一种流体测量仪计算机控制系统技术方案

本发明专利技术涉及测量仪器控制系统技术领域，具体涉及一种流体测量仪计算机控制系统。本发明专利技术计算机控制系统包括有放大电路、信号发生器、模/数转换器、计算机系统和循环油浴槽控温器。本发明专利技术通过控制系统的自动控制，实现了自动测量液体机械损耗的目的。只需要通过测量液体试样应变对应力的位相差的变化可以高精度地表征液体机械能损耗的变化，为流体相变的表征和应用研究提供了很好的研究工具。另外，由于测试过程在真空罩形成的真空的环境中进行测量，无水汽凝结，提高了测试精度。

【技术实现步骤摘要】
一种流体测量仪计算机控制系统
本专利技术涉及测量仪器控制系统
，更具体地，涉及一种流体测量仪计算机控制系统。
技术介绍
流体发生相变或性质的改变通常伴随粘弹性的变化，所以，流体粘弹性的表征对流体的研究具有重要意义。目前表征流体粘弹性特征的主要仪器是流变仪，流变仪主要包括3种类型：毛细管流变仪、扭矩流变仪和动态流变仪。使用毛细管流变仪或扭矩式流变仪，都是令材料从仪器中通过，以获得流体黏度和熔体流动的数据，但是这两种流变仪测量精度较差，并且对于低粘度的液体试样，更加难以准确测量。动态旋转式或振荡式流变仪的工作原理与上述两种流变仪有所不同，使用时将流体试样放置在两个组件中，其中一个固定，另一个连续旋转或作小角度的振荡。动态流变仪有3种不同的组件模式：锥板/平板式、平板/平板式和同心圆柱式，其基本原理都是通过带有空气轴承的马达对液体样品施加剪切应力，测量试样的应变，通过相应的计算得到试样的粘度等数据。但是动态流变仪，由于动态测量时在液体试样产生的剪切横波衰减很快，而且带有空气轴承的马达惯性大，使液体试样(尤其是低粘度液体)的应力、应变难以准确测量。动态流变仪锥板/平板式和平板/平板式的组件模式不适宜装载测量低粘度液体，而同心圆柱式虽然可以较为准确的测量到低粘度液体的参数，但是需要装载的液体量又较大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术中所述的至少一种不足，提供一种能够自动测量流体功耗并且提高测量精度的流体测量仪计算机控制系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种流体测量仪计算机控制系统包括有放大电路、信号发生器、模/数转换器、计算机系统和循环油浴槽控温器，所述模/数转换器分别与计算机系统、信号发生器以及放大电路连接，所述信号发生器与两个电磁驱动线圈连接，所述差分光电池与放大电路连接；计算机系统与循环油浴槽控温器连接，所述循环油浴槽控温器分别与循环油浴槽的入口和出口连接。一种上述的流体测量仪计算机控制系统的控制方法，包括如下步骤：S1.将液体试样盛装于试样管内；S2.由计算机系统控制循环油浴槽控温器，将循环油浴槽加热/冷却至设定温度；S3.所述信号发生器由计算机系统控制，输出正弦波信号给两个电磁驱动线圈，以激励永久磁铁振动，该正弦波信号作为起振片的应力信号输入到模/数转换器，永久磁铁带动起振片和薄片一起振动；激光光源在差分光电池上产生的有起振片投影的光斑作为输出信号，输入到放大电路放大后作为起振片的应变信号通过模/数转换器传送给计算机系统而存储；S4.通过计算机系统计算应变信号对应力信号的位相差，以此表征液体的功耗。本专利技术的流体测量仪计算机控制系统，通过控制系统的自动控制，实现了自动测量液体机械损耗的目的。与现有技术中通过带有空气轴承的马达对液体样品施加剪切应力不同，本专利技术以电磁驱动线圈激励永久磁铁振动，使起振片上的薄玻璃片对液体样品施加剪切应力，振动系统的惯性大为降低，大大提高了液体试样应力、应变的测量精度，装载的液体量仅需要1-2ml。只需要通过测量液体试样应变对应力的位相差的变化可以高精度地表征液体机械能损耗的变化，为液体相变的表征和应用研究提供了很好的研究工具。另外，由于测试过程在真空罩形成的真空的环境中进行测量，无水汽凝结，也进一步提高了测试精度。优选的，测试时，步骤S3中信号发生器的正弦波频率为液体试样、起振片、永久磁铁和薄片组成系统的共振频率80-120％。液体的粘弹性表现为机械能的损耗，机械能的损耗可以由液体试样应变对应力的位相差来表征。实验发现，在一定的范围内，应力振幅、应变振幅的变化对位相差的影响不大，但是当测试频率处于系统共振频率附近时，测试频率越接近共振频率，机械能损耗变化产生的位相差变化越大，对液体机械能损耗的测量的精度越高。所以本专利技术在系统共振频率附近测量液体试样应变对应力的位相差的变化，使得液体机械能损耗测量的精度有较大的提高。所以，本专利技术通过电磁线圈驱动起振片，在系统共振频率附近测量液体试样应变对应力的位相差的变化可以表征液体机械能损耗的变化，对液体的相变或性质改变进行研究。进一步的，所述循环油浴槽的入口和出口分别通过管路延伸至真空罩表面位置，并在表面处与循环油浴槽控温器连接。进一步的，所述抽气泵为机械泵或真空泵。并不限于该两种泵，只要能够使得真空罩达到一定的真空度即可。进一步的，所述试样管为玻璃管。玻璃管价格便宜，采用实验室常用的玻璃试管即可。进一步的，所述光滑的薄片为薄玻璃片。这也是处于降低成本和取材方面的角度来考虑。进一步的，所述模/数转换器为模/数多功能卡。进一步的，所述循环油浴槽控温器的温度控制范围(即步骤S2中的设定温度范围)为-30℃到180℃。这个温度范围与循环油浴槽控温器的油浴介质的选择、最低控温温度限制及永久磁铁的工作温度的限制有关，适当地选择油浴介质、温控器及永久磁铁，可以把本专利技术的温度控制范围进一步扩展。进一步的，所述固定机构为固定夹头。这是一种结构较为简单的固定机构，当然，只要能够固定住起振片即可，并不限于采用固定夹头这一种结构。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术的流体测量仪计算机控制系统，通过控制系统的自动控制，实现了自动测量液体机械损耗的目的。只需要通过测量液体试样应变对应力的位相差的变化可以高精度地表征液体机械能损耗的变化，为流体相变的表征和应用研究提供了很好的研究工具。另外，由于测试过程在真空罩形成的真空的环境中进行测量，无水汽凝结，提高了测试精度。附图说明图1为本专利技术实施例的流体测量仪计算机控制系统结构示意图。图2为本专利技术实施例中试样在25℃时的应变振幅A-频率f曲线和位相差ΔΦ频率f曲线。图3为本专利技术实施例中试样在60Hz和80Hz的位相差ΔΦ-温度T曲线图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。实施例1如图1所示，为本专利技术实施例的流体测量仪计算机控制系统结构示意图，包括真空罩2；真空罩2上连接有机械泵1。测试组件包括循环油浴槽3、用于盛装待测液体的透明的玻璃管4、两个电磁驱动线圈10、激光光源11和差分光电池12。循环油浴槽3的上部和下部分别设有入口3a和出口3b。在结合图1，玻璃管4开口向上设置，其下部与循环油浴槽3密封连接，可以使装在玻璃管的液体试样5有良好的测试温度环境。玻璃管4内设有起振片7，起振片7上端通过固定夹头6固定于玻璃管4的开口端，下端连接有用于插入至待测液体内的表面光滑的薄玻璃片9。起振片7上设有永久磁铁8。两个电磁驱动线圈10设于循环油浴槽3上方玻璃管4的两侧位置，永久磁铁8南北极处于两个电磁驱动线圈10的中心连线上。这样永久磁铁可以在电磁驱动线圈10的磁力作用下左右振动。起振片7的面法线方向与薄玻璃片9的面法线方向相互垂直，起振片7的面法线方向与永久磁铁8的南北极同向。上述的方位设置，可以使薄玻璃片9相对于液体产生平行于玻片表面的相对振动，以使得薄玻璃片9对液体的扰动降到最低。显然，薄玻璃片越薄，扰动越小，有限选用薄的玻璃片。激光光源11、起振片7和差分光电池12按顺序依次设置在同一直线上，且三者连线垂直于起振片7的振动方向所在平面，也就是说，这三者的连线垂直于图1中的纸面。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体测量仪计算机控制系统，其特征在于，所述系统包括有放大电路、信号发生器、模/数转换器、计算机系统和循环油浴槽控温器，所述模/数转换器分别与计算机系统、信号发生器以及放大电路连接，所述信号发生器与两个电磁驱动线圈连接，所述差分光电池与放大电路连接；计算机系统与循环油浴槽控温器连接，所述循环油浴槽控温器分别与循环油浴槽的入口和出口连接。

【技术特征摘要】
1.一种流体测量仪计算机控制系统，其特征在于，所述系统包括有放大电路、信号发生器、模/数转换器、计算机系统和循环油浴槽控温器，所述模/数转换器分别与计算机系统、信号发生器以及放大电路连接，所述信号发生器与两个电磁驱动线圈连接，所述差分光电池与放大电路连接；计算机系统与循环油浴槽控温器连接，所述循环油浴槽控温器分别与循环油浴槽的入口和出口连接。2.根据权利要求1所述的流体测量仪计算机控制系统，其特征在于，其控制方法包括如下步骤：S1.将液体试样盛装于试样管内；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李京安，谢万能，陈继冠，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45