CN106525656B - 便携式粘度检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式粘度检测装置，由长柱塞、短柱塞、微通道、刻度盖板、推杆插销孔、注射器和推杆插销组成。具有锥度的柱塞和孔相配合，实现开关作用。刻度盖板和微通道构成液体流动的通道，注射指示点和刻度线可提示注射器的注射位置和出液口液滴的长度。采用已知粘度的液体做参照，在任意环境温度下测量，根据汇流通道内两液体的长宽比值，就可知道被测液体和已知粘度液体的体积比，从而求得两液体的粘度比，得出被测液体在该环境温度下的粘度值。本发明利用泊肃叶公式，精确得出被测液体的粘度，受外界环境影响小，对操作设备要求低。本发明装置组成构件少、体积小，配合精度高，单根注射器操作方便，具有测量精度高、便携性强的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种液体物性参数检测装置，特别是涉及一种液体粘度检测装置，应用于液体品质检测装置和粘度计技术领域。
背景技术
液体的粘度在一定程度上反应了液体品质的好坏，在实际中，粘度值可以作为液体质量好坏的一个重要指标。液体的粘度检测往往依靠复杂的检测装置，尤其是在抽查检查的时候，要求粘度检测装置必须便于携带。在工艺控制和监测聚合反应进程等方面，需要在生产现场进行粘度测量，要求测量装置检测快速准确。
市场上的粘度计由于检测原理的不同，主要包括流体法和运动法；流体法，包括流出杯粘度计，毛细管粘度计和落球式粘度计等；运动法，包括振动式粘度计、旋转式粘度计等。测量装置往往十分庞大复杂，检测精度也不高，对外界环境要求高，不能满足抽检时的简便快速高效的要求。测量前，一般都需要进行复杂的校准测量。不同测量方式间的测试结果存在较大的差异。测量时，对外界环境具有较高的要求。比如说，要求被测液体和对比液体的压力保持绝对相等。需要高精度的设备来保证两液体的绝对压力值，才能保证测量结果的准确性。测量过程中，温度会对测量造成一定的影响。
针对测量设备体积大、便携性差、测量精度不高的不足，亟待需要一种便于携带高精度的液体粘度检测装置。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种便携式粘度检测装置，利用泊肃叶公式，精确得出被测液体的粘度，受外界环境影响小，对操作设备要求低。本发明采用微加工技术构造精密微通道，利用具有锥度的柱塞控制开关，使用单根注射器进行加压，使用具有刻度的硬盖板操作。本发明装置组成构件少、体积小，配合精度高，单根注射器操作方便，具有测量精度高、便携性强的优点。
为达到上述发明创造目的，本发明采用下述发明构思：
一种便携式粘度检测装置由长柱塞、短柱塞、微通道、刻度盖板、推杆插销孔、注射器和推杆插销组成。根据流体力学中泊肃叶定律，不可压缩牛顿流体在管道中作层流时，体积流量Q、管道两端压强差ΔP、管径r、长度L、流体粘度η，有如下关系：
若管道两端压强差ΔP、管径r、长度L保持相同，则体积流量Q和流体粘度η具有一定的确定对应关系。在两相液流的通道中，根据泊肃叶定律，若两液体的管道两端压强差ΔP、管径r、长度L保持相同。则液体体积比Q1/Q2：
两液体的粘度就可以根据体积流量确定。而体积流量，则根据液滴的长度和管道截面面积得出。根据两液体的长度比值，就可以得到粘度比值。若已知其中一液体粘度η2，则可以得到被测液体的粘度η1。
微加工微通道，相同的进液通道，保证两液体流动的通道截面尺寸r和长度L相同；储液腔具有对称结构，且注射位置在对称线上，保证注射位置到汇流通道具有相同的压强差ΔP。具有锥度的柱塞和孔相配合，实现开关作用。刻度盖板和微通道构成液体流动的通道，注射指示点和刻度线能提示注射器的注射位置和出液口液滴的长度或宽度。注射器有推杆插销，能方便精确注入。采用水或者其他已知粘度的液体做参照，在任意环境温度下测量，根据汇流通道内两液体的长度或宽度比值，就能知道被测液体和已知粘度液体的体积比，从而求得两液体的粘度比，得出被测液体在该环境温度下的粘度值。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：
一种便携式粘度检测装置，包括微通道模块、刻度盖板、长柱塞、短柱塞和注射器，微通道模块和刻度盖板层叠结合在一起，微通道模块表面设有微加工而成的具有凹槽形结构的微沟道，微沟道主要依次由一条后端汇流通道、两个中间段分支进液通道、两个前段储液腔连接而成“Y”形沟道，后端汇流通道全程的截面尺寸相同，两个中间段分支进液通道相互垂直设置且各部分截面尺寸相同，两个前段储液腔腔体形状、体积相同且在微通道模块中进行对称设置，两个中间段分支进液通道的一端分别与不同的前段储液腔连通，两个中间段分支进液通道的另一端一并与后端汇流通道的一端连通形成“Y”形沟道的三通管路，后端汇流通道的另一端形成溢流口，透明材料制成的刻度盖板将微通道模块表面的微沟道敞口一侧进行封装，使微沟道形成仅仅具有首尾两端分别设置开口的管路结构，后端汇流通道的溢流口作为微沟道的尾端开口，两个前段储液腔分别作为互不相溶的已知粘度的参照液体和待测粘度液体的临时储存容器，两个前段储液腔的局部对称部位连接在一起，形成连通部，对应两个前段储液腔的分界线位置即对称线位置处并在刻度盖板上设有注射指示点，在临时储存参照液体的前段储液腔的微沟道槽底部至少设有一个沉孔式结构的柱塞沉孔，柱塞沉孔的位置临近指示点，在临近指示点位置处的刻度盖板上设有柱塞通孔，使柱塞通孔的与柱塞沉孔的位置对应设置，柱塞沉孔和柱塞通孔皆具有设定角度的锥度，柱塞通孔能作为微沟道的首端开口，长柱塞和短柱塞皆能与柱塞沉孔和柱塞通孔进行密封配合使用，采用短柱塞仅能将柱塞通孔进行可装卸式密封，在短柱塞的小头底部和前段储液腔的微沟道槽底部之间保留液流通道，使两个前段储液腔连通形成一体化腔体，而采用长柱塞不仅能将柱塞通孔进行可装卸式密封，还能使长柱塞的小头塞进柱塞沉孔中，能使两个前段储液腔被截断，而被隔离成独立的两部分临时储存容器，刻度盖板上设有刻度线，刻度线沿着后端汇流通道的延伸方向进行对应设置，微通道模块水平放置使用，注射器的针头能穿过柱塞向前段储液腔注入流体材料，或者将注射器针头插进注射指示点向前段储液腔注入流体材料，选择采用短柱塞或长柱塞，分别对微沟道的管路形式进行设置，形成液体压力检测体系如下：
构造对应注射方式的液体正压力检测体系：采用长柱塞插入柱塞通孔和柱塞沉孔，分隔两个前段储液腔，使两个前段储液腔中分别充满等体积量的参照液体和待测粘度液体，再将长柱塞移除，然后在柱塞通孔中插进短柱塞，使两个前段储液腔连通形成一体化腔体，将注射器插进注射指示点，将待测粘度液体从对称线位置处注入两个前段储液腔连接通道处，注入的待测粘度液体推动位于两个前段储液腔中的参照液体和待测粘度液体分别从“Y”形沟道的汇流点位置处进入后端汇流通道中，在后端汇流通道中形成不同液体间隔排布的分段液柱或分层液柱，透过刻度盖板并对应刻度线形成可计量的两液体的对应液柱长度或宽度；
或者构造对应负压吸取方式的液体负压力检测体系：采用长柱塞插入柱塞通孔和柱塞沉孔，分隔两个前段储液腔，使两个前段储液腔中分别充满等体积量的参照液体和待测粘度液体，再将长柱塞移除，使柱塞通孔保持敞开状态，使两个前段储液腔连通形成一体化腔体，将注射器插进后端汇流通道的溢流口处，通过拉注射器的推杆将后端汇流通道中的液体吸入注射器内，驱动位于两个前段储液腔中的参照液体和待测粘度液体分别从“Y”形沟道的汇流点位置处进入后端汇流通道中，在后端汇流通道中形成不同液体间隔排布的分段液柱或分层液柱，能透过刻度盖板并对应刻度线两液体的对应液柱长度或宽度进行计量检测。
作为本发明优选的技术方案，注射器为微量细头注射器，注射器可注射体积大于一个前段储液腔的体积，在注射器的推杆上设有推杆插销孔，推杆插销孔的位置为注入体积量等于一个储液腔体积量的位置，将可插拔的推杆插销插入到插销孔形成限位器。
作为上述方案的又一种进一步优选的技术方案，在临时储存待测粘度液体的前段储液腔的微沟道槽底部还设有沉孔式结构的第二个柱塞沉孔，第二个柱塞沉孔的位置也临近指示点，在临近指示点位置处的刻度盖板上设有第二个柱塞通孔，使第二个柱塞通孔的与第二个柱塞沉孔的位置对应设置，第二个柱塞沉孔和第二个柱塞通孔也皆具有设定角度的锥度，第二个柱塞通孔能作为微沟道的另一个首端开口，使两个柱塞通孔对称设置在注射指示点的左右两侧，即两个柱塞通孔分别对应设置在不同的前段储液腔位置处。
作为上述方案的再一种进一步优选的技术方案，选择采用短柱塞或长柱塞，分别对微沟道的管路形式进行设置，构造对应注射方式的液体正压力检测体系：
采用一个长柱塞插入任意一个柱塞通孔和对应位置处的柱塞沉孔中，分隔两个前段储液腔，使两个前段储液腔中分别充满等体积量的参照液体和待测粘度液体，再将长柱塞移除，然后采用两个短柱塞，同时插入到两个柱塞通孔中，使两个前段储液腔连通形成一体化腔体，将注射器插进注射指示点，将待测粘度液体从对称线位置处注入两个前段储液腔连接通道处，注入的待测粘度液体推动位于两个前段储液腔中的参照液体和待测粘度液体分别从“Y”形沟道的汇流点位置处进入后端汇流通道中，在后端汇流通道中形成不同液体间隔排布的分段液柱或分层液柱，能透过刻度盖板并对应刻度线两液体的对应液柱长度或宽度进行计量检测。
作为上述方案的另有一种进一步优选的技术方案，选择采用短柱塞或长柱塞，分别对微沟道的管路形式进行设置，构造对应注射方式的液体正压力检测体系：
采用两个长柱塞同时插入到两个柱塞通孔和对应位置处的柱塞沉孔中，分隔两个前段储液腔，使两个前段储液腔中分别充满等体积量的参照液体和待测粘度液体，再将两个长柱塞同时移除，然后采用两个短柱塞进行替换，同时将两个短柱塞插入到两个柱塞通孔中，使两个前段储液腔连通形成一体化腔体，将注射器插进注射指示点，将待测粘度液体从对称线位置处注入两个前段储液腔连接通道处，注入的待测粘度液体推动位于两个前段储液腔中的参照液体和待测粘度液体分别从“Y”形沟道的汇流点位置处进入后端汇流通道中，在后端汇流通道中形成不同液体间隔排布的分段液柱或分层液柱，能透过刻度盖板并对应刻度线两液体的对应液柱长度或宽度进行计量检测。
作为上述方案的还有一种进一步优选的技术方案，选择采用短柱塞或长柱塞，分别对微沟道的管路形式进行设置，构造对应负压吸取方式的液体负压力检测体系：
采用长柱塞插入任意一个柱塞通孔和对应位置处的柱塞沉孔中，分隔两个前段储液腔，使两个前段储液腔中分别充满等体积量的参照液体和待测粘度液体，再将长柱塞移除，至少使一个柱塞通孔保持敞开状态，使两个前段储液腔连通形成一体化腔体，将注射器插进后端汇流通道的溢流口处，通过拉注射器的推杆将后端汇流通道中的液体吸入注射器内，驱动位于两个前段储液腔中的参照液体和待测粘度液体分别从“Y”形沟道的汇流点位置处进入后端汇流通道中，在后端汇流通道中形成不同液体间隔排布的分段液柱或分层液柱，能透过刻度盖板并对应刻度线两液体的对应液柱长度或宽度进行计量检测。
作为上述方案的进一步优选的技术方案，选择采用短柱塞或长柱塞，分别对微沟道的管路形式进行设置，构造对应负压吸取方式的液体负压力检测体系：
采用长柱塞插入任意一个柱塞通孔和对应位置处的柱塞沉孔中，分隔两个前段储液腔，使两个前段储液腔中分别充满等体积量的参照液体和待测粘度液体，再将长柱塞移除，使两个柱塞通孔皆保持敞开状态，使两个前段储液腔连通形成一体化腔体，将注射器插进后端汇流通道的溢流口处，通过拉注射器的推杆将后端汇流通道中的液体吸入注射器内，驱动位于两个前段储液腔中的参照液体和待测粘度液体分别从“Y”形沟道的汇流点位置处进入后端汇流通道中，在后端汇流通道中形成不同液体间隔排布的分段液柱或分层液柱，能透过刻度盖板并对应刻度线两液体的对应液柱长度或宽度进行计量检测。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明利用泊肃叶定律，控制压力和通道尺寸，实现通过测量两液体体积比，而得知被测液体相对已知液体粘度的比值，进而得出被测液体的粘度，受外界环境影响因素小，计算过程不涉及温度值，减小温度对测量结果造成的影响，测量快速准确，减小测试结果差异；
2.本发明利用微加工技术，微通道进行了一次成型，可精确控制微通道两个腔体体积和出液口的形状尺寸，控制沿程压降差；
3.本发明利用具有锥度的柱塞和柱塞柱孔配合，实现微通道的快速精确密封，使用便捷，利用注射器和推杆插销可实现精确注入，利用刻度盖板可以方便装配和读取测量值；
4本发明组成构件简单，数量少，整个检测装置体积小，操作简单、测量精度高，十分易于携带。
附图说明
图1为本发明实施例一便携式粘度检测装置的系统分解结构示意图。
图2为本发明实施例一的微通道模块的微通道中微沟道结构示意图。
图3为本发明实施例一的刻度盖板的结构示意图。
图4为本发明实施例一的长柱塞和短柱塞的使用对比示意图。
图5为本发明实施例一便携式粘度检测装置的使用过程示意图。
图6为本发明实施例二便携式粘度检测装置的使用过程示意图。
具体实施方式
本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，参见图1～5，一种便携式粘度检测装置，包括微通道模块2、刻度盖板3、长柱塞1、短柱塞6和注射器5，采用PDMS制成微通道模块2，微通道模块2和刻度盖板3层叠结合在一起，微通道模块2表面设有微加工而成的具有凹槽形结构的微沟道，微沟道主要依次由一条后端汇流通道8、两个中间段分支进液通道9、两个前段储液腔10连接而成“Y”形沟道，后端汇流通道8全程的截面尺寸相同，两个中间段分支进液通道9相互垂直设置且各部分截面尺寸相同，两个前段储液腔10腔体形状、体积相同且在微通道模块2中进行对称设置，两个中间段分支进液通道9的一端分别与不同的前段储液腔10连通，两个中间段分支进液通道9的另一端一并与后端汇流通道8的一端连通形成“Y”形沟道的三通管路，后端汇流通道8的另一端形成溢流口，透明材料制成的刻度盖板3将微通道模块2表面的微沟道敞口一侧进行封装，使微沟道形成仅仅具有首尾两端分别设置开口的管路结构，后端汇流通道8的溢流口作为微沟道的尾端开口，两个前段储液腔10分别作为互不相溶的已知粘度的参照液体和待测粘度液体的临时储存容器，两个前段储液腔10的局部对称部位连接在一起，形成连通部，对应两个前段储液腔10的分界线位置即对称线位置处并在刻度盖板3上设有注射指示点14，在临时储存参照液体的前段储液腔10的微沟道槽底部设有一个沉孔式结构的柱塞沉孔11，柱塞沉孔11的位置临近指示点14，在临近指示点14位置处的刻度盖板3上设有柱塞通孔13，使柱塞通孔13的与柱塞沉孔11的位置对应设置，柱塞沉孔11和柱塞通孔13皆具有设定角度的锥度，柱塞通孔13能作为微沟道的首端开口，长柱塞1和短柱塞6皆能与柱塞沉孔11和柱塞通孔13进行密封配合使用，采用短柱塞6仅能将柱塞通孔13进行可装卸式密封，在短柱塞6的小头底部和前段储液腔10的微沟道槽底部之间保留液流通道，使两个前段储液腔10连通形成一体化腔体，而采用长柱塞1不仅能将柱塞通孔13进行可装卸式密封，还能使长柱塞1的小头塞进柱塞沉孔11中，能使两个前段储液腔10被截断，而被隔离成独立的两部分临时储存容器，刻度盖板3上设有刻度线12，刻度线12沿着后端汇流通道8的延伸方向进行对应设置，微通道模块2水平放置使用，注射器5的针头能穿过柱塞向前段储液腔10注入流体材料，或者将注射器5针头插进注射指示点14向前段储液腔10注入流体材料，选择采用短柱塞6或长柱塞1，分别对微沟道的管路形式进行设置，形成液体压力检测体系如下：
构造对应注射方式的液体正压力检测体系：采用长柱塞1插入柱塞通孔13和柱塞沉孔11，分隔两个前段储液腔10，使两个前段储液腔10中分别充满等体积量的参照液体和待测粘度液体，再将长柱塞1移除，然后在柱塞通孔13中插进短柱塞6，使两个前段储液腔10连通形成一体化腔体，将注射器5插进注射指示点14，将待测粘度液体从对称线位置处注入两个前段储液腔10连接通道处，注入的待测粘度液体推动位于两个前段储液腔10中的参照液体和待测粘度液体分别从“Y”形沟道的汇流点位置处进入后端汇流通道8中，在后端汇流通道8中形成不同液体间隔排布的分段液柱或分层液柱，透过刻度盖板3并对应刻度线12形成可计量的两液体的对应液柱长度或宽度。
在本实施例中，参见图1和图5，注射器5为微量细头注射器，注射器5可注射体积大于一个前段储液腔10的体积，在注射器5的推杆上设有推杆插销孔4，推杆插销孔4的位置为注入体积量等于一个储液腔10体积量的位置，将可插拔的推杆插销7插入到插销孔4形成限位器。
在本实施例中，参见图1～5，PDMS的微通道2具有微沟道结构，由微加工而成，在20℃环境温度下，将微通道2注满纯水液体。将刻度盖板3盖到微通道2敞口侧，柱塞通孔13和柱塞沉孔11对准，将长柱塞1细头插进柱塞通孔13中，并插紧。刻度盖板3朝下，水平放置本实施例便携式粘度检测装置。注射器5吸满被测粘度液体，将推杆插销7插进推杆插销孔4中。将注射器5插进注射指示点14。推注射器推杆，直到推杆插销7阻挡不能推动。本实施例选择注射方式。拔出长柱塞1，插进短柱塞6，并插紧。拔下推杆插销7。连续缓慢推注射器推杆，同时观察后端汇流通道8内的液滴或液柱情况。纯水液体A和被测粘度液体B间距均匀时，停止推注射器5推杆，并拔下注射器5。水平移动到光学显微镜下或者使用放大镜，利用刻度盖板3的刻度线12，观察计算后端汇流通道8的两液体的长度。根据两液体长度比值换算成体积比值，再根据纯水液体A此时的理论粘度值，得出20℃时被测粘度液体B的粘度值。本实施例便携式粘度检测装置采用一种应用泊肃叶定律和微加工技术构成的易于携带的液体粘度检测装置，组成构件简单，数量少，整个检测装置体积小，操作简单、测量精度高，十分易于携带。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，参见图6，利用便携式粘度检测装置构造对应负压吸取方式的液体负压力检测体系：
采用长柱塞1插入柱塞通孔13和柱塞沉孔11，分隔两个前段储液腔10，使两个前段储液腔10中分别充满等体积量的参照液体和待测粘度液体，再将长柱塞1移除，使柱塞通孔13保持敞开状态，使两个前段储液腔10连通形成一体化腔体，将注射器5插进后端汇流通道8的溢流口处，通过拉注射器5的推杆将后端汇流通道8中的液体吸入注射器5内，驱动位于两个前段储液腔10中的参照液体和待测粘度液体分别从“Y”形沟道的汇流点位置处进入后端汇流通道8中，在后端汇流通道8中形成不同液体间隔排布的分段液柱或分层液柱，能透过刻度盖板3并对应刻度线12两液体的对应液柱长度或宽度进行计量检测。
在本实施例中，参见图6，选择负压吸取方式。拔出长柱塞1，拔出注射器5，取下针头。将注射器5插进后端汇流通道8末端。连续缓慢拉注射器5推杆，同时观察后端汇流通道8内的液滴情况。此时在两个前段储液腔10的连通处附近出现了空穴C，此处液体逐渐向后端汇流通道8移动。纯水液体A和被测粘度液体B间距均匀时，停止拉注射器推杆，并拔下注射器5。水平移动到光学显微镜下或者使用放大镜，利用刻度盖板3的刻度线12，观察计算汇流通道8的两液体的长度。根据两液体长度比值换算成体积比值，再根据纯水液体A此时的理论粘度值，得出20℃时被测粘度液体B的粘度值。
实施例三：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，在临时储存待测粘度液体的前段储液腔10的微沟道槽底部还设有沉孔式结构的第二个柱塞沉孔11，第二个柱塞沉孔11的位置也临近指示点14，在临近指示点14位置处的刻度盖板3上设有第二个柱塞通孔13，使第二个柱塞通孔13的与第二个柱塞沉孔11的位置对应设置，第二个柱塞沉孔11和第二个柱塞通孔13也皆具有设定角度的锥度，第二个柱塞通孔13能作为微沟道的另一个首端开口，使两个柱塞通孔13对称设置在注射指示点14的左右两侧，即两个柱塞通孔13分别对应设置在不同的前段储液腔10位置处。
在本实施例中，便携式粘度检测装置选择采用短柱塞6或长柱塞1，分别对微沟道的管路形式进行设置，构造对应注射方式的液体正压力检测体系：
采用一个长柱塞1插入任意一个柱塞通孔13和对应位置处的柱塞沉孔11中，分隔两个前段储液腔10，使两个前段储液腔10中分别充满等体积量的参照液体和待测粘度液体，再将长柱塞1移除，然后采用两个短柱塞6，同时插入到两个柱塞通孔13中，使两个前段储液腔10连通形成一体化腔体，将注射器5插进注射指示点14，将待测粘度液体从对称线位置处注入两个前段储液腔10连接通道处，注入的待测粘度液体推动位于两个前段储液腔10中的参照液体和待测粘度液体分别从“Y”形沟道的汇流点位置处进入后端汇流通道8中，在后端汇流通道8中形成不同液体间隔排布的分段液柱或分层液柱，能透过刻度盖板3并对应刻度线12两液体的对应液柱长度或宽度进行计量检测。
本实施例选择注射方式。拔出长柱塞1，插进短柱塞6，并插紧。拔下推杆插销7。连续缓慢推注射器推杆，同时观察后端汇流通道8内的液滴或液柱情况。纯水液体A和被测粘度液体B间距均匀时，停止推注射器5推杆，并拔下注射器5。水平移动到光学显微镜下或者使用放大镜，利用刻度盖板3的刻度线12，观察计算后端汇流通道8的两液体的长度。根据两液体长度比值换算成体积比值，再根据纯水液体A此时的理论粘度值，得出20℃时被测粘度液体B的粘度值。
实施例四：
本实施例与实施例三基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，便携式粘度检测装置选择采用短柱塞6或长柱塞1，分别对微沟道的管路形式进行设置，构造对应注射方式的液体正压力检测体系：
采用两个长柱塞1同时插入到两个柱塞通孔13和对应位置处的柱塞沉孔11中，分隔两个前段储液腔10，使两个前段储液腔10中分别充满等体积量的参照液体和待测粘度液体，再将两个长柱塞1同时移除，然后采用两个短柱塞6进行替换，同时将两个短柱塞6插入到两个柱塞通孔13中，使两个前段储液腔10连通形成一体化腔体，将注射器5插进注射指示点14，将待测粘度液体从对称线位置处注入两个前段储液腔10连接通道处，注入的待测粘度液体推动位于两个前段储液腔10中的参照液体和待测粘度液体分别从“Y”形沟道的汇流点位置处进入后端汇流通道8中，在后端汇流通道8中形成不同液体间隔排布的分段液柱或分层液柱，能透过刻度盖板3并对应刻度线12两液体的对应液柱长度或宽度进行计量检测。
本实施例选择注射方式。拔出长柱塞1，插进短柱塞6，并插紧。拔下推杆插销7。连续缓慢推注射器推杆，同时观察后端汇流通道8内的液滴或液柱情况。纯水液体A和被测粘度液体B间距均匀时，停止推注射器5推杆，并拔下注射器5。水平移动到光学显微镜下或者使用放大镜，利用刻度盖板3的刻度线12，观察计算后端汇流通道8的两液体的长度。根据两液体长度比值换算成体积比值，再根据纯水液体A此时的理论粘度值，得出20℃时被测粘度液体B的粘度值。
实施例五：
本实施例与实施例三和实施例四基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，便携式粘度检测装置选择采用短柱塞6或长柱塞1，分别对微沟道的管路形式进行设置，构造对应负压吸取方式的液体负压力检测体系：
采用长柱塞1插入任意一个柱塞通孔13和对应位置处的柱塞沉孔11中，分隔两个前段储液腔10，使两个前段储液腔10中分别充满等体积量的参照液体和待测粘度液体，再将长柱塞1移除，使一个柱塞通孔13保持敞开状态，使两个前段储液腔10连通形成一体化腔体，将注射器5插进后端汇流通道8的溢流口处，通过拉注射器5的推杆将后端汇流通道8中的液体吸入注射器5内，驱动位于两个前段储液腔10中的参照液体和待测粘度液体分别从“Y”形沟道的汇流点位置处进入后端汇流通道8中，在后端汇流通道8中形成不同液体间隔排布的分段液柱或分层液柱，能透过刻度盖板3并对应刻度线12两液体的对应液柱长度或宽度进行计量检测。
本实施例选择负压吸取方式。拔出长柱塞1，拔出注射器5，取下针头。将注射器5插进后端汇流通道8末端。连续缓慢拉注射器5推杆，同时观察后端汇流通道8内的液滴情况。此时在两个前段储液腔10的连通处附近出现了空穴C，此处液体逐渐向后端汇流通道8移动。纯水液体A和被测粘度液体B间距均匀时，停止拉注射器推杆，并拔下注射器5。水平移动到光学显微镜下或者使用放大镜，利用刻度盖板3的刻度线12，观察计算汇流通道8的两液体的长度。根据两液体长度比值换算成体积比值，再根据纯水液体A此时的理论粘度值，得出20℃时被测粘度液体B的粘度值。
实施例六：
本实施例与实施例五基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，便携式粘度检测装置选择采用短柱塞6或长柱塞1，分别对微沟道的管路形式进行设置，构造对应负压吸取方式的液体负压力检测体系：
采用长柱塞1插入任意一个柱塞通孔13和对应位置处的柱塞沉孔11中，分隔两个前段储液腔10，使两个前段储液腔10中分别充满等体积量的参照液体和待测粘度液体，再将长柱塞1移除，使两个柱塞通孔13皆保持敞开状态，使两个前段储液腔10连通形成一体化腔体，将注射器5插进后端汇流通道8的溢流口处，通过拉注射器5的推杆将后端汇流通道8中的液体吸入注射器5内，驱动位于两个前段储液腔10中的参照液体和待测粘度液体分别从“Y”形沟道的汇流点位置处进入后端汇流通道8中，在后端汇流通道8中形成不同液体间隔排布的分段液柱或分层液柱，能透过刻度盖板3并对应刻度线12两液体的对应液柱长度或宽度进行计量检测。
本实施例选择负压吸取方式。拔出长柱塞1，拔出注射器5，取下针头。将注射器5插进后端汇流通道8末端。连续缓慢拉注射器5推杆，同时观察后端汇流通道8内的液滴情况。此时在两个前段储液腔10的连通处附近出现了空穴C，此处液体逐渐向后端汇流通道8移动。纯水液体A和被测粘度液体B间距均匀时，停止拉注射器推杆，并拔下注射器5。水平移动到光学显微镜下或者使用放大镜，利用刻度盖板3的刻度线12，观察计算汇流通道8的两液体的长度。根据两液体长度比值换算成体积比值，再根据纯水液体A此时的理论粘度值，得出20℃时被测粘度液体B的粘度值。
上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明便携式粘度检测装置的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种便携式粘度检测装置，其特征在于：包括微通道模块(2)、刻度盖板(3)、长柱塞(1)、短柱塞(6)和注射器(5)，采用PDMS制成微通道模块(2)，微通道模块(2)和刻度盖板(3)层叠结合在一起，所述微通道模块(2)表面设有微加工而成的具有凹槽形结构的微沟道，微沟道主要依次由一条后端汇流通道(8)、两个中间段分支进液通道(9)、两个前段储液腔(10)连接而成“Y”形沟道，后端汇流通道(8)全程的截面尺寸相同，两个所述中间段分支进液通道(9)相互垂直设置且各部分截面尺寸相同，两个所述前段储液腔(10)腔体形状、体积相同且在所述微通道模块(2)中进行对称设置，两个所述中间段分支进液通道(9)的一端分别与不同的前段储液腔(10)连通，两个所述中间段分支进液通道(9)的另一端一并与后端汇流通道(8)的一端连通形成“Y”形沟道的三通管路，后端汇流通道(8)的另一端形成溢流口，透明材料制成的刻度盖板(3)将所述微通道模块(2)表面的微沟道敞口一侧进行封装，使微沟道形成仅仅具有首尾两端分别设置开口的管路结构，后端汇流通道(8)的溢流口作为微沟道的尾端开口，两个所述前段储液腔(10)分别作为互不相溶的已知粘度的参照液体和待测粘度液体的临时储存容器，两个所述前段储液腔(10)的局部对称部位连接在一起，形成连通部，对应两个所述前段储液腔(10)的分界线位置即对称线位置处并在刻度盖板(3)上设有注射指示点(14)，在临时储存参照液体的前段储液腔(10)的微沟道槽底部至少设有一个沉孔式结构的柱塞沉孔(11)，柱塞沉孔(11)的位置临近指示点(14)，在临近指示点(14)位置处的刻度盖板(3)上设有柱塞通孔(13)，使柱塞通孔(13)的与柱塞沉孔(11)的位置对应设置，柱塞沉孔(11)和柱塞通孔(13)皆具有设定角度的锥度，柱塞通孔(13)能作为微沟道的首端开口，长柱塞(1)和短柱塞(6)皆能与柱塞沉孔(11)和柱塞通孔(13)进行密封配合使用，采用短柱塞(6)仅能将柱塞通孔(13)进行可装卸式密封，在短柱塞(6)的小头底部和前段储液腔(10)的微沟道槽底部之间保留液流通道，使两个前段储液腔(10)连通形成一体化腔体，而采用长柱塞(1)不仅能将柱塞通孔(13)进行可装卸式密封，还能使长柱塞(1)的小头塞进柱塞沉孔(11)中，能使两个前段储液腔(10)被截断，而被隔离成独立的两部分临时储存容器，刻度盖板(3)上设有刻度线(12)，所述刻度线(12)沿着后端汇流通道(8)的延伸方向进行对应设置，微通道模块(2)水平放置使用，注射器(5)的针头能穿过柱塞向前段储液腔(10)注入流体材料，或者将注射器(5)针头插进注射指示点(14)向前段储液腔(10)注入流体材料，选择采用短柱塞(6)或长柱塞(1)，分别对微沟道的管路形式进行设置，形成液体压力检测体系如下：
构造对应注射方式的液体正压力检测体系：采用长柱塞(1)插入柱塞通孔(13)和柱塞沉孔(11)，分隔两个前段储液腔(10)，使两个前段储液腔(10)中分别充满等体积量的参照液体和待测粘度液体，再将长柱塞(1)移除，然后在柱塞通孔(13)中插进短柱塞(6)，使两个前段储液腔(10)连通形成一体化腔体，将注射器(5)插进注射指示点(14)，将待测粘度液体从对称线位置处注入两个前段储液腔(10)连接通道处，注入的待测粘度液体推动位于两个前段储液腔(10)中的参照液体和待测粘度液体分别从“Y”形沟道的汇流点位置处进入后端汇流通道(8)中，在后端汇流通道(8)中形成不同液体间隔排布的分段液柱或分层液柱，透过刻度盖板(3)并对应刻度线(12)形成可计量的两液体的对应液柱长度或宽度；
或者构造对应负压吸取方式的液体负压力检测体系：采用长柱塞(1)插入柱塞通孔(13)和柱塞沉孔(11)，分隔两个前段储液腔(10)，使两个前段储液腔(10)中分别充满等体积量的参照液体和待测粘度液体，再将长柱塞(1)移除，使柱塞通孔(13)保持敞开状态，使两个前段储液腔(10)连通形成一体化腔体，将注射器(5)插进后端汇流通道(8)的溢流口处，通过拉注射器(5)的推杆将后端汇流通道(8)中的液体吸入注射器(5)内，驱动位于两个前段储液腔(10)中的参照液体和待测粘度液体分别从“Y”形沟道的汇流点位置处进入后端汇流通道(8)中，在后端汇流通道(8)中形成不同液体间隔排布的分段液柱或分层液柱，能透过刻度盖板(3)并对应刻度线(12)两液体的对应液柱长度或宽度进行计量检测；
所述注射器(5)为微量细头注射器，所述注射器(5)可注射体积大于一个前段储液腔(10)的体积，在所述注射器(5)的推杆上设有推杆插销孔(4)，推杆插销孔(4)的位置为注入体积量等于一个储液腔(10)体积量的位置，将可插拔的推杆插销(7)插入到插销孔(4)形成限位器；
PDMS的微通道模块(2)具有微沟道结构，由微加工而成，在20℃环境温度下，将微通道模块2注满纯水液体；将刻度盖板(3)盖到微通道模块(2)敞口侧，柱塞通孔(13)和柱塞沉孔(11)对准，将长柱塞(1)细头插进柱塞通孔(13)中，并插紧；刻度盖板(3)朝下，水平放置所述便携式粘度检测装置；使注射器(5)吸满被测粘度液体，将推杆插销(7)插进推杆插销孔(4)中；将注射器(5)插进注射指示点(14)；推注射器推杆，直到推杆插销(7)阻挡不能推动；使用所述便携式粘度检测装置选择注射方式；拔出长柱塞(1)，插进短柱塞(6)，并插紧；拔下推杆插销(7)；连续缓慢推注射器推杆，同时观察后端汇流通道(8)内的液滴或液柱情况；纯水液体A和被测粘度液体B间距均匀时，停止推注射器(5)推杆，并拔下注射器(5)；利用刻度线(12)，观察计算后端汇流通道(8)的两液体的长度；根据两液体长度比值换算成体积比值，再根据纯水液体A此时的理论粘度值，得出20℃时被测粘度液体B的粘度值。
2.根据权利要求1所述便携式粘度检测装置，其特征在于：在临时储存待测粘度液体的前段储液腔(10)的微沟道槽底部还设有沉孔式结构的第二个柱塞沉孔(11)，第二个柱塞沉孔(11)的位置也临近指示点(14)，在临近指示点(14)位置处的刻度盖板(3)上设有第二个柱塞通孔(13)，使第二个柱塞通孔(13)的与第二个柱塞沉孔(11)的位置对应设置，第二个柱塞沉孔(11)和第二个柱塞通孔(13)也皆具有设定角度的锥度，第二个柱塞通孔(13)能作为微沟道的另一个首端开口，使两个柱塞通孔(13)对称设置在注射指示点(14)的左右两侧，即两个柱塞通孔(13)分别对应设置在不同的前段储液腔(10)位置处。
3.根据权利要求2所述便携式粘度检测装置，其特征在于，选择采用短柱塞(6)或长柱塞(1)，分别对微沟道的管路形式进行设置，构造对应注射方式的液体正压力检测体系：
采用一个长柱塞(1)插入任意一个柱塞通孔(13)和对应位置处的柱塞沉孔(11)中，分隔两个前段储液腔(10)，使两个前段储液腔(10)中分别充满等体积量的参照液体和待测粘度液体，再将长柱塞(1)移除，然后采用两个短柱塞(6)，同时插入到两个柱塞通孔(13)中，使两个前段储液腔(10)连通形成一体化腔体，将注射器(5)插进注射指示点(14)，将待测粘度液体从对称线位置处注入两个前段储液腔(10)连接通道处，注入的待测粘度液体推动位于两个前段储液腔(10)中的参照液体和待测粘度液体分别从“Y”形沟道的汇流点位置处进入后端汇流通道(8)中，在后端汇流通道(8)中形成不同液体间隔排布的分段液柱，能透过刻度盖板(3)并对应刻度线(12)两液体的对应液柱长度进行计量检测。
4.根据权利要求2所述便携式粘度检测装置，其特征在于，选择采用短柱塞(6)或长柱塞(1)，分别对微沟道的管路形式进行设置，构造对应注射方式的液体正压力检测体系：
采用两个长柱塞(1)同时插入到两个柱塞通孔(13)和对应位置处的柱塞沉孔(11)中，分隔两个前段储液腔(10)，使两个前段储液腔(10)中分别充满等体积量的参照液体和待测粘度液体，再将两个长柱塞(1)同时移除，然后采用两个短柱塞(6)进行替换，同时将两个短柱塞(6)插入到两个柱塞通孔(13)中，使两个前段储液腔(10)连通形成一体化腔体，将注射器(5)插进注射指示点(14)，将待测粘度液体从对称线位置处注入两个前段储液腔(10)连接通道处，注入的待测粘度液体推动位于两个前段储液腔(10)中的参照液体和待测粘度液体分别从“Y”形沟道的汇流点位置处进入后端汇流通道(8)中，在后端汇流通道(8)中形成不同液体间隔排布的分段液柱或分层液柱，能透过刻度盖板(3)并对应刻度线(12)两液体的对应液柱长度或宽度进行计量检测。
5.根据权利要求2所述便携式粘度检测装置，其特征在于，选择采用短柱塞(6)或长柱塞(1)，分别对微沟道的管路形式进行设置，构造对应负压吸取方式的液体负压力检测体系：
采用长柱塞(1)插入任意一个柱塞通孔(13)和对应位置处的柱塞沉孔(11)中，分隔两个前段储液腔(10)，使两个前段储液腔(10)中分别充满等体积量的参照液体和待测粘度液体，再将长柱塞(1)移除，至少使一个柱塞通孔(13)保持敞开状态，使两个前段储液腔(10)连通形成一体化腔体，将注射器(5)插进后端汇流通道(8)的溢流口处，通过拉注射器(5)的推杆将后端汇流通道(8)中的液体吸入注射器(5)内，驱动位于两个前段储液腔(10)中的参照液体和待测粘度液体分别从“Y”形沟道的汇流点位置处进入后端汇流通道(8)中，在后端汇流通道(8)中形成不同液体间隔排布的分段液柱或分层液柱，能透过刻度盖板(3)并对应刻度线(12)两液体的对应液柱长度或宽度进行计量检测。
6.根据权利要求2所述便携式粘度检测装置，其特征在于，选择采用短柱塞(6)或长柱塞(1)，分别对微沟道的管路形式进行设置，构造对应负压吸取方式的液体负压力检测体系：
采用长柱塞(1)插入任意一个柱塞通孔(13)和对应位置处的柱塞沉孔(11)中，分隔两个前段储液腔(10)，使两个前段储液腔(10)中分别充满等体积量的参照液体和待测粘度液体，再将长柱塞(1)移除，使两个柱塞通孔(13)皆保持敞开状态，使两个前段储液腔(10)连通形成一体化腔体，将注射器(5)插进后端汇流通道(8)的溢流口处，通过拉注射器(5)的推杆将后端汇流通道(8)中的液体吸入注射器(5)内，驱动位于两个前段储液腔(10)中的参照液体和待测粘度液体分别从“Y”形沟道的汇流点位置处进入后端汇流通道(8)中，在后端汇流通道(8)中形成不同液体间隔排布的分段液柱或分层液柱，能透过刻度盖板(3)并对应刻度线(12)两液体的对应液柱长度或宽度进行计量检测。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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