毕业论文--粘度测量

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1、湖南大学毕业设计(论文)第32页1绪论1.1粘度及其测量粘度是指流体抗其不可逆位置变化的能力，是对流体内部流动阻力的一种度量。粘度也是研究流体运动规律的基本参量，是流体控制方程的基本参数。不同物质的粘度不同，例如，在常温（20℃）、常压下，空气的粘度为0.018mPa·s、水为1mPa·s、蜂蜜为104mPa·s、沥青为108mPa·s、汽油为0.65mPa·s等。粘度还与压力、温度有关。粘度测量是控制生产流程、保证安全生产、控制与评定产品质量、医学诊断及科学研究的重要手段[21]，特别是在石油化工、医药、航天、食品等领域中具有非常重要的意义。如在医学中，血液粘度异常会引起血流阻力增加，使血

2、流速度减慢，影响内脏器的血液供应，导致新陈代谢出现障碍，血液粘度在适当的水平上才能进行正常的血液循环，因而准确测量血液粘度将有助于预防疾病和诊断病情；在石油化工中，为了提高产品及其相关副产品的产量和质量，需要准确的测量原油炼制过程中的粘度；在基础研究中，如研究胶体稀溶液的粘度可以帮助了解质点的大小与形状、质点与介质间的相互作用等；在纤维缠绕过程中，树脂的粘度变化对产品的极限应力影响很大。因此，粘度测量技术一直以来备受关注，并且人们发展了许多相当成熟的方法，典型的传统测量方法主要有毛细管法、旋转法以及振动法等。(1)毛细管法根据泊肃叶定律，在一定温度下，被测液体在一定压力下通过直立的毛细管并以

3、完全湿润管壁的状态流动时，所需时间正比于液体的运动粘度。因此，测量液体从毛细管流出的时间，即可得液体粘度。(2)旋转法旋转法可以测量广范围的液体粘度。其基本原理是：当流体与浸于其中的物体二者之一或者二者都作旋转运动时，物体将受到流体粘性力矩的作用而改变原来的转速或转矩，通过测量流体作用于物体的粘性力矩或物体的转速来确定流体的粘度[4]。湖南大学毕业设计(论文)第32页(3)振动法振动法测量方式较多，有扭转振动式，振球式振动片式等。比较常用的为正弦波振动粘度计，由两个传感器碟片以固定频率的正弦波反向驱动组成其粘度检测单元，反向驱动的目的是为了抵消反作用力，获得稳定的正弦波振动。这类粘度计通过测

4、量以固定频率和振幅不断振动的驱动电流，以驱动电流与粘度之间的比例关系来获得粘度。1.2粘度测量的研究现状与发展趋势随着计算机技术、光学技术、图像技术、传感器技术的不断进步，大大推动了液体粘度测定技术的发展，液体粘度的测定方法及装置也得到了不断的完善和创新的。目前，对于液体粘度测量的研究主要集中在以下三个方面：（1）基于虚拟仪器的液体粘度快速测定：为提高液体粘度测量的速度和精度，可将虚拟仪器运用到液体粘度的测量中，以实现液体粘度的快速测量和在线测量[2]。（2）基于计算机系统的液体粘度快速测定：计算机技术引入液体粘度的测定中，对检测结果进行快速的分析计算，可有效地克服人为操作造成的主观误差，不

5、但提高了测试精度，而且缩短了测试周期，提高了工作效率[2]。（3）基于新型粘度传感器的液体粘度快速测定：着传感器技术的飞速发展，一些新型高精度的粘度传感器也正在被应用到液体粘度的快速检测中，使得液体粘度的测定装置在结构大大简化[2]。粘度测定技术与国民经济许多领域均密切相关。随着科学技术发展的日新月异，实际生产需要研究和应用新的粘度测定技术；另外相关领域的技术进步也使得粘度测定技术将获得改进与提高。综合这两方面的因素，液体粘度测量技术将在3个方向有较大的发展：（1）传统的粘度测量方法已经比较成熟，再结合现代数据采集与处理技术，将会提高测量精度和智能化程度。（2）研究适用于宽范围测量（如新型智

6、能材料）的粘度测定方法和测试装置，例如测量电流变液的粘度，它是一种固液两相悬浮液，在外加电场(或磁场)的作用下，电（或磁）流变液的粘度会迅速变化。湖南大学毕业设计(论文)第32页（3）粘度是了解生物体体液流动机理的基础，服务于生物医学工程的粘度测量方法的改进有助于对生物体体液流动粘度的精确测定。1.3红外光电传感器的发展及其应用光电传感器又称光电开关，分为直射式与反射式两大类，在军事、通信、航空航天、工业检测与自动化、医学诊断、科学研究和民用产品中都有广泛的应用。例如，红外光电传感器可以用于遥控与通信、路径循迹导航、物体探测以及距离测量等[11]。光电传感器的物理基础是光电效应，用光电器件测

7、量非电量时，首先要把非电量的变化转换为光量的变化，然后通过光电器件的作用，就可以把非电量的变化转换为电量的变化。红外光电传感器发出的光信号是红外线，红外线可划分为近红外（0.7~1.4μm）、中波红外（1.4~3μm）、远红外（50~1000μm）等波段。红外线作为一种不可见光，需要采用专门的红外发射器和接收器，并且可以有效地防止周围可见光的干扰，进行无接触探测，不损伤被测物体。当今是信息化的社会，而传感器技