅转矩传感器，其包括内转轴、外转轴、外侧光栅片、内侧光栅片、第一均匀光栅片、第二均匀光栅片和光电接收管，所述内转轴与所述外侧光栅片相连，测量运行时，两端分别与动力源和负载相连；所述外转轴与所述内侧光栅片相连，并可一起与所述内转轴和所述外侧光栅片做相对运动，第一均匀光栅片和第二均匀光栅片是完全相同的均匀光栅片，当所述内侧光栅片和所述外侧光栅片做相对运动时，所述光电接收管输出端输出正弦波，相位差与转矩成正比，因此得到相位差，即可计算出转矩，从而换算出所测量的粘度值。

本实用新型有益效果：采用步进电机直接驱动转子，该装置智能可控，大大提高了粘度测量的范围和精度，为油墨印刷适性的深入研究提供了保障。

附图说明

图1为双圆筒式旋转粘度计示意图；

图2为层流示意图；

图3为光栅传感器结构图；

图4为测量***框图；

图中，1-内转轴、2-光电发射管、3-外侧光栅片、4-内侧光栅片、5-光电接收管、6-外转轴、A-均匀光栅片、B-均匀光栅片。

具体实施方式

当流体与浸入其中的物体(如圆筒、圆锥、圆板、球及其它形状的刚性物体)二者之一作旋转运动时，物体将受到流体粘滞力的作用而改变原来的转矩。旋转法的原理就是通过测量流体作用于物体的粘性力矩来确定流体的粘度。

图1为双圆筒式旋转粘度计示意图，外筒是用来盛被测流体的容器，其半径为r₂，它是固定不动的，内筒是浸入被测流体的转子，由电机控制旋转，与外筒同轴，半径为r₁，高度为l。

测量时，内筒以恒定的角速度ω旋转，介于两筒之间的流体很规则地一层层转动，在垂直于旋转平面上的流线都是一些同心圆，如图2所示，则r层流体的流速v＝ω·r，其上所受的粘滞力矩：

M = \frac{4 πηl r_{1}^{2} r_{2}^{2} ω}{r_{2}^{2} - r_{1}^{2}} - - - (2.1)

在粘滞力矩和恢复力矩平衡的条件下，内筒做匀速转动，此时液体的流动呈稳定状态，则内筒受到的转矩：

T = M = \frac{4 πηl r_{1}^{2} r_{2}^{2} ω}{r_{2}^{2} - r_{1}^{2}} - - - (2.2)

则可推导出粘度公式：

η = \frac{T (r_{2}^{2} - r_{1}^{2})}{4 πlω r_{1}^{2} r_{2}^{2}} - - - (2.3)

式中：η——流体粘度；M——粘滞力矩；T——内筒受到的转矩；r₁——内筒半径；r₂——外筒半径；ω——内筒旋转的角速度；l——内筒的高度。

由式(2.3)可以看出，l、r₁、r₂均为已知量，ω可以根据需要设定，则粘度η是转矩T的函数。于是测量粘度η，实际上转化为测量内筒受到的转矩T。

目前，转矩测量的方法主要有应变式、磁弹性式和转角式。转角式转矩测量方法的装置简单、易实现，输出的是数字信号，精度较高，是较为理想的传感器类型。本实用新型应用转角式转矩测量原理，设计了一种光栅转矩传感器作为旋转粘度测量***的数据采集装置，其结构如图3所示。

内转轴1与外侧光栅片3相连，测量运行时，两端分别与动力源和负载相连；外转轴6与内侧光栅片4相连，6与4可一起与内转轴和外侧光栅片做相对运动。

A、B是完全相同的均匀光栅片。当内外侧光栅片做相对运动时，光电接收管5输出端输出正弦波。若传感器空载，即T＝0，二者之间的相位差为

当转矩T≠0时，相位差的变化取决于转矩的大小。相位差与转矩成正比，因此得到相位差，即可计算出转矩，从而换算出所测量的粘度值。

粘度测量***由测量部分、控制部分和执行部分组成，如图4所示。

(1)测量部分。包括由光栅传感器组成的转矩测量部分以及由温度传感器组成的温度测量部分，分别用于检测转子所承受的转矩值和待测液体的温度值，并传输给单片机，作为反馈以及控制信息。

(2)控制部分。主要由单机控制***构成，作为中枢***控制相关数据的处理及存储。

(3)执行部分。由步进电机带动转子，利用软件实现其多挡转速的选择。

该装置采用步进电机直接驱动转子，其智能可控，大大提高了粘度测量的范围和精度，为油墨印刷适性的深入研究提供了保障。

Claims

1.一种旋转粘度测量***，包括测量部分、控制部分和执行部分，所述测量部分包括由光栅传感器组成的转矩测量部分以及由温度传感器组成的温度测量部分，分别用于检测转子所承受的转矩值和待测液体的温度值，并传输给单片机，作为反馈以及控制信息；所述控制部分由单片机控制***构成，作为中枢***控制相关数据的处理及存储；所述执行部分由步进电机带动转子；其特征在于：所述转矩测量部分包括光栅转矩传感器，所述光栅转矩传感器包括内转轴(1)、外转轴(6)、外侧光栅片(3)、内侧光栅片(4)、第一均匀光栅片(A)、第二均匀光栅片(B)和光电接收管(5)，所述内转轴(1)与所述外侧光栅片(3)相连，测量运行时，两端分别与动力源和负载相连；所述外转轴(6)与所述内侧光栅片(4)相连，并可一起与所述内转轴和所述外侧光栅片做相对运动，第一均匀光栅片(A)和第二均匀光栅片(B)是完全相同的均匀光栅片，当所述内侧光栅片(4)和所述外侧光栅片(3)做相对运动时，所述光电接收管(5)输出端输出正弦波，相位差与转矩成正比，因此得到相位差，即可计算出转矩，从而换算出所测量的粘度值。