自動粘度測定儀中粘溫測量功能的設計
粘度是液體的重要物理性質之一，是食品業、油漆業、石油以及其它工業的一個重要標準特征，自動粘度測定儀廣泛應用於此類行業。目前測量粘度的方法主要有毛細血管自動粘度測定儀、落球式自動粘度測定儀、自動粘度測定儀和振動法自動粘度測定儀。在上述粘度的測量方法中，自動粘度測定儀，由於其可以在不同的切變率下對同種材料進行測量的優點，因此被廣泛應用於測量牛頓液體和非牛頓液體的粘度及流變特性。
傳(chuan)統(tong)的(de)自(zi)動(dong)粘(zhan)度(du)測(ce)定(ding)儀(yi)隻(zhi)能(neng)測(ce)得(de)當(dang)前(qian)溫(wen)度(du)下(xia)被(bei)測(ce)液(ye)體(ti)的(de)粘(zhan)度(du)，由(you)於(yu)在(zai)測(ce)試(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)，往(wang)往(wang)需(xu)要(yao)同(tong)種(zhong)液(ye)體(ti)的(de)不(bu)同(tong)溫(wen)度(du)下(xia)的(de)粘(zhan)度(du)，由(you)於(yu)控(kong)製(zhi)溫(wen)度(du)是(shi)對(dui)環(huan)境(jing)的(de)要(yao)求(qiu)極(ji)高(gao)，一(yi)般(ban)是(shi)放(fang)在(zai)恒(heng)溫(wen)槽(cao)進(jin)行(xing)恒(heng)溫(wen)，增(zeng)加(jia)了(le)測(ce)試(shi)的(de)成(cheng)本(ben)和(he)工(gong)作(zuo)量(liang)，所(suo)以(yi)有(you)必(bi)要(yao)設(she)計(ji)一(yi)種(zhong)能(neng)修(xiu)正(zheng)粘(zhan)度(du)的(de)自(zi)動(dong)粘(zhan)度(du)測(ce)定(ding)儀(yi)。鑒(jian)於(yu)扭(niu)距(ju)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)價(jia)格(ge)昂(ang)貴(gui)，文(wen)中(zhong)的(de)自(zi)動(dong)粘(zhan)度(du)測(ce)定(ding)儀(yi)采(cai)用(yong)傳(chuan)統(tong)法(fa)設(she)計(ji)，用(yong)遊(you)絲(si)感(gan)應(ying)轉(zhuan)筒(tong)探(tan)頭(tou)的(de)扭(niu)矩(ju)，根(gen)據(ju)粘(zhan)度(du)與(yu)溫(wen)度(du)的(de)關(guan)係(xi)，在(zai)程(cheng)序(xu)中(zhong)加(jia)入(ru)轉(zhuan)換(huan)算(suan)法(fa)，實(shi)現(xian)了(le)粘(zhan)溫(wen)轉(zhuan)換(huan)，對(dui)於(yu)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)具(ju)有(you)重(zhong)大(da)的(de)意(yi)義(yi)。
1自動粘度測定儀測量原理
當流體與浸於其中的物體(如圓筒、圓錐、圓板、球及其他形狀的剛性體)二者之一或者二者都作旋轉(zhuan)運(yun)動(dong)時(shi)，物(wu)體(ti)將(jiang)受(shou)到(dao)流(liu)體(ti)粘(zhan)性(xing)力(li)矩(ju)的(de)作(zuo)用(yong)而(er)改(gai)變(bian)原(yuan)來(lai)的(de)轉(zhuan)速(su)或(huo)轉(zhuan)矩(ju)。的(de)原(yuan)理(li)是(shi)通(tong)過(guo)測(ce)量(liang)流(liu)體(ti)作(zuo)用(yong)於(yu)物(wu)體(ti)的(de)粘(zhan)性(xing)力(li)矩(ju)或(huo)物(wu)體(ti)的(de)轉(zhuan)速(su)來(lai)確(que)定(ding)流(liu)體(ti)的(de)粘(zhan)度(du)。
將液體裝於兩同軸的圓筒間隙中，設內、外筒的半徑分別為R1及R2，內筒的浸入深度為h(通常內筒是全浸，即內筒的長度為h)，如圖1所示。當內筒以角速度ω相對外筒旋轉時，由於液體間各液層速度不同，有速度梯度dv/dr存在。液層間產生的內摩擦除了正比於兩液層間接觸麵積ΔS以外，還正比於該處的速度梯度dv/dr，即
式中：2πrl為起剪切作用的有效麵積；M為扭矩傳感器所測偏轉力矩。
由於外筒內壁液體與筒壁無滑動，角速度ω=0，內筒的角速度為ω，將式(1)分離變數並積分，整理結果得到
既得
式中a為扭矩元件的偏轉角。
對於單圓筒結構式的旋轉自動粘度測定儀，其與同軸圓筒結構的區別僅在於它沒有外筒，用半徑很大的容器代替圓筒盛放試液。
對於單圓筒結構，也可按同圓筒的方法推導出如上所示的公式，但由於內筒的半徑比圓筒(內筒)的半徑大許多，即R22≥R21，可忽略式(3)中的1/R22項，得
2粘溫轉換原理
2.1粘度與溫度的關係：粘度與溫度的關係非常密切，在常溫常壓下，當溫度變化1℃shi，yetidezhandubianhuadadaobaifenzhijizhishiji，qitiyueweiqianfenzhiji。zhanduyuwendubingbuchengxianxingguanxi，tayuwendufanweiyouguan，wenduyuedi，zezhanwenguanxiyuemiqie。
液體粘度與溫度的關係主要可用安德雷德(Andrade)通用式表示：
式中：A為實驗常數，在不同溫度下實驗求得；k為氣體常數；T為環境絕對溫度；E為粘流活化能，表示分子由一個位置前移到另一位置所需要的能量，與分子結構，分子鏈的長短及溫度有關。
2.2zhanwenzhuanhuanjisuanfazebutongwenduxiadezhanduhuansuanduiyuxianchangceliangjuyouzhongdadeyiyi，chengxusuanfazhongyouyitaowanzhengdezidongzhanducedingyisuanfaze，zhuyaoyijuelieniusi(瑞典化學家)關係式，粘度：
式中：A和B表示液體流體常數；T表示絕對溫度。
考慮到溫度影響後的自動粘度測定儀算式則改寫為：
式中：VC為溫度變化、tl、trEF條件下的修正粘度；VL為實時粘度；trEF為鍵盤輸入的環境溫度；tl為液體溫度；P0、P1為輸入的液體流動常數。
P1和P0常數是不穩定的，由實驗手段測定，其中P0常數是一個抵消常數，通常為零。P1常數是主要的溫度修正參數，即溫度變化下的修正粘度因數。P1和P0常數存儲在存儲器中。P1的決定非常重要，可以從科學過程資料參考書中查取，同時可查取不同溫度下的流體粘度，這樣就可以計算P1常數：
式中：V1為t1溫度下的粘度；V2為t2溫度下的粘度。
在實際測量中，隻要輸入相應的溫度值，自動粘度測定儀進過換算，就會在LCD中顯示經修正的粘度值。
3自動粘度測定儀軟硬件設計
3.1硬件設計：自動粘度測定儀主要包括步進電機、光斷續器、圓筒、按鍵、CPU、溫度傳感器和LCDping。zidongzhanducedingyidegongzuoliuchengshibujindianjidaidongyuantongtantouzaibeiceyetizhongzuoyunsuxuanzhuanyundong，youyubeiceyetidezhanfuzuoyong，jianghuichanshengyigezhanfuliju，gailijujiangyouyousisuochanshengshousuolijudixiao。yousiyinshousuosuochanshengdepianzhuanjiaojiangyouguangduanxuqisuocededeshijianchasuoqueding。guangduanxuqisuochanshengdexinhaojingguoCPU處理，在LCD中將會顯示進過計算的粘度值。通過按鍵鍵入溫度值，LCD將會顯示修正粘度值。
3.2軟件設計自動粘度測定儀軟件設計主要包括以下程序模塊：初始化模塊、電機驅動模塊、讀取光斷續器信號模塊、按鍵輸入、粘溫轉換、LCD顯示等，圖3是自動粘度測定儀程序主流程圖。
遊絲偏轉角度的測量是自動粘度測定儀軟件設計的關鍵部分，文中利用了PIC16F877單片機的中的定時/計數器模塊(TIMER0)來進行計數。定時/計數器模塊(TIMER0)是一個8位的簡單增量溢出計數器，時鍾源可以是內部指令時鍾(來源於主頻的四分頻)，也可以是來自RA4/T0CK1引yin腳jiao的de內nei部bu數shu字zi脈mai衝chong。當dang對dui外wai部bu脈mai衝chong進jin行xing計ji數shu時shi就jiu作zuo為wei計ji數shu器qi使shi用yong，在zai使shi用yong外wai部bu時shi鍾zhong時shi，可ke以yi選xuan擇ze用yong脈mai衝chong的de上shang升sheng沿yan或huo下xia降jiang沿yan來lai觸chu發fa，進jin行xing加jia1計數。
在文中，脈衝信號來自光斷續器，測得光斷續器的開關時間差，已知電機轉速，就可以測得遊絲偏轉的角度，從而計算得到粘度值。
4wenzhongtichuleyizhongdaiyouzhanwenzhuanhuangongnengdezidongzhanducedingyideshejifangan，bingcongyingjianheruanjianliangfangmianbijiaoxiangxidijieshaolegaixinxingzidongzhanducedingyideshejikaifaguochengyijixiangguanjishutedian。weiyanzhengyiqidejingdu，fenbiedui3zhongshiyongguodejiyoujinxingceliang，tongguoshijiceliangshujuyubiaozhunyiqisuocededeshujujinxingbijiaobiaoming，gaiyiqinengjingquecedezhanduzhi，bingtongguozhanwenzhuanhuanhoudezhanduyushijiwenduxiadebeiceyetidezhanduzhiwuchabijiaoxiao，dadaoleyuxiandeshejiyaoqiu。
