CN102607995A - 一种用于粘度钟的粘度测量方法 - Google Patents

一种用于粘度钟的粘度测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于粘度钟的粘度测量方法。它可以使粘度钟对粘度测量的控制，从而实现粘度和其它衍生物理量的测量。本发明采用自动调光技术提升了测量的精度，也大大增加了硬件的使用寿命；本发明采用的RS485主从式通讯方式，大大提高了通讯的可靠性和安全性。本发明采用红外光作为检测光媒，有效避免了可见光的干扰。本发明的方法对粘度钟内部的数据存储更加安全可靠，可防止数据错乱，且可解决智能粘度钟中单片机的寄存器数量有限，且无法在短时内处理较多数据的计算的问题。本发明的基础计时方式可提高上位机命令和响应的相应操作的时间精度，从而提升粘度测量的精确度。

Description

一种用于粘度钟的粘度测量方法
技术领域
本发明涉及一种粘度测量方法，特别是一种用于粘度钟的粘度测量方法。 
背景技术
粘度钟，即全自动粘度钟，或全自动粘度计时钟是针对牛顿液体的流体特性，采用乌氏毛细粘度管通过单片机控制的机械、光学部件和先进数字电子电路测量和计算粘度及衍生物理量的装置。粘度钟与精密水浴槽一起，组成IVS200粘度测量系统。完成乌氏粘度测量法下的被测液体流经上下光纤组间时间的计时及运动粘度的计算，进而求得更多粘度衍生参数。在化工行业的如聚酯PET、聚氯乙烯PVC、聚丙烯酰胺PAM、尼龙PA、有机硅等；生化行业的如多聚糖、质酸、聚丙交酯和酶活性等的运动粘度、特性粘度、粘均分子量、聚合度等多种参数的在线和验收测试。粘度钟包括单片机，单片机上连接有存储器、液晶显示器、RS485端口、气泵、电磁阀、电源、红外发射模块和程控放大模块，程控放大模块上设有红外接收模块。 
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于粘度钟的粘度测量方法。它可以使粘度钟对粘度测量的控制，从而实现粘度和其它衍生物理量的测量。 
本发明的技术方案：一种用于粘度钟的粘度测量方法，其特点是，包括以下步骤： 
①上电初始化检查，在上电之后，检查粘度钟的EEPROM的初始化标志，如未进行初始化，则进行初始化，并写入初始化标志； 
②在EEPROM初始化后，粘度钟进入待机模式； 
③通过设置的三个共六种键值，按键A和a、按键B和b、以及按键C和c在粘度钟的待机模式下进行操作。 
上述的用于粘度钟的粘度测量方法中，所述六个键值在其中任一按键键入时或在粘度钟进入不同工作状态时，按键功能作关联性调整。 
前述的用于粘度钟的粘度测量方法中，所述六种键值在粘度钟的待机模式下的按键功能为： 
按键A，使粘度钟进入与上位机的通讯状态； 
按键B，使粘度钟进入测试状态； 
按键C，使粘度钟进入强制放空状态； 
按键a，修改粘度钟运行状态； 
按键b，翻查粘度钟当前数据； 
按键c，修改粘度钟的乌氏管参数。 
前述的用于粘度钟的粘度测量方法中，所述按键a、按键b和按键c在其中一个按键键入工作时，其余两个按键功能自动调整为选择和进入的辅助操作功能。如：按下按键a，进入“按键a菜单”，并提供按键显示区的提示按下按键c进行向后切换，切换到最后项自动回归第一项；按下按键b进入设置，被设置参数闪烁；按下按键b保存当前显示值并退回上级；按下按键c增加当前设置值；按下按键a减小当前设置值。 
前述的用于粘度钟的粘度测量方法中，在粘度钟进入测试状态时，所述按键a和按键c，功能切换为增减粘度钟的泵速(推升乌氏管内液体的泵速)，按键b功能切换为使粘度钟进入强制放空状态(乌氏管放空)。 
前述的用于粘度钟的粘度测量方法中，在所述按键按键B入，使 粘度钟进入测试状态时，测试时，测试的时间基准通过定时断给出，粘度钟内单片机端口电平变化根据当前状态(包括：自检中/待机中/测试中/放空中/自检失败等状态)给出；寄存器和EEPROM的数据变化根据当前状态进行处理。 
前述的用于粘度钟的粘度测量方法中，键入所述按键B后，粘度钟进入测试状态下的具体测试方法为： 
①泵升阶段，粘度钟以设置的泵速推升乌氏管内液体，按下按键b或超过一定时间(500秒)未进入下一阶段，自动进入强制放空状态； 
②T1阶段，在液体推升至上光位时开始，倒计时显示设定的T1时间值，直至为0结束，此时液体继续推升，为其后侧测量阶段留出准备时间(通常是使得液体到达小球的一般位置为最佳)，按下按键b或超过一定时间(500秒)未进入下一阶段，自动进入强制放空状态； 
③保持阶段，停止泵升，关闭相应的电磁阀，液体悬停在T1阶段结束时的状态，用以消除泵升阶段可能产生的气泡，按下按键b或超过一定时间(500秒)未进入下一阶段，自动进入强制放空状态； 
④准备计时状态，液体开始下降，直到液体液面流经上光位开始计时，按下按键b或超过一定时间(500秒)未进入下一阶段，自动进入强制放空状态； 
⑤测试计时阶段，液体继续下降，在流经上下两个光位的时候，开始和结束计时，按下按键b或超过一定时间(1000秒)未进入下一阶段，自动进入强制放空状态； 
⑥T2阶段，液体继续下降直至回到自然状态，以便于下次测试的开始，在本阶段可查询测试的时间值，按下按键b或超过一定时间(1000秒)未进入下一阶段，自动进入强制放空状态； 
⑦报告结果阶段，单次测试完毕，按键a，按下按键b进入结果查询。 
前述的用于粘度钟的粘度测量方法中，在所述测试方法中，粘度钟对光强数据的采集是通过定时对两路10位AD采集端口的数据读取，并将获得数据保存在一个数据队列内，由另一个受时间控制的检查模块对数据的内容进行运算和判断；所述光强数据的采集采用多重数据间隔采集方法，即按照周期1/4/64毫秒分别采集数据存放于不同队列分别用作短/中/长趋势判断的依据。为了保证测试的精度，需要计时以1毫秒为单位计时，是为短趋势，因无法直接用来判断其所表征的液体流经状况，故引进间隔4毫秒和64毫秒的数据。 
前述的用于粘度钟的粘度测量方法中，由于EEPROM是低速存取设备，采用寄存器作为所述EEPROM的临时计算周转，所有的EEPROM参数都有对应的寄存器镜像，EEPROM和寄存器中的数据进行同步刷新。 
与现有技术相比，本发明可实现智能粘度钟对粘度和其它衍生物理量的测量。本发明的方法不仅可以自动检查硬件存储器内容和格式，可自动初始化，而且对粘度钟内部的数据存储更加安全可靠，可防止数据错乱。且可解决智能粘度钟中单片机的寄存器数量有限，且无法在短时内处理较多数据的计算的问题。本发明的基础计时方式可提高上位机命令和响应的相应操作的时间精度，从而提升粘度测量的精确度。且本发明通过三组按键的合理利用，不仅操作更简单，且功能更全面，充分考虑到了测量中会出现的各种问题，使按键发挥最大功用，可处理出现的各种问题。 
本发明可自动检测并调整光强在适合测试的范围，如无法达成本条件则保存状态信息待上位机访问时告知。测量光强的变化对测量精度影响很大，太强的光强导致触发阀值(检定光强)不准确，而产生错误的触发时间限；太弱的光强因分辨率太小无法得到准确的触发时间，在每次测试前对光强重新调整，可避免粘度管清洁度/颜色/光路本身的透过率的影响，实现测量精度的最大化，也大大提升了光纤的使用 寿命。 
把测量台的通讯方式确定为RS485半双工方式，是考虑到RS232方式在主从结构的硬件条件下的广播式传输可靠性不高，且RS485作为工业上常用的总线方式，在抗干扰/传输距离等方面更具优势。 
本发明使用不可见的红外光作为检测光媒，避免了可见光易受自然光干扰的缺陷，进而提高了测量精度。 
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。 
实施例。一种用于粘度钟的粘度测量方法，其特点是，包括以下步骤： 
①上电初始化检查，在上电之后，检查粘度钟的EEPROM的初始化标志，如未进行初始化，则进行初始化，并写入初始化标志； 
②在EEPROM初始化后，粘度钟进入待机模式； 
③通过设置含六个键值的三个按键，键值A和a、按键B和b、以及按键C和c在粘度钟的待机模式下进行操作。 
所述六个键值在其中任一按键键入时或在粘度钟进入不同工作状态时，按键功能作关联性调整。 
所述六个键值在粘度钟的待机模式下的按键功能为： 
按键A，使粘度钟进入与上位机的通讯状态； 
按键B，使粘度钟进入测试状态； 
按键C，使粘度钟进入强制放空状态； 
按键a，修改粘度钟运行状态； 
按键b，翻查粘度钟当前数据； 
按键c，修改粘度钟的乌氏管参数。 
所述按键a、按键b和按键c在其中一个按键键入工作时，其余两个按键功能自动调整为选择和进入的辅助操作功能。 
按下按键a，进入“按键a菜单”，并提供按键显示区的提示按下按键c进行向后切换，切换到最后项自动回归第一项；按下按键b进入设置，被设置参数闪烁；按下按键b保存当前显示值并退回上级；按下按键c增加当前设置值；按下按键a减小当前设置值。 
按下按键c，进入“c键菜单”，并提供按键显示区的提示，按下按键a退回待机状态，按下按键b进入对应功能，按下按键c进行向后切换，切换到最后项后自动回归第一项。 
粘度钟进入测试状态时，测试时，测试的时间基准通过定时断给出，粘度钟内单片机端口电平变化根据当前状态(包括：自检中/待机中/测试中/放空中/自检失败等状态)给出；寄存器和EEPROM的数据变化根据当前状态进行处理。 
前述的用于粘度钟的粘度测量方法中，键入所述按键B后，粘度钟进入测试状态下的具体测试方法为： 
①泵升阶段，粘度钟以设置的泵速推升乌氏管内液体，按下按键b或超过一定时间(500秒)未进入下一阶段，自动进入强制放空状态； 
②T1阶段，在液体推升至上光位时开始，倒计时显示设定的T1时间值，直至为0结束，此时液体继续推升，为其后侧测量阶段留出准备时间(通常是使得液体到达小球的一般位置为最佳)，按下按键b或超过一定时间(500秒)未进入下一阶段，自动进入强制放空状态； 
③保持阶段，停止泵升，关闭相应的电磁阀，液体悬停在T1阶段结束时的状态，用以消除泵升阶段可能产生的气泡，按下按键b或超过一定时间(500秒)未进入下一阶段，自动进入强制放空状态； 
④准备计时状态，液体开始下降，直到液体液面流经上光位开始计时，按下按键b或超过一定时间(500秒)未进入下一阶段，自动进入强制放空状态； 
⑤测试计时阶段，液体继续下降，在流经上下两个光位的时候， 开始和结束计时，按下按键b或超过一定时间(1000秒)未进入下一阶段，自动进入强制放空状态； 
⑥T2阶段，液体继续下降直至回到自然状态，以便于下次测试的开始，在本阶段可查询测试的时间值，按下按键b或超过一定时间(1000秒)未进入下一阶段，自动进入强制放空状态； 
⑦报告结果阶段，单次测试完毕，按键a，按下按键b进入结果查询。 
在所述测试方法中，粘度钟对光强数据的采集是通过定时对两路10位AD采集端口的数据读取，并将获得数据保存在一个数据队列内，由另一个受时间控制的检查模块对数据的内容进行运算和判断；所述光强数据的采集采用多重数据间隔采集方法，即按照周期1/4/64毫秒分别采集数据存放于不同队列分别用作短/中/长趋势判断的依据。为了保证测试的精度，需要计时以1毫秒为单位计时，是为短趋势，因无法直接用来判断其所表征的液体流经状况，故引进间隔4毫秒和64毫秒的数据。这样可解决粘度钟中单片机的寄存器数量有限，且无法在短时内处理较多数据的计算的问题。 
由于EEPROM是低速存取设备，采用寄存器作为所述EEPROM的临时计算周转，所有的EEPROM参数都有对应的寄存器镜像，EEPROM和寄存器中的数据进行同步刷新。 
为了保证程序在非正常条件下仍不致出现问题，在未能获得期望端口状态和数据时不会给出相应错误的显示信息或端口状态。本发明可以进行错误自动检测和处理，具体检测包括以下类型： 
上电初始化检查：在上电之后，检查EEPROM的初始化标志.如未进行初始化，则按照规定格式进行初始化，并写入初始化标志； 
光强调光和检查：对两组光强信号的发射强度A1和A2，使得接收光强处于一个固定的范围以适应液面检测程序，对无法实现调光的情形，则以错误信息显示在液晶屏，并可通过按键重新启动检查。 

Claims (10)

1.一种用于粘度钟的粘度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
①上电初始化检查，在上电之后，检查粘度钟的EEPROM的初始化标志，如未进行初始化，则进行初始化，并写入初始化标志；
②在EEPROM初始化后，粘度钟进入待机模式；
③通过设置的含六种键值的三个按键，按键A和a、按键B和b、以及按键C和c在粘度钟的待机模式下进行操作。
2.根据权利要求1所述的用于粘度钟的粘度测量方法，其特征在于：所述六种键值在其中任一按键键入时或在粘度钟进入不同工作状态时，按键功能作关联性调整。
3.根据权利要求2所述的用于粘度钟的粘度测量方法，其特征在于，所述六种键值在粘度钟的待机模式下的按键功能为：
按键A，使粘度钟进入与上位机的通讯状态；
按键B，使粘度钟进入测试状态；
按键C，使粘度钟进入强制放空状态；
按键a，修改粘度钟运行状态；
按键b，翻查粘度钟当前数据；
按键c，修改粘度钟的乌氏管参数。
4.根据权利要求3所述的用于粘度钟的粘度测量方法，其特征在于，所述按键a、按键b和按键c在其中一个按键键入工作时，其余两个按键功能自动调整为选择和进入的辅助操作功能。
5.根据权利要求3所述的用于粘度钟的粘度测量方法，其特征在于，在粘度钟进入测试状态时，所述按键a和按键c，功能切换为增减粘度钟的泵速，按键b功能切换为使粘度钟进入强制放空状态。
6.根据权利要求3所述的用于粘度钟的粘度测量方法，其特征在于：在所述按键按键B入，使粘度钟进入测试状态时，测试时，测试的时间基准通过定时中断给出，粘度钟内单片机端口电平变化根据当前状态给出；寄存器和EEPROM的数据变化根据当前状态进行处理。
7.根据权利要求3所述的用于粘度钟的粘度测量方法，其特征在于，键入所述按键B后，粘度钟进入测试状态下的具体测试方法为：
①泵升阶段，粘度钟以设置的泵速推升乌氏管内液体，按下按键b或超过一定时间)未进入下一阶段，自动进入强制放空状态；
②T1阶段，在液体推升至上光位时开始，倒计时显示设定的T1时间值，直至为0结束，此时液体继续推升，为其后侧测量阶段留出准备时间(通常是使得液体到达小球的一般位置为最佳)，按下按键b或超过一定时间未进入下一阶段，自动进入强制放空状态；
③保持阶段，停止泵升，关闭相应的电磁阀，液体悬停在T1阶段结束时的状态，用以消除泵升阶段可能产生的气泡，按下按键b或超过一定时间未进入下一阶段，自动进入强制放空状态；
④准备计时状态，液体开始下降，直到液体液面流经上光位开始计时，按下按键b或超过一定时间未进入下一阶段，自动进入强制放空状态；
⑤测试计时阶段，液体继续下降，在流经上下两个光位的时候，开始和结束计时，按下按键b或超过一定时间)未进入下一阶段，自动进入强制放空状态；
⑥T2阶段，液体继续下降直至回到自然状态，以便于下次测试的开始，在本阶段可查询测试的时间值，按下按键b或超过一定时间未进入下一阶段，自动进入强制放空状态；
⑦报告结果阶段，单次测试完毕，按键a，按下按键b进入结果查询。
8.根据权利要求7所述的用于粘度钟的粘度测量方法，其特征在于，在所述测试方法中，粘度钟对光强数据的采集是通过定时对两路10位AD采集端口的数据读取，并将获得数据保存在一个数据队列内，由另一个受时间控制的检查模块对数据的内容进行运算和判断；所述光强数据的采集采用多重数据间隔采集方法，即按照周期1/4/64毫秒分别采集数据存放于不同队列分别用作短/中/长趋势判断的依据。
9.根据权利要求1所述的用于粘度钟的粘度测量方法，其特征在于，所述EEPROM按照顺序分为：
①.加密区，本区域的数据需要通过密码校验才可访问，用于存放重要运行参数/硬件信息和密码；
②.运行参数区，存放运行时加载的可设置的参数，在程序开始后就自动载入到对应寄存器内；
③.结果数据区，单次测试的结果数据，连同当时的测试参数，在单次测试完成后循环保存，可在数据查询时显示，且不可修改.
④.存储器容量标志，为了确保数据的地址计算/存取正确，设置在存储器最大地址的测试位。
10.根据权利要求9所述的用于粘度钟的粘度测量方法，其特征在于：采用寄存器作为所述EEPROM的临时计算周转，所有的EEPROM参数都有对应的寄存器镜像，EEPROM和寄存器中的数据进行同步刷新。
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