旋转式FBG粘度仪的研制.pdf

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1、110传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2015年第34卷第8期DOI：10．13873／J．1000--9787(2015)08--0110--02旋转式FBG粘度仪的研制周延辉，谢涛，张长胜，李英娜，赵振刚，李川(昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南昆明650500)摘要：为测量液体的粘度，设计并研制了一种基于旋转式的高灵敏度且抗电磁干扰的光纤Bragg光栅(FBG)粘度仪。该粘度仪传感器部分由弹性空心圆柱体与定子相连接组成，光栅贴于弹性空心圆柱体内壁。经计算得，该粘度仪的灵敏度为80

2、pm／(Pa·s)。用蜂蜜和食用油进行实验，在旋转速度同为120rad／min的条件下，测得的平均动力粘度分别为1O．15Pa·S与6．6Pa·S。实验结果表明：旋转式FBG粘度仪的测量结果在合理范围以内。关键词：粘度测量；光纤Bragg光栅；旋转式；扭矩中图分类号：TP212．9文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)08-0110--02ResearchandfabricationofrotaryFBGviscometerZHOUYan—hui，XIETao，ZHANGChang—sheng，LIYing—na，ZHAOZhen

3、—gang，LIChuan(SchoolofInformationEngineeringandAutomation，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650500，China)Abstract：Tomeasureviscosityofliquid，akindoffiberBragggrating(FBG)viscometerbasedonrotarywithhighsensitivityandanti—interferenceiSdesigned．researchedandfabrica

4、ted．ThesensorofviscometeriSmadeupofelastichollowcylinderandstator．FBGiSstickedintheinnerwallofelastichollowcylinder．Bycalculation．thesensitivityofviscometerisobtained，whichis80pm／(Pa·S)．ExperimentswitllhoneyandcookingoilshowthattheaverageofviscosityiS10．15Pa·S．and6．6Pa·S．when

5、inthesamerotationspeedwith120rad／min．ExperimentalresultsshowthatthemeasuringresuhsofrotaryFBGviscometeriSwithinreasonablelimits．Keywords：viscositymeasuring；fiberBragggrating(FBG)；rotarytype；torque0引言1旋转式FBG粘度仪的结构与原理液态的特征量能反映或决定物体的组成和性质，粘度传统的旋转式粘度计的测量依据是牛顿粘性定律。旋就是液体的一个重要特征，液体粘

6、度的测量对化工、石油以转式圆筒粘度计的传感结构为筒状的弹性元件，圆筒因受及食品等行业具有重要意义。目前，常用于测量粘度的应到来自旋转液体的粘性阻力的作用而产生扭转形变，即会变式传感器是通过测量各种弹性元件的应变或转矩来间接出现一个扭矩。在旋转速度等条件相同的情况下，这测量液体粘度的传感器，弹性元件一般有棒状、片状、盘状、个扭矩将随液体的粘度的变化而变化，粘度越大扭矩越大，丝状以及筒状等。旋转法是目前粘度测量最普遍的方因此，测定圆筒的扭矩就可以计算出液体的粘度值。本文法，而筒状的弹性元件是各类旋转式粘度计中经常用设计研制的旋转式FBG粘度仪是在传统

7、旋转式粘度计的到的弹性元件。传统的粘度测量仪灵敏度较低且常采用电基础上，结合新兴的FBG传感器技术设计出来的，旋转式信号容易受到电磁干扰，而旋转式FBG粘度仪恰好能解决FBG粘度仪的传感器结构”如图1所示，该粘度仪的传上述问题。感结构主要由3个部分组成。传感元件为FBG；换能结构在传统的旋转式圆筒粘度计结构的基础上，本文结合为弹性空心柱体，采用硬铝合金材料，上端固定在矩形支架光纤Bragg：光栅(FBG)传感技术设计出了旋转式FBG上，其外壁直径D=8．6mm，内壁直径d=7．8mm，弹性模粘度仪。介绍了粘度仪的工作原理与主要结构，并采用蜂量E=

8、26GPa；接触部分为定子，它的上端通过法兰盘与弹蜜和食用油作为测量对象进行实验，分析得出旋转式FBG性空心柱体相连，其高h=100mm