一种粘滞系数综合测量平台及测量方法技术

本发明专利技术公开了一种粘滞系数综合测量平台及测量方法，涉及粘滞系数测量技术领域，包括用于支撑固定所述测量平台的框架结构、用于装载液体的装载结构、用于进行落针或落球动作的转换释放结构和用于回收落针或磁球，并通过落球法、落针法、流量法、毛细管法分别实现待测液体粘滞系数的测量拟合。本发明专利技术的实现了液体粘滞系数同平台的多种测量方式的不等精度测量，在直观体现流体粘滞现象的同时，完成环境条件和透明及非透明液体粘滞系数的自动化测量，为流体粘滞特性及其影响因素的研究提供硬件基础；同时实现粘滞系数的自动连续测量，大大提高了实验中获得的测量数据的数量，有利于实验结果准确性的提高。结果准确性的提高。结果准确性的提高。

【技术实现步骤摘要】
一种粘滞系数综合测量平台及测量方法


[0001]本专利技术涉及液体粘滞系数测量
，具体涉及一种用于测量液体粘滞系数的综合测量平台以及使用该测量平台进行液体粘滞系数测量的测量方法。

技术介绍

[0002]当液体内各部分之间有相对运动时，由范德华力、氢键作用力等产生的接触面间内摩擦力为粘滞力。粘滞力会阻碍液体流动趋势，它的大小与接触面面积以及接触面处的速度梯度成正比，该比例系数即为粘滞系数。工业生产领域中，润滑油粘滞系数影响机械传动的效率；医疗卫生领域中，患者血液粘滞系数为医生提供了有价值的诊断数据；食品科学领域中，高纯糖浆的粘滞系数反映了产品的质量高低。因此，粘滞系数的精确测量在众多领域中都有着极为重要的意义，具有广泛的应用价值。
[0003]现有技术中，液体粘滞系数的测量方法主要包括落球法、毛细管法和转筒法等。实际研究中，采用多种方法对同一物理量测量属于不等精度测量，根据测量方法的精度，分配其大小不同的权值，可以求得其加权算术平均值，标准差以及极限误差等，也可建立基于多种测量方法的不等精度线性回归模型，由于各测量方法独立，误差分布符合正态分布，随着不同测量方法测量次数的增加，其加权平均值接近数学期望值，能够获得更准确的研究结果。同时，对同一物理量采用不同方法进行实验，能够在实验过程中观察到截然不同的实验现象，如磁球下落时会由于液体不是无限广阔而出现涡旋等现象，落针下落时受到上下粘性压差阻力以及在落针与筒壁间存在附着层等现象，流量法和毛细管法中不可压缩粘性液体基于泊肃叶定律在毛细管中定常流动的现象，有利于实验教学中的粘滞系数测量与实验现象观察探究，实现不同测量方法之间的对比和观测，帮助学生理解实验基本原理，以及相应物理量测量的对应关系，具有优秀的教学意义。现有的液体滞系数测量装置和仪器虽已经发展的较为成熟，但不同测量方法之间的对比、观测和理解仍较困难。此外，现有技术中采用落球法进行液体粘滞系数测量时，测量使用的落针或落球需要以一个末端带有磁性的棒状工具由深容器中吸附回收，回收操作较为复杂不便，且回收过程中该工具会粘附大量液体，造成待测液体的不合理损耗，如待测液体为甘油酒精等易燃液，还存在起火的安全隐患。
[0004]通过现有技术检索，存在以下已知的技术方案：
[0005]现有技术1：
[0006]申请号：CN201611011096.7，申请日：2016.11.17，公开(公告)日：2017.04.26，该现有技术涉及一种三维激光定位调温液体粘滞系数测量仪，属液体粘滞系数测量
，包括量筒、第一激光发射器、第二激光发射器、第三激光发射器、第四激光发射器、第一激光接受器、第二激光接受器、第三激光接受器、第四激光接收器、底座、控温带、控温电路、竖直杆、横梁、钢珠、钢珠释放装置、数字毫秒计、温控器；所有激光发射器和激光接受器密封设置在量筒侧壁开设的通孔中，每组激光发生器和接收器之间没有量筒阻隔，激光直接通过待测液体，避免了激光多次折射后还需再次调整接受器位置的繁琐操作，提高了测量
精度和效率。
[0007]但该现有技术采用落球法测量粘滞系数，装置没有设计合适的回收机构，落球下落到容器底部后难以取出，存在回收困难、待测液体损失、安全隐患等不足。
[0008]现有技术2：
[0009]申请号：CN202110155747.4，申请日：2021.02.04，公开(公告)日：2021.05.25，该现有技术公开了一种液体粘滞系数测量仪及测量方法，包括水平调节底座、支撑杆、落球固定装置、激光光电门计时器、铅锤定位器、落球定位器、圆球体和圆筒，水平调节底座上设有安装孔，支撑杆设置在安装孔中，落球固定装置和支撑杆配合，铅锤定位器和落球定位器均与落球固定装置配合，圆球体和落球定位器配合，激光光电门计时器和支撑杆配合，圆筒和激光光电门计时器配合；落球固定装置包括固定杆、第一固定环和圆环，圆环设置在固定杆的一端，圆环和落球定位器、铅锤定位器配合，第一固定环设置在固定杆的另一端，第一固定环套在支撑杆上并和支撑杆滑动配合。
[0010]但该现有技术中采用激光光电门探测计时，存在无法测量石油等非透明液体粘滞系数的不足。当采用落球法或落针法测量液体粘滞系数时，无论使用激光发射接收器或肉眼观察计时都无法实现非透明液体条件下的测量。
[0011]现有技术3：
[0012]申请号：CN201821419503.2，申请日：2018.08.30，公开(公告)日：2019.06.04，该现有技术属于粘度测量
流体源通过导管与毛细管连通，导管上安装有调节阀和微流量计，调节阀设置在流体源和微流量计之间，毛细管两端并接有微差压表。本专利技术是依据泊肃叶公式导出的粘度表达式而设计的测量仪表，主要用于流体(特别是气体)粘度的测量，采用毛细管、微流量计和微差压表测量流体的粘度，结构简单、成本低廉、使用方便、易于普及且测量精确度高，用其测量气体的粘度时，解决了现有气体粘度计价格昂贵，不易普及的问题。
[0013]但该现有技术中使用流量计和压差表测量流体粘滞系数，两种传感器的测量误差均会影响测量值，两传感器的测量数值均需测量者手工记录，难以在同一时刻记录两者数据，存在系统误差，且不利于自动化。
[0014]通过以上的检索发现，以上技术方案没有影响本专利技术的新颖性；并且以上现有技术的相互组合没有破坏本专利技术的创造性。

技术实现思路

[0015]本专利技术正是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种粘滞系数综合测量平台及测量方法。
[0016]本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：一种粘滞系数综合测量平台，包括用于支撑固定所述测量平台的框架结构、用于装载液体的装载结构、用于进行落针或落球动作的转换释放结构和用于回收落针或磁球；所述框架结构包括呈框状的框架和安装固定于所述框架底部的底板，所述落针内的顶端和底端各设有一个落针小磁铁；
[0017]所述装载结构包括通过压力传感器底座安装至所述底板上的压力传感器、安装于筒底座上的容器筒、前端与所述容器筒连通的装载管道、安装于所述装载管道末端的装载阀以及安装于所述底板上的液体收集容器，所述筒底座安装至所述压力传感器上，所述装
载管道末端连通至所述液体收集容器上方，且由所述装载阀控制通断；
[0018]所述转换释放结构包括通过转换底座转动安装至所述框架顶部转换器、前端安装连接至所述转换器输出端的两根转换臂、分别连接至两根所述转换臂末端的落针盒体和落球盒体以及分别安装连接至所述落针盒体和所述落球盒体底部的落针释放支撑块和落球释放支撑块，所述转换器的输入端与舵机连接，所述落针盒体和所述落球盒体均可在所述转换器的驱动下转动至所述容器筒的正上方；所述落针释放支撑块底部为上大下小的锥形结构的落针槽，所述落针在所述落针盒体内电磁铁的磁力作用下限位于所述落针槽内；所述落球释放支撑块底部设有球面凹槽，所述磁球在所述落球盒体内电磁铁的磁力作用下限位于所述球面凹槽内；
[0019]所述容器筒底部设有温度传感器，所述温度传感器的探本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粘滞系数综合测量平台，其特征在于：包括用于支撑固定所述测量平台的框架结构(1)、用于装载液体的装载结构(2)、用于进行落针或落球动作的转换释放结构(3)和用于回收落针(4)或磁球(5)；所述框架结构(11)包括呈框状的框架(11)和安装固定于所述框架(11)底部的底板(12)，所述落针(4)内的顶端和底端各设有一个落针小磁铁；所述装载结构(2)包括通过压力传感器底座(21)安装至所述底板(12)上的压力传感器(22)、安装于筒底座(23)上的容器筒(24)、前端与所述容器筒(24)连通的装载管道(25)、安装于所述装载管道(25)末端的装载阀(26)以及安装于所述底板(12)上的液体收集容器(27)，所述筒底座(23)安装至所述压力传感器(22)上，所述装载管道(25)末端连通至所述液体收集容器(27)上方，且由所述装载阀(26)控制通断；所述转换释放结构(3)包括通过转换底座(31)转动安装至所述框架(11)顶部转换器(32)、前端安装连接至所述转换器(32)输出端的两根转换臂(33)、分别连接至两根所述转换臂(33)末端的落针盒体(34)和落球盒体(36)以及分别安装连接至所述落针盒体(34)和所述落球盒体(36)底部的落针释放支撑块(35)和落球释放支撑块(37)，所述转换器(32)的输入端与舵机连接，所述落针盒体(34)和所述落球盒体(36)均可在所述转换器(32)的驱动下转动至所述容器筒(24)的正上方；所述落针释放支撑块(35)底部为上大下小的锥形结构的落针槽(351)，所述落针(4)在所述落针盒体(34)内电磁铁的磁力作用下限位于所述落针槽(351)内；所述落球释放支撑块(37)底部设有球面凹槽(371)，所述磁球(5)在所述落球盒体(36)内电磁铁的磁力作用下限位于所述球面凹槽(371)内；所述容器筒(24)底部设有温度传感器，所述温度传感器的探头位于所述容器筒(24)的中轴线上，且与待测液体直接接触；所述容器筒(24)的外侧设置各条温控带，所述容器筒(24)侧方还沿竖直方向上下设置两个灵敏度可调的霍尔传感器(71)。2.根据权利要求1所述的一种粘滞系数综合测量平台，其特征在于：还包括用于回收所述落针(4)和所述磁球(5)的回收结构(6)，所述回收结构(6)包括通过电机固定座(65)安装至所述框架(11)上的回收电机(61)、通过固定片(66)转动连接至所述框架(11)上的从动轮(62)、张紧设于所述电机(61)的主动轮和所述从动轮(62)上的履带(63)以及连接固定至所述履带(63)上的回收磁铁(64)；所述履带(63)位于所述容器筒(24)侧方，其输送方向与所述容器筒(24)的轴线平行，所述回收磁铁(64)可在所述履带(63)的输送作用下于所述容器筒(24)的侧面由下至上运动。3.根据权利要求2所述的一种粘滞系数综合测量平台，其特征在于：还包括用于数据采集计算的单片机、用于控制各温控带工作的温控模块、用于显示的显示屏(73)和用于控制的控制按钮面板(75)，所述底板(12)的侧沿还连接固定有倾斜向下设置的斜板(17)，所述显示屏(73)和所述控制按钮面板(75)安装固定于所述斜板(17)上；所述单片机、回收电机(61)、舵机、显示屏(73)、控制按钮面板(75)、温控模块、压力传感器(22)、温度传感器和霍尔传感器(71)、落针盒体(34)内的电磁铁和落球盒体(36)内的电磁铁均与电源电性连接，所述回收电机(61)、舵机、显示屏(73)、控制按钮面板(75)、温控模块、压力传感器(22)、温度传感器、霍尔传感器(71)、落针盒体(34)内的电磁铁和落球盒体(36)内的电磁铁均与所述单片机数据连通，各所述温控带均与所述温控模块数据连通。4.根据权利要求1所述的一种粘滞系数综合测量平台，其特征在于：两个所述霍尔传感器(71)均可拆卸安装于立柱(74)上，并通过所述立柱(74)与所述框架(11)安装固定。
5.根据权利要求1所述的一种粘滞系数综合测量平台，其特征在于：还包括通过调节固定装置安装至框架(11)上的品氏粘度计(72)。6.根据权利要求1所述的一种粘滞系数综合测量平台，其特征在于：还包括底端通过地脚连接器连接有地脚(14)的各支脚(13)以及气泡水平仪(16)，所述框架(11)为铝型材制成的矩形框架结构，该框架结构的各拐点阴角配设角码(15)，各所述支脚安装于所述框架(11)底部，用于支撑固定所述框架(11)；所述底板(12)上开设圆形凹槽(121)，所述水平气泡仪(16)配合卡设安装于所述圆形凹槽(121)内。7.根据权利要求1所述的一种粘滞系数综合测量平台，其特征在于：所述转换底座(31)通过其底部设置的两个固定脚安装固定至框架(11)上，其主体为圆柱形结构，与所述转换器(32)相配合，所述转换底座(31)顶部设有用于限制所述转换臂(33)转动范围的限位槽；所述转换器(32)为中空结构，其输出端设有两个口型连接结构，并通过两个所述口型结构与两根所述转换臂(33)的前端配合连接。8.根据权利要求1所述的一种粘滞系数综合测量平台，其特征在于：所述电磁铁位于所述落针盒体(34)或所述落球盒体(36)内，并通过螺栓螺纹连接至所述落针盒体(34)或所述落球盒体(36)顶部。9.根据权利要求1所述的一种粘滞系数综合测量平台，其特征在于：所述底板(12)和所述容器筒(24)由亚克力制成，所述容器筒(24)侧壁顶部设有刻度线；所述转换臂(33)由铝型材制成，所述压力传感器底座(21)、所述筒底座(23)、所述液体收集容器(27)、所述转换底座(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雅萍，王龙煊，陈明昊，何沣奕，周东一，王梓嘉，杨晓雨，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：