专利名称：在线检测粘度传感器的制作方法
技术领域：
本发明属机械电子传感器领域，特别是在线检测粘度传感器。 技术背景
粘度(Viscosity)是流变学科中的重要组成部分，在流体中流体 抗其不可逆位置变化的能力称粘度，即粘度对流体内部流动阻力的一 种度量。粘度检测在石油化工食品药品医学化妆品等生产中应用非常广泛。
测量粘度流体流动模式主要有四种1、在两个平板之间流动，
即一个平板移动另一个底板是固定的；涂料粘度测量采用涂布涂层就 属于此种流动，这也是常用的粘度物理实验方法；2、在两个同轴圆 筒体之间环型空隙中的流动，即两个圆筒体一个是固定另一个转动， 同轴筒体传感系统的旋转粘度传感器中大多是采用此种类型，美国 BROOKFIELD公司售价15万元的表盘式粘度计和丹麦产VISC-P型 气动式粘度传感器就属于此种类型；3、管口流动型，由管口的出口 入口的压力差使流体流动，流动速率的分布曲线呈抛物线型，即相当 于相互滑过的管状液层的伸縮位移，根据位移量计算出相应的值为粘 度值，如江苏无锡沃富仪器制造有限公司生产的粘度传感器属于此种 类性；4、在两个平板之间的环行或在一个圆锥体与底板之间的流动， 即其一个是固定的，另一个面(转动)旋转粘度传感器中属常见的一 种类型，如北京中外合资中勤世帝科学仪器公司生产的R系列粘度
传感器属于此种类型；5、落球式粘度测量方法；现有的粘度检测仪 器根据上述原理设计制造，但是在实际应用中4种类型都存在一定的 缺陷；第一种方式以移动平板的抗拉力矩转换粘度参数，移动平板速 度不同力矩不同是误差源之一，6、晶体振荡频率测量法；是根据 Sanerbrey方程△/ = 226xl06△m/ 2"，其中Aw是质量负载，A/是Aw 改变所造成的频率变化，/为石英晶体的工作频率，^是石英晶体的 面积，符号负值为质量增加导致的频率下降对应的值，如英国输力强 莫伯蕾公司生产的7829插入式液体粘度计属于此种类型；移动平板 的原动机的移动惯性量不同力矩不同是误差源之二，移动平板速度又 与原动机的移动惯性量相关，所于此种方式精确测量粘度有一定的难 度。第三种方式与流动液体密度有较大的关系，不同的密度液体流型 和流动速率都不同，不同的流体密度不同，同一种液体密度与温度有 密切关系，不同温度密度不同，管口式粘度测量方法存在多因素误差。 第二种和第四种都属于旋转扭矩法，即动转筒与静筒之间的流体其抗 其不可逆位置变化的力矩量，力矩量测量是由原动力轴与转筒之间有 一个扭矩传感器实现，有的扭矩传感器是由一支弹簧(又称游丝)构 成，和第一种方式相同原动机的运动速度、移动惯性量与扭矩传感器 的测量数据是关联关系，原动机如是电机动力，电机的输入电压稳定 性，电机轴的转子与定子的配合公差都会引起原动机的运动速度、移 动惯性量的误差，因此即使流动两侧的平板或圆锥体与底板之间的面 积形状与流体接触面是恒定的，其误差源仍然存在，其误差源
还有扭矩是通过弹簧(又称游丝)元件获取的，弹簧使用程度与疲劳 系数为不可逆的变化，造成了新旧元件均一性难保证。落球式粘度测
量方法是依据斯托克斯尸=6;^;^公式，在物理实验中常采用此种方 法，但是现有的落球法测量粘度需要经采样然后将球体投入至量筒 中，测量落程与时间的关系量，这种方式不能实现在线测量。晶体振 荡频率测量法最大缺点是晶体浸泡在不同温度的溶液中频率随着其 温度变化而发生漂移，通常需要采用温度补偿的技术措施，但是频率 随着其温度变化而发生漂移的规律不完全是线性，所于这种方式只局 限在一定的温度区段，不同的温度就要选用不同的型号给工程应用带 来了一定的不便，其次是这种仪器价格高如英国输力强莫伯蕾公司生 产的7829插入式液体粘度计单价在17万元，常用的工业设备都无法 承受这种昂贵的配置。
本发明是要提供一种成本低廉的在线式粘度传感器。
发明内容
根据斯托克斯尸=6;r^;i/公式提供一种在线检测粘度传感器。 本发明是这样实现的将磁性球置于双端设有喇叭口的通管内， 喇叭管的长度中点安装转轴由电机带动旋转，喇叭管的两端与安装有 两只霍尔传感器的环型内圆相切，两只霍尔传感器分别安装在环型的 的顶点(时针坐标12时位置)和环型的的底点(时针坐标6时位置)， 喇叭管在环型内作时针转动，当喇叭管位置为垂直时磁性球从环型的 顶点(时针坐标12时)的位置落至环型的底点(时针坐标6时)的位置，如磁性球在时针坐标6时位置，随电机的带动喇叭管在环型内 作时针转动转至垂直位置，磁性球又从时针坐标12时落至6时，环 型的时钟12时位置和环型的时针6时位置设有霍尔传感器，当磁性 球进入霍尔传感器的感应区时霍尔传感器输出一次脉冲，当磁性球从 12时位置落下至6时位置时，另一只霍尔传感器传感器输出一次脉 冲，当液体的密度一定时两次脉冲的间隔时间取决于磁性球经过的液 体粘度，磁性球经过的液体粘度愈大磁性球从12时位置落下至6时 位置时间愈长，相反磁性球经过的液体粘度愈小磁性球从12时位置 落下至6时位置时间愈短，计算粘度之前确定磁性球与被测液体的密 度比，根据两次脉冲的间隔时间即可换算为粘度值。
本发明的积极意义是，为生物工程、化学工程提供一种可靠廉价的 粘度检测技术。
以下结合附图作进一步说明
附图l是本发明主视附图2是本发明结构视附图3是本发明电路原理附图4是本发明喇叭管示意附图5是本发明霍尔传感器触发波形
图1中，霍尔传感器(1)、环型(3)、喇叭管(2)、磁性球(5) 霍尔传感器(4);
图2中，电机(8)、轴(7)、法兰(6);
具体实施例
参照附图1环型(3)的时钟坐标12时位置设有霍尔传感器(1 )， 环型(3)中心垂线安装有喇叭管(2)，喇叭管(2)喇叭在管的两端, 喇叭管(2)内设有磁性球(5〉，环型(3)的时钟坐标6时位置设有 霍尔传感器(4)，参照附图2环型(3)由轴(7)与电机(8)连接 安装在法兰(6)上，当电机(8)工作时喇叭管(2)在环型(3)作时 针旋转运动，磁性球(5)在喇叭管(2)内随喇叭管(2)的时针旋 转被带至环型(3)的时钟坐标12时位置时，磁性球(5)在喇叭管
(2) 内作落球运动，从环型(3)的时钟坐标12时位置落下至环型
(3) 的时钟坐标6时位置。磁性球(5)进入霍尔传感器(I)的感 应区时，参照附图3:霍尔传感器(1)获得磁性信号被触发输出一 次脉冲，经放大电路输出， 一路被采集卡采集，分路信号输入至LOGO
(西门子公司通用逻辑电路)，LOGO输出开关信号令电机(8)停， 保持磁性球(5)在喇叭管(2)落球运动时间段不动，避免喇叭管(2) 变位千挠，当磁性球(5)从环型(3)的时钟坐标12时位置落下至 环型(3)的时钟坐标6时位置时，霍尔传感器(1)失磁信号消失， 霍尔传感器(4)获得磁性球(5)磁性感应输出一次脉冲，经放大电 路输出， 一路被采集卡采集，分路信号输入至LOGO， LOGO输出幵 关信号令电机(8)启动，电机(8)启动带动喇叭管(2)在环型(3)
作时针旋转运动重复前一次周期，如此循环可达到在线测量的目的， 磁性球(5)从环型(3)的时钟坐标12时位置落下至环型(3)的时
钟坐标6时位置时间决定被测液体的粘度，计算液体的粘度参照附图 5、附图1、附图3;磁性球(5)进入霍尔传感器(1)的感应区时输 出脉冲被采集卡采集输入计算机脉冲信号波标定为a，当磁性球(5) 从环型(3)的时钟坐标12时位置落下脱离霍尔传感器(1)信号波 消失标定为b，磁性球(5)从环型(3)的时钟坐标12时位置落下 至环型(3)的时钟坐标6时位置时霍尔传感器(4)获得磁性球(5) 磁性感应输出一次脉冲被采集卡采集输入计算机脉冲信号波标定位 c，喇叭管(2)随电机(8)的轴转动，磁性球(5)离开霍尔传感器
(4) ，磁性球(5)磁性感应消失霍尔传感器(1)信号波消失标定为 d，参照附图5;b-c是磁性球(5)从环型(3)的时钟坐标12时位置 落下至环型(3)的时钟坐标6时位置时间，该时间段为计算粘度的 值。d-a段为两次周期的间隔时间。参照附图1;为了保证磁性球(5) 限制在霍尔传感器(1)和霍尔传感器(4)之间作落球运动，磁性球
(5) 在喇叭管(2)受喇叭管(2)的喇叭锥度限制，喇叭管(2)必 须进入霍尔传感器(1)的感应区喇叭锥度才能出现向心的斜面，磁 性球(5)才能从喇叭管(2)喇叭锥度区向下落。
参照附图2，电机(8)由螺栓(9)固定在法兰(6)上，法兰(6) 固定在被检测的容器中即可在线检测。
权利要求1、一种在线检测粘度传感器由环型(3)、磁性球(5)、霍尔传感器(1)、霍尔传感器(4)、喇叭管(2)、电机(8)、放大电路、采集卡、计算机组成，其特征在于喇叭管(2)安装在环型(3)内孔中。
2、 按权利要求1所述的在线检测粘度传感器其特征还在于霍尔传感 器(1)、霍尔传感器(4)分别安装在环型(3)圆周时钟位置12时 和6时的位置。
3、 按权利要求1所述的在线检测粘度传感器其特征还在于磁性球(5) 置于喇叭管(2)内。
专利摘要本实用新型公开了在线检测粘度传感器它是由环型(3)、磁性球(5)、霍尔传感器(1)、霍尔传感器(4)、喇叭管(2)、电机(8)、放大电路、采集卡、计算机组成，喇叭管(2)安装在环型(3)内孔中，由电机喇叭管作时针运转，磁性球在喇叭管内与喇叭管同步运转，磁性球随喇叭管运转至环型的12时位置从该位置落下至环型的6时位置，环型的12时和6时位置均设有霍尔传感器，磁性球落下的时间被霍尔传感器分别感应获取，经放大电路放大、采集卡采集，由计算机计算该时间为粘度值。
文档编号G01N11/10GK201184864SQ20072019354
公开日2009年1月21日 申请日期2008年6月24日 优先权日2008年6月24日
发明者王路阳 申请人:王路阳