CN112540029A - 一种标准毛细管黏度计的自动检定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种标准毛细管黏度计的自动检定装置及方法，其装置包括标准毛细管黏度计、恒温水箱、红外液位监测仪、温控箱、温度传感器、液泵和单片机，其中红外液位监测仪的卡板的两端通过内螺纹分别连接左螺柱和右螺柱，上红外发射器和上红外接收器位于卡板上方，下红外发射器和下红外接收器位于卡板下方，卡板中部开设有卡孔，卡孔卡接于标准毛细管黏度计的测量管上，恒温水箱的桶底设置有环形喷管，环形喷管正上方设置有带孔的缓冲板，环形喷管的进液口连接进液管接口，单片机双向通信连接温度传感器、上红外发射器、上红外接收器、下红外发射器和下红外接收器，单片机的信号输出端通信连接温控片和液泵。

Description

一种标准毛细管黏度计的自动检定装置及方法

技术领域

本发明涉及计量设备领域，尤其涉及一种标准毛细管黏度计的自动检定装置及方法。

背景技术

在我国黏度计量领域中，标准毛细管黏度计是毛细管黏度计标准装置的主标准器，其量值准确与否关系到整个黏度量值传递体系，包括二级标准黏度液、工作毛细管黏度计、流出杯式黏度计及落球黏度计等的量值准确性，进而影响被测流体的黏度测量结果，因此，标准毛细管黏度计的自动检定装置是保证黏度量传的前提。

如图1所示，为标准毛细管黏度计的结构示意图，标准毛细管黏度计包括进气管11、放空管12和测量管13，进气管11、放空管12和测量管13底部连通，上端开口，进气管11的底部设置有一个主储液球14，进气管11和放空管12底部连通设置有一个缓冲球15，进球管11接近开口处由上至下设置有上储液球16和测量球17，测量球17和缓冲球15之间为一端毛细管18，测量球17的上端和下端分别画有上球标线19和下球标线110。检定标准毛细管黏度计需要的主要设备有恒温槽、测温设备及计时设备。检定过程是将一定量标准黏度液，由进气管11装入被检黏度计中，在恒温条件下，堵住放空管12，将标准黏度液吸至上球标线19上端，测量标准黏度液流经上球标线19和下球标线110的时间间隔，标准黏度液的运动黏度值除以流出时间得到黏度计常数。

现有技术中，在检定标准毛细管黏度计时，对恒温槽的控温要求是温度波动度不超过±0.005℃/8h，温场均匀度不超过0.01℃，现有的恒温槽恒温效率低，尤其是冬夏两季，室温与检定温度差异较大时，降温/升温及温度达到平衡需要的时间长。标准毛细管黏度计为三通结构，检定时吸液过程复杂，现有的毛细管黏度计自动/半自动检定装置只适用于工作型黏度计，其控温温场、调垂直方式及自动吸液方式不适用标准黏度计，目前标准毛细管黏度计的检定为人工操作，需要人员手动吸液、计时及常数运算，检定效率低。

发明内容

本发明提供了一种标准毛细管黏度计的自动检定装置及方法，以解决恒温槽温度波动大，测量不准确，以及手动测量检定效率低的问题。

本发明提供的标准毛细管黏度计的自动检定装置，包括标准毛细管黏度计、恒温水箱、红外液位监测仪、温控箱、温度传感器、液泵和单片机，其中：

红外液位监测仪包括上红外发射器、上红外接收器、下红外发射器、下红外接收器、左螺柱、右螺柱、卡板，卡板的两端通过内螺纹分别连接左螺柱和右螺柱，上红外发射器和下红外发射器均通过螺母滑动连接于左螺柱上，上红外接收器和下红外接收器均通过螺母滑动连接于右螺柱上，上红外发射器和上红外接收器位于卡板上方，下红外发射器和下红外接收器位于卡板下方，卡板中部开设有卡孔，卡孔通过两个平行设置的卡接螺柱活动调节大小，卡孔卡接于标准毛细管黏度计的测量管上，位于上储液球和测量球之间；

恒温水箱为玻璃桶体结构，用于储液，恒温水箱的上方活动连接有桶盖，桶盖上设置有黏度计卡接板、温度传感器卡接板、接线柱卡接板和出液管接口，分别用于卡接标准毛细管黏度计、温度传感器、红外液位监测仪的导线和导管，恒温水箱的桶底设置有环形喷管，环形喷管正上方设置有带孔的缓冲板，环形喷管的进液口连接进液管接口；

温控箱的内部设有温控片，温控箱的进液口通过导管连接出液管接口，出液口通过导管连接液泵的进液口，液泵的出液口连接进液管接口；

单片机双向通信连接温度传感器、上红外发射器、上红外接收器、下红外发射器和下红外接收器，单片机的信号输出端通信连接温控片和液泵。

可选地，缓冲板的数量为两块，两块缓冲板之间的距离为1-3cm。

可选地，缓冲板上的孔洞呈放射状排列。

可选地，还包括壳体，温控箱、液泵和单片机均放置于壳体中，壳体的外侧面下端四周均布有四个可调支脚，壳体通过设置在其上表面中部的铰链转动连接有提拉把手，外壳体的上表面设有水平仪。

可选地，恒温水箱的外侧面设有刻度线，恒温水箱的下端套接有环形定位板，环形定位板的下表面与壳体的上表面固定连接。

可选地，壳体的外侧面设有透气格栅。

可选地，壳体中还设有储存舱，储存舱通过设置在其内侧面的抽拉导轨滑动连接有储物抽屉，储存舱侧面后端下侧转动连接有盖板。

本发明还提供了一种标准毛细管黏度计的自动检定方法，包括以下步骤：

设定恒温水箱的预设温度；

单片机接受温度传感器输出的实时温度，判断是否需要开启水循环控温。

若是，则控制温控片和液泵，对循环水的温度进行调整直至实时温度不超过预设温度±0.005℃/8h；若否，则停止操作；

调整上红外发射器和下红外发射器的位置，使其位于测量管上球标线处，下红外发射器和下红外接收器的位置，使其位于测量管下球标线处；

将标准毛细管黏度计以及红外液位监测仪放入恒温水箱中；

将标准黏度液注入标准毛细管黏度计，并将其位于上储液球的2/3处；

将卡孔卡接于标准毛细管黏度计测量管上，且位于上储液球和测量球之间；

接受标准黏度液流经测量管上球标线和测量管下球标线处的时间，测到时间差；

重复测得上述时间差，取平均值，计算黏度计常数。

本发明具有以下有益效果：

(1)通过恒温水箱中，环形喷管和缓冲板的配合使用，有效保证进入恒温水箱中的水均匀温柔的进行回流，且可以有效减小恒温水箱内液体的温差，实现在15～50℃范围内，温度波动度不超过±0.005℃/8h，温场均匀度不超过0.01℃，为标准毛细管黏度计的检定提供良好稳定的环境，确保检定的准确性。

(2)当标准黏度液流经上/下红外发射器和上/下红外接收器之间时，上/下红外接收器接收到红外信息，并将信号发送到单片机，单片机的开始/停止计时，快速准确得到标准黏度液流经测量管上球标线和下球标线的时间间隔，相比于人工计时，更加快速准确，提高的检定的准确性和效率。

(3)通过红外液位监测仪上卡板上卡孔和卡接螺柱的配合使用，使得本装置可以适用于不同尺寸的标准毛细管黏度计，可以快速对测量管的进行定位安装，提高检定效率。

(4)提拉把手的设置方便了该标准毛细管黏度计的自动检定装置的位置移动，温度传感器的设置方便了温度的精准掌控。储物抽屉的设置方便了仪器设备的储存，水平仪的设置可以有效保证该标准毛细管黏度计的自动检定装置在操作时位于水平状态。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为标准毛细管黏度计的结构示意图；

图2为本发明提供的标准毛细管黏度计的自动检定装置的结构示意图；

图3为本发明提供的标准毛细管黏度计的自动检定装置的左视图；

图4为本发明提供的标准毛细管黏度计的自动检定装置的后视图；

图5为本发明提供的标准毛细管黏度计的自动检定装置的俯视图；

图6为本发明提供的红外液位监测仪的结构示意图；

图7为本发明提供的环形喷管和缓冲板的结构示意图。

上图1-7中，各标号分别表示：1-标准毛细管黏度计，11-进气管，12-放空管，13-测量管，14-主储液球，15-缓冲球，16-上储液球，17-测量球，18-毛细管，19-上球标线，110-下球标线，2-恒温水箱，3-红外液位监测仪，31-上红外发射器，32-上红外接收器，33-下红外发射器，34-下红外接收器，35-左螺柱，36-右螺柱，37-卡板，38-卡孔，39-卡接螺柱，4-温控箱，5-温度传感器，6-液泵，7-单片机，8-桶盖，9-黏度计卡接板，10-温度传感器卡接板，11-接线柱卡接板，12-出液管接口，13-环形喷管，14-缓冲板，15-进液管接口，16-温控片，17-壳体，18-可调支脚，19-提拉把手，20-水平仪，21-环形定位板，22-透气格栅，23-储存舱，24-储物抽屉，25-盖板。

具体实施方式

本发明提供了一种标准毛细管黏度计的自动检定装置及方法，以解决恒温槽温度波动大，测量不准确，以及手动测量检定效率低的问题。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-5所示，为本发明实施例1提供的标准毛细管黏度计的自动检定装置，包括标准毛细管黏度计1、恒温水箱2、红外液位监测仪3、温控箱4、温度传感器5、液泵6和单片机7。

如图6所示，为红外液位监测仪的结构示意图，该红外液位监测仪3包括上红外发射器31、上红外接收器33、下红外发射器33、下红外接收器34、左螺柱35、右螺柱36、卡板37，卡板37的两端通过内螺纹分别连接左螺柱35和右螺柱36，上红外发射器31和下红外发射器33均通过螺母滑动连接于左螺柱35上，上红外接收器33和下红外接收器34均通过螺母滑动连接于右螺柱36上，上红外发射器31和上红外接收器33位于卡板37上方，下红外发射器33和下红外接收器34位于卡板37下方，卡板37中部开设有卡孔38，卡孔38通过两个平行设置的卡接螺柱38活动调节大小，卡孔38卡接于标准毛细管黏度计1的测量管上，位于上储液球和测量球之间。

恒温水箱2为玻璃桶体结构，用于储液(通常情况下为水)，其直径至少50cm，高至少55cm。在实际应用中，恒温水箱2也可以是至少三面透明结构的箱体，其尺寸至少为60*15*55cm。符合上述结构的恒温水箱2不仅适用于标准毛细管黏度计的检定，而且方便需要人工检定时观察液位。恒温水箱2的上方活动连接有桶盖8，桶盖8上设置有黏度计卡接板9、温度传感器卡接板10、接线柱卡接板11和出液管接口12，分别用于卡接标准毛细管黏度计1、温度传感器5、红外液位监测仪3的导线和导管。如图7所示，恒温水箱2的桶底设置有环形喷管13，环形喷管13正上方设置有带孔的缓冲板14，环形喷管13的进液口连接进液管接口15。水由环形喷管13上的喷嘴进入恒温水箱2，为防止水流引起恒温水箱2中水温产生过度波动，设置带孔的缓冲板14，使水流经过缓冲板14进行缓冲，降低水流流速，防止水流呈喷射状，带来水温过度波动。经过缓冲板14的水流均匀温柔的进行回流。为进一步降低水温波动，提高检定的准确性，缓冲板14的数量为两块，两块缓冲板14之间的距离为1-3cm。缓冲板14上的孔洞呈放射状排列。更进一步的，还可以将两块缓冲板14上的孔洞错开分布。

温控箱4的内部设有温控片16，温控箱4的进液口通过导管连接出液管接口12，出液口通过导管连接液泵6的进液口，液泵6的出液口连接进液管接口15。单片机7双向通信连接温度传感器5、上红外发射器21、上红外接收器22、下红外发射器23和下红外接收器24，单片机7的信号输出端通信连接温控片16和液泵6。

为方便操作，还包括壳体17，温控箱4、液泵6和单片机7均放置于壳体17中，壳体17的外侧面下端四周均布有四个可调支脚18，壳体17通过设置在其上表面中部的铰链转动连接有提拉把手19，外壳体8的上表面设有水平仪20。恒温水箱2的外侧面设有刻度线，恒温水箱2的下端套接有环形定位板21，环形定位板21的下表面与壳体17的上表面固定连接。壳体17的外侧面设有透气格栅22。壳体17中还设有储存舱23，储存舱23通过设置在其内侧面的抽拉导轨滑动连接有储物抽屉24，储存舱23侧面后端下侧转动连接有盖板25。

该标准毛细管黏度计的自动检定装置的工作原理如下：

通过水平仪20将标准毛细管黏度计的自动检定装置调至水平状态。将清水倒入到恒温水箱2内，温度传感器5将水温传递给单片机7，单片机7判断水温是否合适，若合适则不再操作，若不合适，则控制液泵6和温控片16，使水由顶部出液管接口12经过导管至温控箱4中，再由温控箱4调整温度后进入液泵6，而后经过进液管接口15，又环形喷管13进入恒温水箱2，水循环回流至设定温度，且温度波动度不超过±0.005℃/8h，温场均匀度不超过0.01℃。调整上红外发射器31和下红外发射器33的位置，使其位于测量管上球标线处，下红外发射器32和下红外接收器34的位置，使其位于测量管下球标线处。将标准毛细管黏度计1以及红外液位监测仪3放入恒温水箱2中。将标准黏度液注入标准毛细管黏度计1，并将其位于上储液球的2/3处。将卡孔38卡接于标准毛细管黏度计1测量管上，且位于上储液球和测量球之间。接受标准黏度液流经测量管上球标线和测量管下球标线处的时间，测到时间差。重复测得上述时间差，取平均值，计算黏度计常数。

实施例2

本实施例2提供了一种标准毛细管黏度计的自动检定方法，该使用本发明提供的标准毛细管黏度计的自动检定装置。具体包括以下步骤：

设定恒温水箱的预设温度；

单片机接受温度传感器输出的实时温度，判断是否需要开启水循环控温。

若是，则控制温控片和液泵，对循环水的温度进行调整直至实时温度不超过预设温度±0.005℃/8h；若否，则停止操作；

调整上红外发射器和下红外发射器的位置，使其位于测量管上球标线处，下红外发射器和下红外接收器的位置，使其位于测量管下球标线处；

将标准毛细管黏度计以及红外液位监测仪放入恒温水箱中；

将标准黏度液注入标准毛细管黏度计，并将其位于上储液球的2/3处；

将卡孔卡接于标准毛细管黏度计测量管上，且位于上储液球和测量球之间；

接受标准黏度液流经测量管上球标线和测量管下球标线处的时间，测到时间差；

重复测得上述时间差，取平均值，计算黏度计常数。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种标准毛细管黏度计的自动检定装置，其特征在于，标准毛细管黏度计(1)、恒温水箱(2)、红外液位监测仪(3)、温控箱(4)、温度传感器(5)、液泵(6)和单片机(7)，其中：所述红外液位监测仪(3)包括上红外发射器(31)、上红外接收器(33)、下红外发射器(33)、下红外接收器(34)、左螺柱(35)、右螺柱(36)、卡板(37)，所述卡板(37)的两端通过内螺纹分别连接左螺柱(35)和右螺柱(36)，所述上红外发射器(31)和下红外发射器(33)均通过螺母滑动连接于所述左螺柱(35)上，所述上红外接收器(33)和下红外接收器(34)均通过螺母滑动连接于所述右螺柱(36)上，所述上红外发射器(31)和上红外接收器(33)位于所述卡板(37)上方，所述下红外发射器(33)和下红外接收器(34)位于所述卡板(37)下方，所述卡板(37)中部开设有卡孔(38)，所述卡孔(38)通过两个平行设置的卡接螺柱(38)活动调节大小，所述卡孔(38)卡接于所述标准毛细管黏度计(1)的测量管上，位于上储液球和测量球之间；

所述恒温水箱(2)为玻璃桶体结构，用于储液，恒温水箱(2)的上方活动连接有桶盖(8)，所述桶盖(8)上设置有黏度计卡接板(9)、温度传感器卡接板(10)、接线柱卡接板(11)和出液管接口(12)，分别用于卡接标准毛细管黏度计(1)、温度传感器(5)、红外液位监测仪(3)的导线和导管，所述恒温水箱(2)的桶底设置有环形喷管(13)，所述环形喷管(13)正上方设置有带孔的缓冲板(14)，所述环形喷管(13)的进液口连接进液管接口(15)；

所述温控箱(4)的内部设有温控片(16)，所述温控箱(4)的进液口通过导管连接所述出液管接口(12)，出液口通过导管连接所述液泵(6)的进液口，所述液泵(6)的出液口连接所述进液管接口(15)；

所述单片机(7)双向通信连接所述温度传感器(5)、上红外发射器(21)、上红外接收器(22)、下红外发射器(23)和下红外接收器(24)，所述单片机(7)的信号输出端通信连接所述温控片(16)和液泵(6)。

2.根据权利要求1所述的标准毛细管黏度计的自动检定装置，其特征在于，所述缓冲板(14)的数量为两块，两块缓冲板(14)之间的距离为1-3cm。

3.根据权利要求2所述的标准毛细管黏度计的自动检定装置，其特征在于，所述缓冲板(14)上的孔洞呈放射状排列。

4.根据权利要求1所述的标准毛细管黏度计的自动检定装置，其特征在于，还包括壳体(17)，所述温控箱(4)、液泵(6)和单片机(7)均放置于所述壳体(17)中，所述壳体(17)的外侧面下端四周均布有四个可调支脚(18)，所述壳体(17)通过设置在其上表面中部的铰链转动连接有提拉把手(19)，外壳体(8)的上表面设有水平仪(20)。

5.根据权利要求4所述的标准毛细管黏度计的自动检定装置，其特征在于，所述恒温水箱(2)的外侧面设有刻度线，所述恒温水箱(2)的下端套接有环形定位板(21)，所述环形定位板(21)的下表面与所述壳体(17)的上表面固定连接。

6.根据权利要求4所述的标准毛细管黏度计的自动检定装置，其特征在于，所述壳体(17)的外侧面设有透气格栅(22)。

7.根据权利要求4所述的标准毛细管黏度计的自动检定装置，其特征在于，所述壳体(17)中还设有储存舱(23)，储存舱(23)通过设置在其内侧面的抽拉导轨滑动连接有储物抽屉(24)，所述储存舱(23)侧面后端下侧转动连接有盖板(25)。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的标准毛细管黏度计的自动检定装置的检定方法，其特征在于，包括以下步骤：

设定恒温水箱的预设温度；单片机接受温度传感器输出的实时温度，判断是否需要开启水循环控温；

若是，则控制温控片和液泵，对循环水的温度进行调整直至实时温度不超过预设温度±0.005℃/8h；若否，则停止操作；

调整上红外发射器和下红外发射器的位置，使其位于测量管上球标线处，下红外发射器和下红外接收器的位置，使其位于测量管下球标线处；

将标准毛细管黏度计以及红外液位监测仪放入恒温水箱中；

将标准黏度液注入标准毛细管黏度计，并将其位于上储液球的2/3处；

将卡孔卡接于标准毛细管黏度计测量管上，且位于上储液球和测量球之间；

接受标准黏度液流经测量管上球标线和测量管下球标线处的时间，测到时间差；

重复测得上述时间差，取平均值，计算黏度计常数。

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