CN113390757A - 一种石英音叉液体粘度传感器的标定与测量方法 - Google Patents

一种石英音叉液体粘度传感器的标定与测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113390757A
CN113390757A CN202110817775.8A CN202110817775A CN113390757A CN 113390757 A CN113390757 A CN 113390757A CN 202110817775 A CN202110817775 A CN 202110817775A CN 113390757 A CN113390757 A CN 113390757A
Authority
CN
China
Prior art keywords
viscosity
tuning fork
liquid
quartz tuning
impedance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110817775.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113390757B (zh
Inventor
杨建国
沈义涛
窦成菲
林波
赵占锋
刘海涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology Weihai
Wuxi Yili Environmental Protection Technology Co Ltd
Hebei Yili Technology Co Ltd
Original Assignee
Harbin Institute of Technology Weihai
Wuxi Yili Environmental Protection Technology Co Ltd
Hebei Yili Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology Weihai, Wuxi Yili Environmental Protection Technology Co Ltd, Hebei Yili Technology Co Ltd filed Critical Harbin Institute of Technology Weihai
Priority to CN202110817775.8A priority Critical patent/CN113390757B/zh
Publication of CN113390757A publication Critical patent/CN113390757A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113390757B publication Critical patent/CN113390757B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N2011/0006—Calibrating, controlling or cleaning viscometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N2011/006—Determining flow properties indirectly by measuring other parameters of the system
    • G01N2011/0066—Determining flow properties indirectly by measuring other parameters of the system electrical properties

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种石英音叉液体粘度传感器的标定与测量方法，主要包括如下步骤：S1：待标定的石英音叉传感器分别浸入若干种不同粘度的液体中，测量出石英音叉传感器在对应液体中、不同频率f下的阻抗值Z；S2：计算各粘度液体的阻抗‑频率一阶导数；S3：根据各粘度液体的阻抗‑频率一阶导数划分粘度区间；S4：标定各区间的粘度系数。本发明通过石英音叉传感器的阻抗‑频率一阶导数划分出低粘度与中高粘度两个粘度区间，在两个粘度区间分别对传感器进行标定，由于石英音叉传感器在低粘度区间与中高粘度区间均具有较高的线性度，使石英音叉传感器的测量范围扩大了，同时测量误差小。

Description

一种石英音叉液体粘度传感器的标定与测量方法
技术领域
本发明涉及液体粘度测量技术领域，尤其是利用石英音叉测试液体粘度的传感器的标定方法和利用石英音叉液体粘度的传感器测试液体粘度的方法。
背景技术
粘度值是液体的重要物性参数之一，对机械设备的润滑和承载具有重要影响。由于石英音叉具有压电效应，能够将音叉浸入液体后的机械模型与电学模型联系起来，所以近年来采用石英音叉制作液体粘度传感器不断发展。现有的石英音叉液体粘度传感器测量范围较窄，测量范围通常为0-50cP，而且在测量粘度较低的液体时精度较低。
发明内容
本申请人针对上述现有石英音叉液体粘度传感器存在的缺点，提供一种石英音叉液体粘度传感器的标定方法和一种利用石英音叉液体粘度传感器测试液体粘度的方法，该方法不但能够扩大测量范围，而且能够提高测量精度。
本发明所采用的技术方案如下：
一种石英音叉液体粘度传感器的标定与测量方法，主要包括如下步骤：
S1：待标定的石英音叉传感器分别浸入若干种不同粘度的液体中，测量出石英音叉传感器在对应液体中、不同频率f下的阻抗值Z；
S2：计算各粘度液体的阻抗-频率一阶导数；
S3：根据各粘度液体的阻抗-频率一阶导数划分粘度区间；
S4：根据
Figure 963146DEST_PATH_IMAGE001
标定各区间的粘度系数。
作为上述技术方案的进一步改进：
在步骤S2中，各粘度液体的阻抗-频率一阶导数中，有些液体的阻抗-频率一阶导数既包含有正值也包含有负值，有些液体的阻抗-频率一阶导数仅包含了负值。
在步骤S3中，粘度区间划分为两个区间：低粘度区间与中高粘度区间。
区间划分的依据为在阻抗-频率一阶导数中是否含有正值，一阶导数中含有正值的液体划入低粘度区间，一阶导数中仅含有负值而无正值的液体则划入中高粘度区间。
在步骤S4中，分别对低粘度区间与中高粘度区间进行粘度系数的标定或测量待测液体的粘度。
本发明的有益效果如下：
本发明通过石英音叉传感器的阻抗-频率一阶导数划分出低粘度与中高粘度两个粘度区间，在两个粘度区间分别对传感器进行标定，由于石英音叉传感器在低粘度区间与中高粘度区间均具有较高的线性度，使石英音叉传感器的测量范围扩大了1倍以上，达到了0-120cP；同时测量误差小，尤其对于粘度较低的液体，可以获得更为精确的液体粘度数据。
附图说明
图1为本发明在标定和测量时的流程图。
图2为石英音叉液体粘度传感器在低粘度区间和中高粘度区间的线性度情况。
图3为利用石英音叉液体粘度传感器在不同粘度机油中测得的频率-阻抗曲线图。
图4利用石英音叉液体粘度传感器在不同粘度机油中测得的频率-阻抗一阶导数曲线图。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明所述的石英音叉液体粘度传感器的标定方法以及利用石英音叉液体粘度测量待测液体粘度主要包括如下步骤：
S1：测量液体不同频率的阻抗值；
S2：计算阻抗-频率的一阶导数；
S3：划分粘度区间；
S4：标定粘度系数或测量待测液体的粘度。
以下为各个步骤的具体描述：
步骤S1：在该步骤中，将待标定的石英音叉传感器分别浸入若干种不同粘度的液体中，测量出石英音叉传感器在对应液体中、不同频率f下的阻抗值Z，根据测量结果值拟合出各不同粘度液体的阻抗-频率曲线图。在测量时，分别记录各粘度液体的谐振电导Gl和谐振频率fl。
如图3所示，在本实施例中，分别测量了粘度为8.4cP、10cP、12.1cP、14.8cP、18.3cP、21.1cP、26.5cP、27.6cP、35.4cP、42.2cP、50.3cP、65.7cP、86.8cP、98.7cP、117cP的机油在不同频率f下的阻抗值Z，拟合出相应的阻抗-频率曲线图。
步骤S2：根据步骤S1测量的阻抗-频率曲线图，通过D(x)=d(Z)/d(f)计算出阻抗-频率的一阶导数，根据计算的结果，拟合出不同粘度液体的阻抗-频率一阶导数曲线图。一阶导数表示的是函数在某一点的变化率，即函数在某一点上切线的斜率，当函数单调递增时，斜率（变化率）为正，函数单调递减时，斜率（变化率）为负。如图3所示，从各粘度液体的阻抗-频率曲线图可知，有些液体的阻抗-频率曲线各点的斜率既有递增的也有递减的，而有些液体的阻抗-频率曲线各点的斜率均为递减的，因此，如图4所示，各粘度液体的阻抗-频率一阶导数曲线中，有些液体的阻抗-频率一阶导数既包含有正值也包含有负值，有些液体的阻抗-频率一阶导数仅包含了负值。
如图4所示，具体到本实施例中，粘度为8.4cP、10cP、12.1cP、14.8cP、18.3cP、21.1cP、26.5cP、27.6cP的液体的阻抗-频率一阶导数既包含有正值也包含有负值，粘度为35.4cP、42.2cP、50.3cP、65.7cP、86.8cP、98.7cP、117cP的液体的阻抗-频率一阶导数仅包含了负值。
步骤S3：根据步骤S2测算出的阻抗-频率一阶导数曲线图，将粘度区间划分为两个区间：低粘度区间与中高粘度区间；区间划分的依据为在阻抗-频率一阶导数中是否含有正值，一阶导数中含有正值的液体划入低粘度区间，一阶导数中仅含有负值而无正值的液体则划入中高粘度区间。
步骤S4：区间划分好后，根据如下公式标定出石英音叉传感器在低粘度区间与中高粘度区间这两个区间的粘度系数K1、K2值：
Figure 303123DEST_PATH_IMAGE001
式中，η为液体的粘度；ρl为液体的密度；Gl 为音叉谐振电导；fl 为音叉谐振频率。
K1、K2即为石英音叉传感器低粘度区间与中高粘度区间标定出的粘度系数值。
在利用石英音叉传感器测量未知液体的粘度时，先根据测量的参数判断所测液体的粘度所属的粘度区间为中高粘度区间或低粘度区间，然后根据所属的粘度区间选用标定粘度系数值。
本发明通过石英音叉传感器的阻抗-频率一阶导数划分出低粘度与中高粘度两个粘度区间，在两个粘度区间分别标定粘度系数，将石英音叉传感器的测量范围在现有的基础上扩大了1倍以上，达到了0-120cP。如图2所示，石英音叉传感器在低粘度区间与中高粘度区间均具有较高的线性度，测量误差小，尤其对于粘度较低的液体，采用低粘度区间的标定粘度系数值，可以获得更为精确的粘度数据。
以上描述是对本发明的解释，不是对本发明的限定，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (5)

1.一种石英音叉液体粘度传感器的标定与测量方法，其特征在于：主要包括如下步骤：
S1：待标定的石英音叉传感器分别浸入若干种不同粘度的液体中，测量出石英音叉传感器在对应液体中、不同频率f下的阻抗值Z；
S2：计算各粘度液体的阻抗-频率一阶导数；
S3：根据各粘度液体的阻抗-频率一阶导数划分粘度区间；
S4：根据
Figure DEST_PATH_IMAGE001
标定各区间的粘度系数。
2.按照权利要求1所述的石英音叉液体粘度传感器的标定与测量方法，其特征在于：在步骤S2中，各粘度液体的阻抗-频率一阶导数中，有些液体的阻抗-频率一阶导数既包含有正值也包含有负值，有些液体的阻抗-频率一阶导数仅包含了负值。
3.按照权利要求1所述的石英音叉液体粘度传感器的标定与测量方法，其特征在于：在步骤S3中，粘度区间划分为两个区间：低粘度区间与中高粘度区间。
4.按照权利要求3所述的石英音叉液体粘度传感器的标定与测量方法，其特征在于：区间划分的依据为在阻抗-频率一阶导数中是否含有正值，一阶导数中含有正值的液体划入低粘度区间，一阶导数中仅含有负值而无正值的液体则划入中高粘度区间。
5.按照权利要求3所述的石英音叉液体粘度传感器的标定与测量方法，其特征在于：在步骤S4中，分别对低粘度区间与中高粘度区间进行粘度系数的标定或测量待测液体的粘度。
CN202110817775.8A 2021-07-20 2021-07-20 一种石英音叉液体粘度传感器的标定与测量方法 Active CN113390757B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110817775.8A CN113390757B (zh) 2021-07-20 2021-07-20 一种石英音叉液体粘度传感器的标定与测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110817775.8A CN113390757B (zh) 2021-07-20 2021-07-20 一种石英音叉液体粘度传感器的标定与测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113390757A true CN113390757A (zh) 2021-09-14
CN113390757B CN113390757B (zh) 2022-07-01

Family

ID=77626484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110817775.8A Active CN113390757B (zh) 2021-07-20 2021-07-20 一种石英音叉液体粘度传感器的标定与测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113390757B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114563309A (zh) * 2022-01-20 2022-05-31 哈尔滨工业大学（威海） U型金属丝谐振式粘度传感器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100005865A1 (en) * 2008-07-10 2010-01-14 Sekonic Corporation Method for measuring viscosity and/or elasticity of liquid
CN102519617A (zh) * 2012-01-09 2012-06-27 北京理工大学 一种石英微机械陀螺敏感器件温度信息的数字化检测方法
CN104204792A (zh) * 2012-01-27 2014-12-10 Abb技术有限公司 用于测量流体密度或流体粘度的声学方法和装置
US20160097743A1 (en) * 2015-04-23 2016-04-07 University Of Electronic Science And Technology Of China Method for measuring the properties of liquid based on a quartz crystal microbalance sensor
CN105606696A (zh) * 2015-12-17 2016-05-25 北京至感传感器技术研究院有限公司 油液品质参数检测方法、传感器及在线检测装置
CN205449858U (zh) * 2015-12-30 2016-08-10 四川省三台水晶电子有限公司 一种新型石英音叉传感器
CN107560787A (zh) * 2017-08-25 2018-01-09 中国电子科技集团公司第四十九研究所 具有无电极谐振音叉的石英真空传感器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100005865A1 (en) * 2008-07-10 2010-01-14 Sekonic Corporation Method for measuring viscosity and/or elasticity of liquid
CN102519617A (zh) * 2012-01-09 2012-06-27 北京理工大学 一种石英微机械陀螺敏感器件温度信息的数字化检测方法
CN104204792A (zh) * 2012-01-27 2014-12-10 Abb技术有限公司 用于测量流体密度或流体粘度的声学方法和装置
US20160097743A1 (en) * 2015-04-23 2016-04-07 University Of Electronic Science And Technology Of China Method for measuring the properties of liquid based on a quartz crystal microbalance sensor
CN105606696A (zh) * 2015-12-17 2016-05-25 北京至感传感器技术研究院有限公司 油液品质参数检测方法、传感器及在线检测装置
CN205449858U (zh) * 2015-12-30 2016-08-10 四川省三台水晶电子有限公司 一种新型石英音叉传感器
CN107560787A (zh) * 2017-08-25 2018-01-09 中国电子科技集团公司第四十九研究所 具有无电极谐振音叉的石英真空传感器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
廖敬骁: "基于石英音叉传感器的油品特性测试方法研究", 《基于石英音叉传感器的油品特性测试方法研究》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114563309A (zh) * 2022-01-20 2022-05-31 哈尔滨工业大学（威海） U型金属丝谐振式粘度传感器

Also Published As

Publication number Publication date
CN113390757B (zh) 2022-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110967645B (zh) Soc修正方法和装置、电池管理系统和存储介质
CN109856578B (zh) 基于三电极电导池的电导率传感器现场校准方法
CN113390757B (zh) 一种石英音叉液体粘度传感器的标定与测量方法
JP6511675B2 (ja) 薄膜共振器の製造方法及び装置
CN113075531A (zh) 芯片的测试方法
CN111614408B (zh) 一种Zigbee模块的RF测试方法
CN110412472A (zh) 一种基于正态伽马滤波的电池荷电状态估计方法
CN104931785B (zh) 一种基于众数法的pcb特性阻抗的测试方法
CN117074980A (zh) 基于安时积分参考补偿的磷酸铁锂电池soc估计方法
CN117309665A (zh) 一种导油棉的评价方法
CN107786264B (zh) 一种基于数据分析的ont功率校准的方法
CN113959511B (zh) 基于射流水表的流量计量方法、设备、介质及产品
CN111238667A (zh) 温度补偿方法、印刷电路板、压缩机及车辆
TWI773306B (zh) 電池電量狀態的檢測方法
JP5227721B2 (ja) Ｍｏｓキャパシターの容量測定方法
KR20160107476A (ko) 캔 통신 모델 튜닝 방법 및 장치
CN112434485A (zh) 一种半导体器件电阻失配模型修正方法
CN108444557A (zh) 一种超声波流量计的新型自适应测量方法
CN110849794B (zh) 基于ccn测量中未活化颗粒识别改进天气、气候模拟的方法
Величко et al. Estimating the long-term drift of travelling measurement standards for comparisons
CN115372849A (zh) 电池电量状态的检测方法
CN112487597A (zh) 一种基于改进ekf算法的动力电池soc估算方法
CN115000941B (zh) 一种基于m-h采样的配网线路参数辨识方法及系统
CN114742006B (zh) 基于fw-esn的石英晶振动态温频特性建模方法
CN115993552B (zh) 电池内阻估算方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant