CN110168194A - 用于在粘度计中进行扭矩测量的主动传感器 - Google Patents

Abstract

粘度组件可以用于当样本流体在井下泵送或流动之前在地面位置处确定所述样本流体在一个或多个井下条件下的粘度。粘度组件可以包括安置于容器中的摆锤组件，所述摆锤组件包括安置于磁体转子周围的摆锤，当所述样本流体在所述容器中的流动施加剪切力时所述摆锤旋转。定子线圈可以接收引入力或电压的控制信号，所述力或电压导致所述磁体转子使所述摆锤旋转预定距离，以将所述摆锤从旋转位置定位回到初始位置。

Description

用于在粘度计中进行扭矩测量的主动传感器

技术领域

本申请总体上涉及提供用于在针对各种流体的粘度计中进行扭矩测量的主动传感器。更具体来说，本申请涉及使用用于在粘度计中进行扭矩测量的摆锤组件来测量扭矩。

背景技术

通常从可以位于陆上或海上的地下地层中获取例如石油和天然气的碳氢化合物。地下作业的发展以及涉及从地下地层中去除碳氢化合物的过程是复杂的。通常，地下作业涉及许多不同步骤，例如，在期望的井场钻出井筒、固井、处理井筒以优化碳氢化合物的生产，以及执行必要步骤从地下地层中生产和处理碳氢化合物。

使用各种类型的流体进行修井和生产操作。非限制性实例包括钻井泥浆、水泥浆料和增产处理流体。通常以已知方式将这些流体泵送至井中。一般来说，确定流体的一个或多个特性以预测或估计这些流体在被泵送并置于井中或通过井循环时将如何起作用。例如，井下使用的流体通常暴露于独特的条件，包括高压和高温。

粘度、弹性和稠度是可以针对给定流体测量的流变特性或特征。用于测试流体的这些特性中的任何特性的典型装置包括粘度计、流变计和稠度计。然而，井下压力和温度可能改变流体的特性。因此，在地面处测量到的流体特性可能与流体在井内环境的行为不一致。通常基于例如悬浮颗粒的能力之类的有利特征或特性来选择流体用于操作。因此，需要在流体置于井中之前在地面处测量流体在井下条件下的流体特征，包括粘度。

附图说明

通过部分地参考以下描述和附图，可以理解本公开的一些特定示例性实施方案。

图1是示出根据本公开的一个或多个方面的说明性钻井环境的图式。

图2是示出根据本公开的一个或多个方面的说明性井系统的图式。

图3是示出根据本公开的一个或多个方面的实例信息处理系统的图式。

图4是示出根据本公开的一个或多个方面的说明性粘度组件的图式。

图5是示出根据本公开的一个或多个方面的部分粘度组件的截面的图式。

图6是示出根据本公开的一个或多个方面的用于摆锤的位置传感器和反扭矩组件的图式。

图7是示出根据本公开的一个或多个方面的部分粘度组件的截面的图式。

图8是示出根据本公开的一个或多个方面的具有界面的粘度组件的图式。

虽然已通过参考本公开的示例性实施方案描绘和描述并定义本公开的实施方案，但是这些参考并不意味着对本公开的限制并且不应推断出此种限制。如在相关领域中并受益于本公开的技术人员将会想到，所公开的主题能够在形式和功能上进行相当大的修改、改变和等效。本公开的所描绘和所描述实施方案仅是实例且并非穷举本公开的范围。

具体实施方式

本公开的某些方面和特征涉及一种用于在粘度计中进行扭矩测量的主动传感器。在整个本公开中，粘度计和流变计可互换使用。类似地，在整个本公开中，粘度和流变学可互换使用。在典型的粘度组件中，使杯子或容器相对于流体旋转，并且自由悬挂的摆锤取决于流体的粘度而经历使用一个或多个弹簧测量到的扭矩。然而，弹簧的刚度限制任何测量的范围和分辨率。为了测量流体的密度，弹簧可能需要非常小的刚度，但即使轻微的力也可能使弹簧的偏转最大化。相反，紧密或极具刚度的弹簧可能需要不适用于许多流体的力。例如，静止的流体可能具有一种粘度并且在施加剪切力之后具有另一粘度，由于弹簧的分辨率或范围不足，所述剪切力无法由弹簧精确地测量。典型的粘度组件利用宝石轴承来补偿使运输变得困难的微小摩擦和惯性。而且，这种典型的粘度组件利用中空摆锤，对于高粘度流体，所述中空摆锤由于浮力的引入而引入(introduce)误差。由于例如井生产和维护流体之类的许多流体的流变特征变化，典型的粘度计和流变计不提供用于验证流体的流变特征的范围和分辨率。在本公开的一个或多个方面中，粘度组件不需要使用宝石轴承或弹簧，而是依赖于对摩擦和惯性的电子补偿，同时仍实现低扭矩测量。例如，根据本公开的一个或多个方面，粘度组件通过利用磁耦合至轴杆的反作用扭矩产生元件或装置来提供高灵敏度扭矩测量，所述轴杆感测微小的角位移。

根据本公开的一个或多个方面，可以利用包括非暂时性计算机可读介质的信息处理系统。出于本公开的目的，计算机可读介质可以包括可以在一段时间内保存数据和/或指令的任何工具或工具集合。计算机可读介质可以包括例如但不限于，存储介质，例如直接存取存储装置(例如，硬盘驱动器或软盘驱动器)、顺序存取存储装置(例如，磁带磁盘驱动器)、光盘、CD-ROM、DVD、RAM、ROM、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，和/或闪存存储器；以及通信介质，例如导线、光纤、微波、无线电波和其它电磁和/或光学载体；和/或前述项的任何组合。

本文详细地描述本公开的说明性实施方案。为了清楚起见，在本说明书中可以不描述实际实施方式的所有特征。当然应理解，在任何此种实际实施方案的开发中，做出许多实施方式特定的决策以实现将在实施方式之间不同的特定实施目标。此外，应了解，这种开发工作可能复杂且耗时，但是对于受益于本公开的本领域普通技术人员而言，这将是常规任务。

在整个本公开中，附图标记后面跟着字母字符是指代元件的特定实例，而单独的附图标记总体上或统一地指代元件。因此，作为实例(图中未示出)，窗口小部件“1A”指代可以统称为窗口小部件“1”的窗口小部件类的实例，并且其中任一个可以总体上称为窗口小部件“1”。在附图和描述中，相同数字意在表示相同元件。

本文详细地描述本公开的说明性实施方案。为了清楚起见，在本说明书中可以不描述实际实施方式的所有特征。当然应理解，在任何此种实际实施方案的发展中，做出许多实施方式特定的决策以实现将在实施方式之间不同的特定实施目标。此外，应了解，这种开发工作可能复杂且耗时，但是对于受益于本公开的本领域普通技术人员而言，这将是常规任务。

图1是根据本公开的一个或多个方面的说明性钻井环境100的图式。钻井环境100包括位于地面102处的钻井平台2。在所示实施方案中，地面102包括含有一个或多个岩层或层18a、18b、18c的地层104的顶部，并且钻井平台2可以与地面102接触。在其它实施方案中，例如在海上钻井作业中，地面102可以通过一定体积的水与钻井平台2分离。

钻井系统100包括井架4，所述井架由钻井平台2支撑并且具有用于升高和降低钻柱8的游动滑轮6。当钻柱8被降低通过回转台12时，方钻杆10可以支撑钻柱。钻头14可以联接至钻柱8，并且由井下马达驱动和/或由钻柱8通过回转台12的旋转驱动。当钻头14旋转时，钻头形成穿过一个或多个岩层或层18的井眼16。泵20可以使钻井液穿过进料管22循环至方钻杆10，在井下穿过钻柱8的内部，穿过钻头14中的孔口，通过钻柱8周围的环形空间返回至地面，并且进入保存坑24。钻井液将岩屑从井眼16输送至坑24中并有助于保持井眼16的完整性。钻井环境100可以包括任何数目和类型的井下工具。在一个或多个实施方案中，在钻头14附近的联接至钻柱8的底部钻具组件(BHA)40可以包括一个或多个井下工具。BHA40可以包括各种井下测量工具和传感器，以及随钻测井和随钻测量元件。

在某些实施方案中，钻井环境100可以包括位于地面102处的信息处理系统32。信息处理系统32可以可通信地联接至粘度计组件28，根据本公开的一个或多个方面，所述粘度计组件为例如钻井液之类的待泵送到井下的流体提供现场扭矩测量。当在地面102处取回时，信息处理系统32还可以从BHA 40的任何部件或钻柱8的任何一个或多个井下工具接收数据。在一个或多个实施方案中，信息处理系统32、粘度计组件28或两者可以远离钻井环境100定位。

图2是示出根据本公开的一个或多个方面的说明性井系统的图式。井环境200包括位于地面102处的井架110。井架110可以支撑井环境200的部件，包括油管柱106。油管柱106可以包括在地面102下方延伸并进入井筒16的分段管。井筒16可以在邻近井筒16的土地中延伸穿过地下地层104。地下地层104可以包括穿孔、开口或断口112，在本文中通常称为断口112。在一些方面中，断口112可以是在地下地层104中形成裂缝或裂隙的地下地层104的分离。在另外的方面中，断口112可以通过断裂过程产生，其中高压气体通过穿孔工具系统或组件120被迫进入地层110中。泵114在地面102处位于靠近井筒16，以将流体泵送至井筒16。可以按一定速率将流体泵送至井筒中，以使断口112膨胀或填充穿孔或断口112。断口112可以用作从地下储层生产碳氢化合物的路径。在流体穿过泵114期间或之前，可以将支撑剂和其它添加剂添加到流体。支撑剂可以在断裂过程之后保持在断口112中，以防止断口112完全闭合。

穿孔工具系统120还可以定位或部署在井下。在一个或多个实施方案中，穿孔工具系统120可以沿着油管柱106、底部钻具组件或任何其它合适的井下部署装置或工具定位，包括或联接至油管柱、底部钻具组件或任何其它合适的井下部署装置或工具。穿孔工具系统120可以通过电连接122联接至地面102处的信息处理系统32。

信息处理系统32可以联接至地面102处的粘度计组件28。根据本公开的一个或多个方面，粘度计组件28可以在流体沿着井筒16被向下泵送之前为流体提供现场测量。在一个或多个实施方案中，信息处理系统32、粘度计组件28或两者可以远离井环境200定位。

图3是示出根据本公开的一个或多个方面的实例信息处理系统300的图式。图1和图2的信息处理系统32可以采用与信息处理系统300类似的形式，或包括信息处理系统300的一个或多个部件。信息处理系统300的处理器或中央处理单元(CPU)301可通信地联接至存储器控制器集线器(MCH)或北桥302。例如，处理器301可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)，或被配置成解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何其它数字或模拟电路。处理器(CPU)301可以被配置成解释和/或执行在例如存储器303或硬盘驱动器307的任何存储器中检索和存储的程序指令或其它数据。程序指令或其它数据可以构成用于执行本文所描述的一个或多个方法的软件或应用程序的部分。存储器303可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、固态存储器，或基于磁盘的存储器。每个存储器模块可以包括被配置成在一段时间内保存程序指令和/或数据的任何系统、装置或设备(例如，非暂时性计算机可读介质)。例如，可以在存储器303中检索和存储来自软件或应用程序的指令，以供处理器301执行。

在不脱离本公开的范围的情况下可以对图3作出修改、添加或省略。例如，图3示出信息处理系统300的部件的特定配置。然而，可以使用部件的任何合适配置。例如，信息处理系统300的部件可以实施为物理或逻辑部件。此外，在一些实施方案中，与信息处理系统300的部件相关联的功能可以实施于专用电路或部件中。在其它实施方案中，与信息处理系统300的部件相关联的功能可以实施于可配置通用电路或部件中。例如，信息处理系统300的部件可以通过所配置的计算机程序指令实施。

存储器控制器集线器(MCH)302可以包括存储器控制器，用于将信息引导至例如存储器303、存储元件306和硬盘驱动器307的信息处理系统300内的各种系统存储器部件，或从所述各种系统存储器部件引导信息。存储器控制器集线器302可以联接至存储器303和图形处理单元(GPU)304。存储器控制器集线器302还可以联接至I/O控制器集线器(ICH)或南桥305。I/O控制器集线器305联接至信息处理系统300的存储元件，包括存储元件306，所述存储元件可以包括闪存ROM，所述闪存ROM包括计算机系统的基本输入/输出系统(BIOS)。I/O控制器集线器305还联接至信息处理系统300的硬盘驱动器307。I/O控制器集线器305还可以联接至超级I/O芯片308，所述超级I/O芯片本身联接至计算机系统的若干个I/O端口，包括键盘309和鼠标210。

在某些实施方案中，信息处理系统300可以包括至少处理器和联接至处理器的存储器装置，所述存储器装置含有在执行时使处理器执行某些动作的指令集。在任何实施方案中，信息处理系统可以包括非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质存储一个或多个指令，其中一个或多个指令在执行时使处理器执行某些动作。如本文所使用，信息处理系统可以包括可用于计算、分类、处理、传输、接收、检索、发起、切换、存储、显示、显现、检测、记录、再现、运用或利用用于商业、科学、控制或其它目的的任何形式的信息、情报或数据的任何工具或工具集合。例如，信息处理系统可以是计算机终端、网络存储装置或任何其它合适装置，并且可以在大小、形状、性能、功能和价格上变化。信息处理系统可以包括随机存取存储器(RAM)、例如中央处理单元(CPU)或硬件或软件控制逻辑的一个或多个处理资源、只读存储器(ROM)，和/或其它类型的非易失性存储器。信息处理系统的额外部件可以包括一个或多个磁盘驱动器、用于与外部装置通信的一个或多个网络端口，以及各种输入和输出(I/O)装置，例如键盘、鼠标和视频显示器。信息处理系统还可以包括可用于在各种硬件部件之间传输通信的一个或多个总线。

现在参考图4，示出根据本公开的一个或多个方面的粘度组件400的说明性图式。粘度组件400可以包括信息处理系统402、放大器系统404、反扭矩组件410和摆锤组件412。信息处理系统402可以包括任何一个或多个信息处理系统300。信息处理系统402可以包括位置控制器416和比例积分微分(PID)控制器418。根据本公开的一个或多个方面，摆锤组件412可以包括任何类型的摆锤配置。摆锤组件412可以包括位置传感器414。在一个或多个实施方案中，位置传感器414可以安置或定位在摆锤组件412内、摆锤组件处或周围，或摆锤组件附近，或可以联接至摆锤组件412。与摆锤组件412相关联的位置信息可以通过位置传感器414或任何其它合适方式传送至位置控制器416。位置控制器416可以包括硬件装置、软件程序或其任何组合。例如，位置控制器416可以包括具有稳定参考电压的差分放大器。在一个或多个实施方案中，位置控制器416可以远离信息处理系统402。位置控制器416可以将摆锤组件412的位置信息传送至PID控制器418。PID控制器418可以包括硬件装置、软件程序或两者。PID控制器418确定位置误差值。例如，PID控制器418确定测量到的过程变量(来自位置控制器416的位置信息，例如，摆锤420的旋转距离)与所需设定点(摆锤组件412的摆锤420的初始预定位置信息)之间的差以产生位置误差输出。位置误差输出用于调整扭矩，以使摆锤组件412反向旋转。在一个或多个实施方案中，PID控制器418和位置控制器416中的任何一个或多个可以由单个装置或部件、多个装置或部件或由任何一个或多个其它信息处理系统300实施。

惯性补偿和摩擦补偿可以由粘度组件400的信息处理系统402预定或确定，并且用于确定补偿电压，或摆锤组件412经历开始旋转所需的电压。对于给定摆锤组件412，补偿电压可以是预定的或已知的。放大器系统404可以包括求和放大器406和双向线性放大器408。补偿电压通过求和放大器406与来自PID控制器418的位置误差输出组合，以产生指示摆锤组件412中的摆锤420的旋转量的位置旋转信号。求和放大器406将位置旋转信号输出或传输至双向线性放大器408。双向线性放大器408产生反扭矩电流或反扭矩控制信号。反扭矩控制信号通过双向线性放大器408传输至反扭矩装置410。在一个或多个实施方案中，求和放大器406和双向线性放大器408中的任何一个或多个可以由任何一个或多个装置或部件实施，并且可以由硬件装置、软件程序或两者实施。在一个或多个实施方案中，使用电磁体产生用于调整摆锤404的扭矩电流。在一个或多个实施方案中，通过使用推动杠杆的线性致动器来调整摆锤420。放大器系统404可以包括任何一个或多个运算放大器，用于基于摆锤420的位置信息以及由于摩擦产生的预定阻扭矩和由于惯性产生的预定阻扭矩来产生反扭矩控制信号。

反扭矩控制信号使反扭矩装置410通电。反扭矩装置410至少部分地基于反扭矩控制信号引入(induce，感应)反扭矩力。例如，可以使反扭矩装置410的多个绕组通电以引入(induce，感应)磁场。反扭矩装置410使摆锤420旋转回摆锤420的初始预定位置或原始位置。反扭矩装置410可以是任何机械或电气装置，包括一个或多个硬件装置、一个或多个软件程序或两者。可以至少部分地基于反扭矩力来确定流体的粘度。在一个或多个实施方案中，可以针对流体的温度、流体的压力或两者确定流体的粘度。在一个或多个实施方案中，改变或调整流体的温度、流体的压力或两者，并且确定或测量流体的粘度。例如，可以针对温度范围或多个温度，压力范围或多个压力或两者确定流体的粘度。

图5是示出根据本发明的一个或多个方面的部分粘度组件500(例如，图4的粘度组件400)的截面的图式。粘度组件500可以包括容器502、摆锤组件524和样本流体512。容器502可以在样本流体512的任何测试期间保持静止。容器502可以具有大于摆锤组件524的圆柱体形状，使得样本流体512安置于摆锤522的外表面504的侧面和底部周围，或沿着摆锤的外表面的侧面和底部自由地流动。容器502可以在容器502的顶端或顶部部分处包括开口，以接纳摆锤组件524或允许将摆锤组件524定位在容器502内。

在一个或多个实施方案中，摆锤组件524可以包括摆锤522，所述摆锤具有外表面504、套管组件506、定子线圈508、电气组件514和轴杆518。在一个或多个实施方案中，摆锤522可以是中空的，或可以是实心材料，例如实心金属。定子线圈508可以安置于或位于轴杆518内。定子线圈508可以通过电气组件514将与例如关于图4的位置传感器414描述且关于图6进一步描述的摆锤522的旋转相关联的位置信息提供至信息处理系统，例如图4的信息处理系统402。基于使摆锤522旋转预定距离的控制信号，例如，来自关于图4论述的放大器组件404的控制信号，定子线圈508还可以形成反扭矩力(例如，反扭矩电压)。定子线圈508可以包括如关于图4论述的反扭矩装置410。套管组件506安置于或位于定子线圈508周围。套管组件506保护定子线圈508免受样本流体512影响。

摆锤522可以包括或联接至磁体转子510、密封件520和支撑组件516。支撑组件516围绕轴杆518旋转并且可以安置于或位于轴杆518周围，从而为摆锤522的外表面504提供支撑。密封件520可以将摆锤522的任何部件与流体512隔离。磁体转子510安置于或位于套管组件506周围并且安置于或位于摆锤522的外表面内。当例如由容器502内的流体512流动形成的力的剪切力施加至摆锤522时，摆锤522围绕轴杆518旋转。响应于力，磁体转子510使摆锤522围绕轴杆518旋转。例如，基于关于图6论述的由定子线圈508形成的吸引力，磁体转子510可以使摆锤522旋转至原始或初始位置。

图6是示出根据本公开的一个或多个方面的用于摆锤522的反扭矩和位置传感器组件600的图式。在一个或多个实施方案中，定子线圈508可以包括反扭矩和位置传感器组件600。位置传感器和反扭矩组件600可以包括定子转子508，所述定子转子具有彼此相对安置或定位的南极传感器绕组608A和北极传感器绕组608B(统称传感器绕组608)。传感器绕组608B可以提供与摆锤522的位置相关联的位置信息(例如，如关于图4中的位置传感器414论述)。例如，摆锤522可以位于如通过602A(指示北“N”位置坐标)、602B(指示西“W”位置坐标)、602C(指示南“S”位置坐标)和602D(指示东“E”位置坐标)指示的初始位置处。摆锤522可以由于剪切力(例如，由于图5中的流体512流动而产生的力)而在旋转方向612上围绕轴杆(例如，围绕图5中的轴杆518)旋转旋转距离606，到达如604A、604B、604C和604D所指示的旋转位置。传感器绕组608可以通过例如图5中的电气组件514的通信路径将与旋转位置相关联的信息传输至信息处理系统，例如，传输至图4中的信息处理系统402的位置控制器416。例如，传感器绕组608可以感测由磁体转子510的旋转形成的磁场。在一个或多个实施方案中，传感器绕组608可以包括任何合适数量的传感器绕组608。在一个或多个实施方案中，代替或除了传感器绕组608之外，任何类型的磁性传感器、光学编码器或光学传感器可以感测与摆锤522相关联的位置信息。

位置传感器和反扭矩组件600可以包括彼此相对安置或定位的西反扭矩绕组610A和东反扭矩绕组610B(统称反扭矩绕组610)。反扭矩绕组610可以接收控制信号，所述控制信号指示使摆锤522在反扭矩方向614上从旋转位置旋转至初始位置所需的反扭矩量。例如，反扭矩绕组610可以通过电气组件514接收控制信号或预定电压，所述控制信号或预定电压使反扭矩绕组610将形成吸引力的反扭矩电压施加至磁体转子510，从而使摆锤522在反扭矩方向614上从如604A、604B、604C和604D所指示的旋转位置旋转至如602A、602B、602C和602D所指示的初始位置。在一个或多个实施方案中，反扭矩绕组610可以包括任何一个或多个反扭矩绕组。

图7是示出根据本公开的一个或多个方面的部分粘度组件700(例如，图4的粘度组件400)的截面的图式。粘度组件700可以包括容器702、下部部分726和上部部分728。下部部分726可以包括摆锤组件724、样本流体712和容器702。容器702可以具有大于摆锤组件724的圆柱体形状，使得样本流体712安置于摆锤722的外表面704的侧面和底部周围，或沿着摆锤的外表面的侧面和底部自由地流动。容器702可以在容器702的顶端或顶部部分处包括开口，以接纳摆锤组件724或允许将摆锤组件724定位在容器702内。

在一个或多个实施方案中，摆锤组件724可以包括摆锤722，所述摆锤具有在粘度组件700的远端处安置于或位于轴杆718周围的外表面704。在一个或多个实施方案中，摆锤722可以由于通过样本流体712的流动施加至摆锤722的剪切力而围绕轴杆718旋转。在一个或多个实施方案中，摆锤722可以是中空的，或可以是实心材料，例如实心金属。

上部部分728可以包括一个或多个轴承720、安置于或位于轴杆718周围的磁体转子710、安置于或位于磁体转子710周围的定子线圈708，以及一个或多个传感器716。在一个或多个实施方案中，一个或多个传感器716可以包括磁性线圈、光学编码器或光学传感器，所述磁性线圈、光学编码器或光学传感器检测摆锤722的位置旋转，并且可以通过电气组件714将旋转位置信息传送或传输至信息处理系统(例如，图4的信息处理系统402)。磁体转子710可以联接至摆锤722并且可以通过与图5的磁体转子510相似或相同的方式操作，因为施加至磁体转子710的力引起摆锤722的旋转。定子线圈708可以包括磁芯并且可以通过与图4的反扭矩装置410相似或相同的方式操作，因为定子线圈708可以通过电气组件714从信息处理系统402或放大器系统404接收控制信号，所述控制信号使定子线圈708将力或电压施加在磁体转子710上以使摆锤722旋转。

图8是示出根据本公开的一个或多个方面的具有界面的粘度组件800的图式。粘度组件800可以包括用于测量一个或多个流变特征的粘度计或流变计。在一个或多个实施方案中，例如图4中的粘度组件400、图5中的粘度组件500或图7中的粘度组件700的任何一个或多个粘度组件可以安装或另外固定为支撑结构850的一部分。支撑结构850可以包括底部表面852、纵梁854、中间平台或支架856、上横梁858。纵梁854和上横梁858可以包括一个或多个面板、横杆、杆或任何其它类型的支撑结构。支撑结构850可以包括一个或多个侧面板(未示出)，以包围粘度组件800的任何一个或多个部件。风扇848可以安装至支撑结构850，从而为粘度组件800的一个或多个部件提供冷却。

粘度组件800可以包括安装、定位或安置于中间支撑平台856处、中间支撑平台上或中间支撑平台周围的界面830。在一个或多个实施方案中，界面830可以安装在粘度组件800周围或粘度组件内的任何位置。界面830可以包括任何类型的输入/输出装置，包括但不限于显示器、屏幕、监视器、触摸屏、小键盘、键盘，或其任何组合。

加热器护套802可以联接至中间支撑平台856。托盘860可以安置于或位于加热器护套802下方。容器或腔室(未示出)可以与加热器护套802安置或定位在一起。托盘860可以由底部表面852支撑。托盘860可以是可移除的或固定的。

在一个或多个实施方案中，粘度测量系统包括轴杆；摆锤组件，所述摆锤组件安置于所述轴杆周围，其中所述摆锤组件包括摆锤；容器，所述容器安置于所述摆锤组件周围；磁体转子，所述磁体转子联接至所述摆锤，其中所述磁体转子由于力而使所述摆锤旋转；定子线圈，所述定子线圈包括第一绕组和第二绕组，其中所述第一绕组和所述第二绕组彼此相对安置，并且其中所述定子线圈在所述磁体转子上引入(induce，感应)所述力，以导致所述磁体转子使所述摆锤旋转；以及位置传感器，所述位置传感器安置于所述轴杆周围，其中所述位置传感器检测与所述摆锤相关联的旋转位置信息。在一个或多个实施方案中，放大器系统产生反扭矩控制信号。在一个或多个实施方案中，所述放大器系统包括求和放大器和双向线性放大器。在一个或多个实施方案中，所述粘度测量系统还包括比例积分微分(PID)控制器。在一个或多个实施例中，所述磁体转子安置于所述摆锤组件内。在一个或多个实施方案中，所述定子线圈包括至少两个传感器绕组。在一个或多个实施例中，所述定子线圈安置于所述磁体转子周围。

在一个或多个实施方案中，一种用于确定流体的粘度的方法包括：将所述流体置于容器内；在所述容器内将摆锤置于初始位置处，其中所述流体围绕所述摆锤流动；通过所述流体将剪切力施加在安置于所述容器内的摆锤上；确定所述摆锤距所述初始位置的旋转距离；确定使所述摆锤在反扭矩方向上旋转所述旋转距离以将所述摆锤定位在所述初始位置所需的反扭矩力；通过联接至所述摆锤的磁体转子上的定子线圈引入所述反扭矩力，以使所述摆锤在所述反扭矩方向上旋转至所述初始位置；以及至少部分地基于所述反扭矩力来确定所述流体的所述粘度。在一个或多个实施方案中，用于确定所述流体的所述粘度的所述方法还包括：将与所述摆锤相关联的位置信息传送至控制器；以及至少部分地基于所述位置信息来确定位置误差值。在一个或多个实施方案中，用于确定所述流体的所述粘度的所述方法还包括：确定所述摆锤的摩擦补偿；确定所述摆锤的惯性补偿；基于所述摩擦补偿和所述惯性补偿来确定补偿电压，并且其中所述反扭矩力至少部分地基于所述补偿电压。在一个或多个实施方案中，用于确定所述流体的所述粘度的所述方法还包括：基于所述旋转距离和所述初始位置来确定位置误差；基于所述补偿电压来产生位置旋转信号，并且其中所述反扭矩力至少部分地基于所述位置旋转信号。在一个或多个实施方案中，通过所述定子线圈引入所述反扭矩力包括使多个绕组通电以引入磁场。在一个或多个实施方案中，通过所述定子线圈引入所述反扭矩力包括接收反扭矩控制信号，其中所述反扭矩力基于所述反扭矩控制信号。

在一个或多个实施方案中，一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质存储一个或多个指令，所述指令在执行时使处理器：通过使容器内的流体将剪切力施加在安置于所述容器内的摆锤上而使所述摆锤从初始位置旋转；确定所述摆锤距所述初始位置的旋转距离；确定使所述摆锤在反扭矩方向上旋转一旋转距离以将所述摆锤定位在初始位置所需的反扭矩力；将控制信号传输至定子线圈，以在联接至所述摆锤的磁体转子上引入所述反扭矩力，以使所述摆锤在所述反扭矩方向上旋转至所述初始位置；以及至少部分地基于所述反扭矩力来确定所述流体的粘度。在一个或多个实施方案中，所述一个或多个指令在执行时还使所述处理器：至少部分地基于从所述定子线圈接收的与所述摆锤相关联的位置信息来确定位置误差值。在一个或多个实施方案中，所述一个或多个指令在执行时还使所述处理器：确定所述摆锤的摩擦补偿；确定所述摆锤的惯性补偿；基于所述摩擦补偿和所述惯性补偿来确定补偿电压，并且其中所述反扭矩力至少部分地基于所述补偿电压。在一个或多个实施方案中，所述一个或多个指令在执行时还使所述处理器：基于所述旋转距离和所述初始位置来确定位置误差；基于所述补偿电压来产生位置旋转信号，并且其中所述反扭矩力至少部分地基于所述位置旋转信号。在一个或多个实施方案中，所述一个或多个指令在执行时还使所述处理器：其中所述控制信号包括预定电压。在一个或多个实施方案中，所述一个或多个指令在执行时还使所述处理器：改变所述流体的温度或电压中的至少一个。

因此，本公开非常适合于获得所提及的结果和优点以及其中固有的结果和优点。上文所公开的具体实施方案仅仅是说明性的，因为受益于本文教示的本领域技术人员将明白，可以不同但等效的方式修改和实践本公开。此外，除了所附权利要求中所述的之外，并不打算局限于本文所示的结构或设计的细节。因此，显然可以改变或修改上文所公开的具体说明性实施方案，并且所有此类变化都视为在本公开的范围和精神内。而且，权利要求中的术语具有其正常或普通的含义，除非专利权人另外明确地和清楚地定义。

Claims (20)

1.一种粘度测量系统，包括：

轴杆；

摆锤组件，所述摆锤组件安置于所述轴杆周围，其中所述摆锤组件包括摆锤；

容器，所述容器安置于所述摆锤组件周围；

磁体转子，所述磁体转子联接至所述摆锤，其中所述磁体转子由于力而使所述摆锤旋转；

定子线圈，所述定子线圈包括第一绕组和第二绕组，其中所述第一绕组和所述第二绕组彼此相对安置，并且其中所述定子线圈在所述磁体转子上引入所述力，以导致所述磁体转子使所述摆锤旋转；以及

位置传感器，所述位置传感器安置于所述轴杆周围，其中所述位置传感器检测与所述摆锤相关联的旋转位置信息。

2.如权利要求1所述的粘度测量系统，还包括放大器系统，其中所述放大器系统产生反扭矩控制信号。

3.如权利要求1所述的粘度测量系统，其中所述放大器系统包括求和放大器和双向线性放大器。

4.如权利要求2所述的粘度测量系统，还包括比例积分微分(PID)控制器。

5.如权利要求1所述的粘度测量系统，其中所述磁体转子安置于所述摆锤组件内。

6.如权利要求1所述的粘度测量系统，其中所述定子线圈包括至少两个传感器绕组。

7.如权利要求1所述的粘度测量系统，其中所述定子线圈安置于所述磁体转子周围。

8.一种用于确定流体的粘度的方法，包括：

将所述流体置于容器内；

在所述容器内将摆锤置于初始位置处，其中所述流体围绕所述摆锤流动；

通过所述流体将剪切力施加在安置于所述容器内的摆锤上；

确定所述摆锤距所述初始位置的旋转距离；

确定使所述摆锤在反扭矩方向上旋转所述旋转距离以将所述摆锤定位在所述初始位置所需的反扭矩力；

通过联接至所述摆锤的磁体转子上的定子线圈引入所述反扭矩力，以使所述摆锤在所述反扭矩方向上旋转至所述初始位置；以及

至少部分地基于所述反扭矩力来确定所述流体的所述粘度。

9.如权利要求8所述的用于确定流体的粘度的方法，还包括：

将与所述摆锤相关联的位置信息传送至控制器；以及

至少部分地基于所述位置信息来确定位置误差值。

10.如权利要求8所述的用于确定流体的粘度的方法，还包括：

确定所述摆锤的摩擦补偿；

确定所述摆锤的惯性补偿；

基于所述摩擦补偿和所述惯性补偿来确定补偿电压；并且

其中所述反扭矩力至少部分地基于所述补偿电压。

11.如权利要求10所述的用于确定流体的粘度的方法，还包括：

基于所述旋转距离和所述初始位置来确定位置误差；

基于所述补偿电压来产生位置旋转信号；并且

其中所述反扭矩力至少部分地基于所述位置旋转信号。

12.如权利要求8所述的用于确定流体的粘度的方法，其中通过所述定子线圈引入所述反扭矩力包括使多个绕组通电以引入磁场。

13.如权利要求8所述的用于确定流体的粘度的方法，其中通过所述定子线圈引入所述反扭矩力包括接收反扭矩控制信号，其中所述反扭矩力基于所述反扭矩控制信号。

14.如权利要求8所述的方法，还包括改变所述流体的温度或压力中的至少一者。

15.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质存储一个或多个指令，所述指令在执行时使处理器：

通过使容器内的流体将剪切力施加在安置于所述容器内的摆锤上而使所述摆锤从初始位置旋转；

确定所述摆锤距所述初始位置的旋转距离；

确定使所述摆锤在反扭矩方向上旋转所述旋转距离以将所述摆锤定位在所述初始位置所需的反扭矩力；

将控制信号传输至定子线圈，以在联接至所述摆锤的磁体转子上引入所述反扭矩力，以使所述摆锤在所述反扭矩方向上旋转至所述初始位置；以及

至少部分地基于所述反扭矩力来确定所述流体的粘度。

16.如权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述一个或多个指令在执行时还使所述处理器：至少部分地基于从所述定子线圈接收的与所述摆锤相关联的位置信息来确定位置误差值。

17.如权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述一个或多个指令在执行时还使所述处理器：

确定所述摆锤的摩擦补偿；

确定所述摆锤的惯性补偿；

基于所述摩擦补偿和所述惯性补偿来确定补偿电压；并且

其中所述反扭矩力至少部分地基于所述补偿电压。

18.如权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述一个或多个指令在执行时还使所述处理器：

基于所述旋转距离和所述初始位置来确定位置误差；

基于所述补偿电压来产生位置旋转信号；并且

其中所述反扭矩力至少部分地基于所述位置旋转信号。

19.如权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述一个或多个指令在执行时还使所述处理器：其中所述控制信号包括预定电压。

20.如权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述一个或多个指令在执行时还使所述处理器：改变所述流体的温度或压力中的至少一者。