阻抗法石英晶體液體粘度測量系統(tǒng).pdf

1、粘度是液體的重要物理性質之一，它反映流體流動行為的特征，是表征流體流動性質的重要參數(shù)。粘度的測量被廣泛應用于石油、化工、涂料、食品和制藥等工業(yè)部門，對生產環(huán)節(jié)的質量控制以及最終產品的性能評定起著重要作用。另外，在紡織、國防、醫(yī)學等行業(yè)中的應用也非常廣泛。因此，對于粘度實時、準確的測量，具有重要的經(jīng)濟和社會效益。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，粘度測量正向著高精度、自動化、實時在線的方向發(fā)展，而諸如毛細管粘度計、旋轉粘度計這樣的傳統(tǒng)粘度計有很多缺點

2、，比如儀器笨重而不便于攜帶以及響應時間長而難以實現(xiàn)實時測量等。 本課題根據(jù)浸入液體的石英晶片受到液體粘性阻力而使其等效阻抗增加的特點，設計了一種采用阻抗法的石英晶體液體粘度測量系統(tǒng)。該測量系統(tǒng)用恒定頻率源激勵石英晶片，從而克服了傳統(tǒng)的采用差頻法諧振式石英晶體傳感系統(tǒng)在液體中不易起振、測量粘度低的缺點。利用石英晶體空載時的諧振頻率去驅動傳感器，從與石英晶體傳感器串聯(lián)的采樣電阻上取得響應信號，根據(jù)響應信號的幅值與液體粘度的相關性，獲

3、得液體粘度信息。 本文分析了差頻法和阻抗法這兩種利用浸入液體的石英晶體測量液體粘度的方法，并利用阻抗法設計了一種新型的恒定頻率驅動下的石英晶體液體粘度傳感器。根據(jù)由傳感器采集的響應信號的幅值與液體粘度之間良好的相關性，設計了一個完整的粘度測量系統(tǒng)。在該粘度測量系統(tǒng)中，設計完成了①由集成運放構成的輸出頻率可微調的克拉潑振蕩電路，以此作為傳感器的外加驅動信號源；②對響應信號進行混頻、低通濾波、多路選擇及A/D轉換的信號處理電路；③單

4、片機硬件和軟件系統(tǒng)，該單片機系統(tǒng)包含鍵盤控制及液晶顯示，負責對完成A/D轉換后得到的數(shù)據(jù)進行計算和處理并由液晶顯示結果；④通過對不同標準粘度液進行實驗并用合適的方法對實驗數(shù)據(jù)進行曲線擬合，得到測量系統(tǒng)的工作曲線。 用本課題設計的測量系統(tǒng)分別對標準粘度液和非標準粘度液進行測量液體粘度的實驗并對實驗數(shù)據(jù)進行誤差分析。結果表明，用該測量系統(tǒng)對中低粘度范圍內的液體進行粘度測量時，測量精度達到設計要求，為粘度測量提供了一種結構簡單、可實時