一种测量液体粘滞系数的装置和方法制造方法及图纸

本申请实施例提供一种测量液体粘滞系数的装置和方法，所述测量液体粘滞系数的装置包括：水平调节系统、支架系统、升降系统、智能系统和测量系统，所述水平调节系统、支架系统和升降系统组成跷跷板结构，引入单片机、挡光片数个、光电门开关、键盘和显示屏使测量变得智能化，同时可以测量不透明的液体，还可以提高了测量的精度，而且操作方便。

【技术实现步骤摘要】
一种测量液体粘滞系数的装置和方法
本申请实施例涉及流体物理性质测量
，尤其涉及一种测量液体粘滞系数的装置和方法。
技术介绍
粘滞系数用以表征液体的粘滞程度，它决定于液体的种类及纯度。研究和测定液体的粘滞系数在物性研究、工农业生产和国防建设等各方面都有重要的实际意义。因此，液体粘滞系数的测定实验是国内绝大多数大专院校必修的课程之一。目前，该实验基本上都根据斯托克斯(SatokesGeorgeGabried)公式用落球法来测定液体的粘滞系数，即将一重量为m的小钢球通过引导管沿竖直方向下落于盛有粘滞系数较大的透明液体——蓖麻油的玻璃圆筒中，然后通过测量金属小球的重量、体积、运动速度、距离、玻璃圆筒的直径等，求得该液体的粘滞系数。然而，实验时，要求投入液体的小钢球必须沿玻璃圆筒中心轴线下落。但是目前实验装置是由人工释放小钢球，小钢球下落时非常容易偏离中心轴线，使圆筒壁对小钢球运动的影响较大且因小钢球下落的路径不确定而难以修正，因此测量误差较大、重复性较差，而且当采用激光光电门测量小钢球下落时间时，由于小钢球的运动偏离中心轴线而导致测量失败。因此，落球法测液体粘滞系数存在着如下的缺点。1、对于测量由于透明度较差的液体时，无法清楚地观察到小球的下落情况，而给测量带来的测量困难。2、采用手控计时来测定小球匀速下落的速度，由于人的为判断，手动计时来测量小球匀速下落的速度，误差很大。3、倒扣的锥形有机玻璃罩如果微有松动就会移位偏离中心，无法使小球精确沿中线下落。
技术实现思路
本申请实施例提供一种测量液体粘滞系数的装置和方法，能解决测量透明度极差的液体的困难，大大提高测量的精度。本申请的一方面提供一种测量液体粘滞系数的装置，包括：水平调节系统、支架系统、升降系统、智能系统和测量系统，其中，所述水平调节系统包括底板和多个调节件，所述底板为平板，所述调节件设置于所述底板下表面，用于调节所述底板的高度使得所述底板水平放置；所述支架系统包括支架、第一卡位槽、第二卡位槽、第一滑轮、第二滑轮和光电门开关，其中，所述支架包括垂直杆和与横梁，所述垂直杆的一端垂直固定于所述横梁，且所述垂直杆的另一端垂直固定于所述底板上，所述横梁的两末端分别具有向下垂直的第一延伸部和第二延伸部，所述第一延伸部的末端依次安装所述第一滑轮和所述第一卡位槽，其中，所述第一卡位槽位于所述第一滑轮下方，所述第二延伸部的末端依次安装所述第二滑轮和所述第二卡位槽，所述第二卡位槽位于所述第二滑轮下方；所述升降系统包括第一限位卡、第二限位卡、第一法码盘、第二法码盘、多个挡光片、细线、第一测量球、第二测量球和法码球；其中，所述细线横挂于所述第一滑轮和所述第二滑轮上，且所述细线的两端分别从所述第一卡位槽和所述第二卡位槽穿过；所述细线的两末端分别活动式地挂上所述第一测量球和所述第二测量球；所述细线挂所述第一测量球的这一端还设置有所述第一限位卡，所述第一限位卡能被所述第一卡位槽卡住使得所述细线不能继续运动，所述第一限位卡与所述第一测量球之间且靠近所述第一限位卡还设有所述第一法码盘；所述细线挂所述第二测量球的这一端还设置有所述第二限位卡，所述第二限位卡能被所述第二卡位槽卡住使得所述细线不能继续运动，所述第二限位卡与所述第二测量球之间且靠近所述第二限位卡还设有所述第二法码盘；所述多个挡光片位于所述细线的中间部位，每相邻的挡光片的间距为等距，每个挡光片经过所述光电门开关时控制所述光电门开关的开启和关闭；所述第一卡位槽和所述第二卡位槽使所述第一测量球或所述第二测量球降到接近所述底板的上表面时停止升降；所述法码球在测量时放置在所述第一法码盘或所述第二法码盘上；所述智能系统包括单片机、键盘和显示屏，所述单片机的计时由所述光电门开关的开启和关闭控制；所述测量系统包括第一圆筒和第二圆筒和连接管，所述第一圆筒和第二圆筒用于盛装待测液体，所述第一圆筒和第二圆筒的底部通过所述连接管连通，使得所述待测液体的液面等高。可选地，当所述法码球放置在所述第一法码盘上且所述第一圆筒和所述第二圆筒加装有待测液体时，所述单片机还用于根据如下公式计算出待测液体的粘滞系数ηA：F1A为所述第一圆筒中待测液体中的粘滞力，RA是所述第一测量球的半径，WA是所述法码球放置在所述第一法码盘上且有待测液体时的升降匀速度。可选地，当所述法码球放置在所述第二法码盘上且所述第一圆筒和所述第二圆筒加装有待测液体时，所述单片机还用于根据如下公式计算出待测液体的粘滞系数ηB：F1B为所述第二圆筒中待测液体中的粘滞力，RB是所述第二测量球的半径，WB是所述法码球放置于所述第二法码盘且有待测液体时的升降匀速度；所述单片机还用于根据如下公式计算出待测液体的平均粘滞系数η：可选地，所述单片机还用于根据如下公式计算出F1A：其中，GF为法码球的重量，FM1为所述第一测量球放置于所述第一法码盘且有待测液体时的摩察力，GA为所述第一测量球的重量，FA为所述第一测量球在所述第一圆筒的待测液体中的浮力，GB为所述第二测量球的重量，FB为所述第二测量球在所述第二圆筒的待测液体中的浮力。可选地，所述单片机还用于根据如下公式计算出FM1：FM1＝μA(GF+G0-2FA)其中，μA为摩擦系数，G0为所述细线、所述第一限位卡、所述第二限位卡、所述第一法码盘、所述第二法码盘、所述第一测量球、所述第二测量球和所述挡光片的总重量，FA为所述第一测量球在所述第一圆筒的待测液体中的浮力。可选地，当所述第一测量球放置于所述第一法码盘且没有待测液体时，所述单片机还用于根据如下公式计算每相邻挡光片的时间差：dTm＝Tm+1-Tm其中，每个挡光片挡住所述光电门开关时，所述单片机计时一次，dTm为第m次时间差，Tm+1为第m+1次时间，Tm为第m次时间，m与所述挡光片的数量n关系为：m＝n-2，n为大于等于1的整数；所述单片机还用于根据如下公式计算出第2到3块、第n-1到最后第n块挡光片之间的速度：其中，dVm第m块挡光片到m+1块挡光片的速度，dS为第m块挡光片到m+1块挡光片的距离，第2到3块挡光片之间的速度为dV1，第n-1到n挡光片之间的速度为dVn-2；所述单片机还用于根据如下公式计算升降的加速度a：其中，S为第2块挡光片到第n块挡光片的间距；所述单片机还用于根据如下公式计算出升降的摩擦力F：F＝a(GF+G0)所述单片机还用于根据如下公式计算出升降的摩擦系数μA：可选地，所述单片机还用于根据如下公式计算每相邻挡光片的时间差：dTm＝Tm+1-Tm其中，每个挡光片挡住所述光电门开关时，所述单片机计时一次，dTm为第m次时间差，Tm+1为第m+1次时间，Tm为第m次时间，m与所述挡光片的数量n关系为：m＝n-2，n为大于等于1的整数；所述单片机还用于确定从第m个挡光片开始本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量液体粘滞系数的装置，其特征在于，包括：水平调节系统、支架系统、升降系统、智能系统和测量系统，其中，/n所述水平调节系统包括底板(1)和多个调节件(3)，所述底板(1)为平板，所述调节件(3)设置于所述底板(1)下表面，用于调节所述底板(1)的高度使得所述底板(1)水平放置；/n所述支架系统包括支架(2)、第一卡位槽(5)、第二卡位槽(6)、第一滑轮(11)、第二滑轮(12)和光电门开关(15)，其中，所述支架(2)包括垂直杆(201)和与横梁(202)，所述垂直杆(201)的一端垂直固定于所述横梁(202)，且所述垂直杆(201)的另一端垂直固定于所述底板(1)上，所述横梁(202)的两末端分别具有向下垂直的第一延伸部(203)和第二延伸部(204)，所述第一延伸部(203)的末端依次安装所述第一滑轮(11)和所述第一卡位槽(5)，其中，所述第一卡位槽(5)位于所述第一滑轮(11)下方，所述第二延伸部(204)的末端依次安装所述第二滑轮(12)和所述第二卡位槽(6)，所述第二卡位槽(6)位于所述第二滑轮(12)下方；/n所述升降系统包括第一限位卡(7)、第二限位卡(8)、第一法码盘(9)、第二法码盘(10)、多个挡光片(13)、细线(14)、第一测量球(17)、第二测量球(18)和法码球；其中，所述细线(14)横挂于所述第一滑轮(11)和所述第二滑轮(12)上，且所述细线(14)的两端分别从所述第一卡位槽(5)和所述第二卡位槽(6)穿过；所述细线(14)的两末端分别活动式地挂上所述第一测量球(17)和所述第二测量球(18)；所述细线(14)挂所述第一测量球(17)的这一端还设置有所述第一限位卡(7)，所述第一限位卡(7)能被所述第一卡位槽(5)卡住使得所述细线(14)不能继续运动，所述第一限位卡(7)与所述第一测量球(17)之间且靠近所述第一限位卡(7)还设有所述第一法码盘(9)；所述细线(14)挂所述第二测量球(18)的这一端还设置有所述第二限位卡(8)，所述第二限位卡(8)能被所述第二卡位槽(6)卡住使得所述细线(14)不能继续运动，所述第二限位卡(8)与所述第二测量球(18)之间且靠近所述第二限位卡(8)还设有所述第二法码盘(10)；所述多个挡光片(13)位于所述细线(14)的中间部位，每相邻的挡光片的间距为等距，每个挡光片经过所述光电门开关(15)时控制所述光电门开关(15)的开启和关闭；所述第一卡位槽(5)和所述第二卡位槽(6)使所述第一测量球(17)或所述第二测量球(18)降到接近所述底板(1)的上表面时停止升降；所述法码球在测量时放置在所述第一法码盘(9)或所述第二法码盘(10)上；/n所述智能系统包括单片机、键盘和显示屏，所述单片机的计时由所述光电门开关(15)的开启和关闭控制；/n所述测量系统包括第一圆筒(20)和第二圆筒(21)和连接管(22)，所述第一圆筒(20)和第二圆筒(21)用于盛装待测液体，所述第一圆筒(20)和第二圆筒(21)的底部通过所述连接管(22)连通，使得所述待测液体的液面等高。/n...

【技术特征摘要】
1.一种测量液体粘滞系数的装置，其特征在于，包括：水平调节系统、支架系统、升降系统、智能系统和测量系统，其中，
所述水平调节系统包括底板(1)和多个调节件(3)，所述底板(1)为平板，所述调节件(3)设置于所述底板(1)下表面，用于调节所述底板(1)的高度使得所述底板(1)水平放置；
所述支架系统包括支架(2)、第一卡位槽(5)、第二卡位槽(6)、第一滑轮(11)、第二滑轮(12)和光电门开关(15)，其中，所述支架(2)包括垂直杆(201)和与横梁(202)，所述垂直杆(201)的一端垂直固定于所述横梁(202)，且所述垂直杆(201)的另一端垂直固定于所述底板(1)上，所述横梁(202)的两末端分别具有向下垂直的第一延伸部(203)和第二延伸部(204)，所述第一延伸部(203)的末端依次安装所述第一滑轮(11)和所述第一卡位槽(5)，其中，所述第一卡位槽(5)位于所述第一滑轮(11)下方，所述第二延伸部(204)的末端依次安装所述第二滑轮(12)和所述第二卡位槽(6)，所述第二卡位槽(6)位于所述第二滑轮(12)下方；
所述升降系统包括第一限位卡(7)、第二限位卡(8)、第一法码盘(9)、第二法码盘(10)、多个挡光片(13)、细线(14)、第一测量球(17)、第二测量球(18)和法码球；其中，所述细线(14)横挂于所述第一滑轮(11)和所述第二滑轮(12)上，且所述细线(14)的两端分别从所述第一卡位槽(5)和所述第二卡位槽(6)穿过；所述细线(14)的两末端分别活动式地挂上所述第一测量球(17)和所述第二测量球(18)；所述细线(14)挂所述第一测量球(17)的这一端还设置有所述第一限位卡(7)，所述第一限位卡(7)能被所述第一卡位槽(5)卡住使得所述细线(14)不能继续运动，所述第一限位卡(7)与所述第一测量球(17)之间且靠近所述第一限位卡(7)还设有所述第一法码盘(9)；所述细线(14)挂所述第二测量球(18)的这一端还设置有所述第二限位卡(8)，所述第二限位卡(8)能被所述第二卡位槽(6)卡住使得所述细线(14)不能继续运动，所述第二限位卡(8)与所述第二测量球(18)之间且靠近所述第二限位卡(8)还设有所述第二法码盘(10)；所述多个挡光片(13)位于所述细线(14)的中间部位，每相邻的挡光片的间距为等距，每个挡光片经过所述光电门开关(15)时控制所述光电门开关(15)的开启和关闭；所述第一卡位槽(5)和所述第二卡位槽(6)使所述第一测量球(17)或所述第二测量球(18)降到接近所述底板(1)的上表面时停止升降；所述法码球在测量时放置在所述第一法码盘(9)或所述第二法码盘(10)上；
所述智能系统包括单片机、键盘和显示屏，所述单片机的计时由所述光电门开关(15)的开启和关闭控制；
所述测量系统包括第一圆筒(20)和第二圆筒(21)和连接管(22)，所述第一圆筒(20)和第二圆筒(21)用于盛装待测液体，所述第一圆筒(20)和第二圆筒(21)的底部通过所述连接管(22)连通，使得所述待测液体的液面等高。


2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述法码球放置在所述第一法码盘上且所述第一圆筒(20)和所述第二圆筒(21)加装有待测液体时，所述单片机还用于根据如下公式计算出待测液体的粘滞系数ηA：



F1A为所述第一圆筒(20)中待测液体中的粘滞力，RA是所述第一测量球(17)的半径，WA是所述法码球放置在所述第一法码盘上且有待测液体时的升降匀速度。


3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，当所述法码球放置在所述第二法码盘上且所述第一圆筒(20)和所述第二圆筒(21)加装有待测液体时，所述单片机还用于根据如下公式计算出待测液体的粘滞系数ηB：



F1B为所述第二圆筒(21)中待测液体中的粘滞力，RB是所述第二测量球(18)的半径，WB是所述法码球放置于所述第二法码盘(10)且有待测液体时的升降匀速度；
所述单片机还用于根据如下公式计算出待测液体的平均粘滞系数η：





4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述单片机还用于根据如下公式计算出F1A：



其中，GF为法码球的重量，FM1为所述第一测量球(17)放置于所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文虎，张海康，师文庆，郑明军，安芬菊，胡明明，赖杰辉，赖学辉，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：发明
国别省市：广东;44