CN114441382A - 粘度量测装置及粘度量测方法 - Google Patents
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Abstract
一种粘度量测装置及粘度量测方法，粘度量测装置包含量测容器及光学侦测处理装置。量测容器用以容纳待测物质及球体。光学侦测处理装置包含光学侦测器、处理单元、数据库、控制单元及供电单元。光学侦测器设置在量测容器的一侧，配置以对量测容器取得待测影像。处理单元信号连接光学侦测器，用以处理及分析待测影像。数据库配置以存储待测影像。控制单元信号连接光学侦测器及处理单元，且用以控制光学侦测器与处理单元的运作。供电单元配置以提供光学侦测器、处理单元及控制单元的所需用电。本发明的粘度量测装置及粘度量测方法利用光学侦测器来侦测球体在待测物质中移动的过程，并通过影像分析的方式计算待测物质的粘度，故可提升量测精准度。
Description
技术领域
本发明是有关于一种粘度量测技术，且特别是有关于一种光学式粘度量测装置及使用此装置的粘度量测方法。
背景技术
人们经常有将蜂蜜或水倒入到杯中的经验，液体因为其性质不同而会有不同的流速。例如，在倒蜂蜜时的流速较慢，而倒水时的流速较快。或者，在使用橄榄油煮菜时，随着锅子温度愈来愈高，油就越容易滑动。之所以会有这种现象，是因为不同液体、或者同一液体在不同温度下具有不同的粘度。粘度是液体受力，例如剪应力(shear stress)、张应力(tensile stress)而产生抗拒流动或形变的一种量度。
对液体而言，从巨观来看，温度升高则粘度降低，而温度降低则粘度增加。而从微观来看，液体温度增加等于增加分子运动速度，因此就容易克服分子间的吸引力，导致粘度减低。另一方面，由于粘度受分子间吸引力影响，因此能建立愈多分子间吸引力的分子，粘度愈高。此外，分子的大小跟形状也会影响粘度。
常见的粘度量测装置有例如中国台湾发明公开第201205061号所揭示的粘度量测装置、或是美国专利号第5287732与6240770号所揭露的旋转式粘度计。然而，这些粘度量测装置不但在操作上较为困难，且装置本身造价昂贵且精准度不佳。
发明内容
因此，本发明的一目的是在提供一种粘度量测装置及粘度量测方法，其具有较佳量测精度与量测速度。
根据本发明的上述目的，提出一种粘度量测装置。此粘度量测装置包含量测容器以及光学侦测处理装置。量测容器配置以容纳待测物质及球体。光学侦测处理装置设置在量测容器的一侧，配置以取得量测容器的待测影像，并针对待测影像进行分析。其中，光学侦测处理装置包含光学侦测器、处理单元、数据库、控制单元以及供电单元。光学侦测器设置在量测容器的一侧，其中光学侦测器配置以对量测容器取得待测影像。处理单元信号连接光学侦测器，处理单元配置以处理及分析待测影像。数据库信号连接处理单元与光学侦测器，其中数据库配置以存储光学侦测器所取得的待测影像、处理单元所处理后的待测影像。控制单元信号连接光学侦测器以及处理单元，控制单元配置以控制光学侦测器与处理单元的运作。供电单元电性连接光学侦测器、处理单元以及控制单元，其中供电单元配置以提供光学侦测器、处理单元以及控制单元的所需用电。
依据本发明的一实施例，上述的光学侦测处理装置进一步包含显示装置，信号连接处理单元、控制单元以及供电单元，其中显示装置配置以显示处理单元的分析结果。
依据本发明的一实施例，上述的粘度量测装置进一步包含发光元件，其中发光元件与光学侦测器位于量测容器的相对二侧，且发光元件电性连接控制单元与供电单元。
依据本发明的一实施例，上述的量测容器为透光容器，且量测容器的表面设有复数个刻度。
依据本发明的一实施例，上述的待测影像为动态影像，且动态影像包含球体于待测物质中的移动影像，处理单元配置以根据动态影像的拍摄时间换算待测物质的液体粘度。
依据本发明的一实施例，上述的光学侦测器包含动态侦测元件，且动态侦测元件配置以侦测球体的动作。
依据本发明的一实施例，上述的待测影像为静态影像，且静态影像包含球体于待测物质中的画面，处理单元比对静态影像与数据库的基准影像来判断球体是否碰触到量测容器的内壁。
根据本发明的上述目的，提出一种粘度量测方法，包含以下步骤。提供上述的粘度量测装置。将待测物质填充在量测容器中。将球体投入装有待测物质的量测容器中。利用光学侦测器撷取球体在量测容器移动的影像，以作为待测影像。利用处理单元分析待测影像，以获得待测物质的液体粘度。
依据本发明的一实施例，上述的待测影像为动态影像，且动态影像包含球体于待测物质中的移动影像，处理单元配置以根据动态影像的拍摄时间换算待测物质的液体粘度。
依据本发明的一实施例，上述的光学侦测器包含动态侦测元件，且动态侦测元件配置以侦测球体的动作。
由上述可知，本发明的粘度量测装置主要是利用光学侦测器来侦测球体在待测物质中移动的过程，并通过影像分析的方式来计算待测物质的粘度，故可提升整体量测精准度。另一方面，本发明的整体架构相较于先前技术简化，故具有操作容易且装置成本较低的优点。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1为绘示依照本发明的一实施方式的一种粘度量测装置的装置示意图；
图2为绘示依照本发明的一实施方式的一种粘度量测装置中的光学侦测处理装置的方框示意图；以及
图3为绘示依照本发明的一实施方式的一种粘度量测方法的流程示意图。
具体实施方式
请同时参照图1及图2，其中图1为绘示依照本发明的一实施方式的一种粘度量测装置的装置示意图，图2为绘示依照本发明的一实施方式的一种粘度量测装置中的光学侦测处理装置的方框示意图。粘度量测装置100包含量测容器200以及光学侦测处理装置300。量测容器200配置以容纳待测物质S1及球体A1。在一实施例中，量测容器200为透光容器，且量测容器200的表面设有复数个刻度201，这些刻度201配置以显示球体A1在待测物质S1中移动的距离，或是可利用这些刻度201分别靠近量测容器200顶端与底端的两者作为起始位置及终点位置的标记。光学侦测处理装置300设置在量测容器200的一侧，配置以取得量测容器200的待测影像，并针对待测影像进行分析，进而计算出量测容器200中的待测物质S1的液体浓度。
请继续参照图1及图2，光学侦测处理装置300包含光学侦测器310、处理单元320、数据库330、控制单元340、供电单元350及显示装置360。其中，光学侦测器310、处理单元320、控制单元340与显示装置360分别与供电单元350电性连接，且供电单元350主要可提供光学侦测器310、处理单元320、控制单元340与显示装置360运作的所需用电。
如图1所示，光学侦测器310设置在量测容器200的一侧，其中光学侦测器310配置以对量测容器200取得待测影像。在一实施例中，光学侦测器310可为摄影机，其可取得球体A1在量测容器200中的待测物质S1里移动的动态影像或静态影像，以作为待测影像。其中，动态影像是摄影机所录制的球体A1在量测容器200中的待测物质S1里从初始位置移动至终点位置的影片；静态影像则是摄影机所拍摄的球体A1在量测容器200中的待测物质S1里的复数张照片。
如图1及图2所示，本实施方式的粘度量测装置100还包含发光元件400。发光元件400与光学侦测器310分别位于量测容器200的相对二侧，且发光元件400电性连接控制单元340与供电单元350。具体而言，光学侦测器310设置在量测容器200的前方取像，发光元件400则是位于量测容器200的后方打光。发光元件400设置在量测容器200的后方打光的目的主要是要让背景过曝，以凸显光学侦测器310所取得的影像对比，当待测物质S1装在可透光量测容器200时，通过发光元件400的照射可避免光学侦测器310在侦测时的待测物质S1中微小气泡影响。在其他例子中，光学侦测器310可包含摄影机与动态侦测元件，例如红外线或激光感应器，以感测球体A1在量测容器200中的动作。
如图2所示，处理单元320信号连接光学侦测器310。处理单元320配置以处理及分析光学侦测器310所取得的待测影像。在一些例子中，处理单元320可通过图像处理的方式来处理待测影像。数据库330信号连接处理单元320与光学侦测器310，其中数据库330配置以存储光学侦测器310所取得的待测影像、处理单元320所处理后的待测影像、复数个可供参考比对的基准影像、或其他例如球体A1的密度与重量及待测物质S1的密度、温度等其他参数数据。具体而言，当待测影像包含球体A1在待测物质S1中的移动的动态影像时，处理单元320配置以根据动态影像的拍摄时间以及球体A1在待测物质S1里的移动距离换算待测物质S1的液体粘度。当待测影像包含球体A1在待测物质S1中的复数个静态影像时，处理单元320配置以根据静态影像与数据库330中基准影像来判断球体A1是否碰触到量测容器200的内壁，以排除掉可能量测不准的数据。在其他实施例中，处理单元320也可根据多张静态影像的拍摄时间以及球体A1在待测物质S1里的移动距离换算待测物质S1的液体粘度。在其他应用方式中，操作人员也可通过回放数据库330中的待测影像来判断球体A1是否碰触到量测容器200的内壁。
如图2所示，控制单元340信号连接光学侦测器310以及处理单元320。控制单元340配置以控制光学侦测器310与处理单元320的运作，例如启闭光学侦测器310或是设定处理单元320。在一具体例子中，控制单元340可为计算机的操作接口。显示装置360配置以显示处理单元320的待测物质S1的粘度分析结果以及整体量测过程中的相关信息。
另请同时参照图1至图3，其中图3为绘示依照本发明的一实施方式的一种粘度量测方法的流程示意图。本发明另提供一种粘度量测方法500，此方法包含以下步骤。首先，进行步骤510，以提供如图1及图2所示的粘度量测装置100。接着，进行步骤520，将待测物质S1填充在量测容器200中。然后，进行步骤530，将球体A1投入装有待测物质S1的量测容器200中。在进行步骤530的同时进行步骤540，利用光学侦测器310撷取球体A1在量测容器200移动的影像，以作为待测影像。在取得待测影像后，进行步骤550，以利用处理单元320分析待测影像，以获得待测物质的液体粘度。由于不同的待测物质S1具有不同的特性与密度等特性，故将球体A1投入待测物质S1后，球体A1从量测容器200中的最高点至最低点所受到待测物质S1的阻力也有所不同，故也会有不同的移动速度，故通过光学侦测器310的取像以及处理单元320的分析后，可准确地计算出待测物质S1的粘度。
以下表一来表示利用本发明实施例的粘度量测装置来量测待测物质粘度与不使用光学侦测器的比较。其中，实施例表示操作者只需将待测物质置入本发明的粘度量测装置100的量测容器200内，再使用控制单元340开启光学侦测器310撷取球体A1在待测物质S1中的移动影像，即可从显示装置360得知待测物质S1的目前温度与粘度；而比较例则是操作者利用目测观察球体落下的过程并使用码表来计算球体落下时间，以进一步计算待测物质的粘度。
表一、实施例与比较例的比较
由上表一可知，在利用本发明实施例与比较例各做三次粘度量测实验，而比较例显示利用目测检视球体落下过程，并以码表纪录落下时间的变异率明显高于实施例的量测实验。这表示，利用本发明实施方式的粘度量测装置与粘度量测方法具有较高的准确度。
由上述本发明实施方式可知，本发明的粘度量测装置主要是利用光学侦测器来侦测球体在待测物质中移动的过程，并通过影像分析的方式来计算待测物质的粘度，故可提升整体量测精准度。另一方面，本发明的整体架构相较于先前技术简化，故具有操作容易且装置成本较低的优点。
虽然本发明的实施例已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的实施例，本领域技术人员，在不脱离本发明的实施例的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的实施例的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。
【符号说明】
100:粘度量测装置
200:量测容器
201:刻度
300:光学侦测处理装置
310:光学侦测器
320:处理单元
330:数据库
340:控制单元
350:供电单元
360:显示装置
400:发光元件
500:粘度量测方法
510:步骤
520:步骤
530:步骤
540:步骤
550:步骤
A1:球体
S1:待测物质。
Claims (10)
1.一种粘度量测装置，其特征在于，包含：
量测容器，配置以容纳待测物质及球体；以及
光学侦测处理装置，设置在该量测容器的一侧，配置以取得该量测容器的待测影像，并针对该待测影像进行分析，其中该光学侦测处理装置包含：
光学侦测器，设置在该量测容器的一侧，其中该光学侦测器配置以对该量测容器取得该待测影像；
处理单元，信号连接该光学侦测器，该处理单元配置以处理及分析该待测影像；
数据库，信号连接该处理单元与该光学侦测器，其中该数据库配置以存储该光学侦测器所取得的该待测影像、该处理单元所处理后的该待测影像；
控制单元，信号连接该光学侦测器以及该处理单元，该控制单元配置以控制该光学侦测器与该处理单元的运作；以及
供电单元，电性连接该光学侦测器、该处理单元以及该控制单元，其中该供电单元配置以提供该光学侦测器、该处理单元以及该控制单元的所需用电。
2.根据权利要求1所述的粘度量测装置，其特征在于，该光学侦测处理装置进一步包含显示装置，信号连接该处理单元、该控制单元以及该供电单元，其中该显示装置配置以显示该处理单元的分析结果。
3.根据权利要求1所述的粘度量测装置，其特征在于，所述粘度量测装置进一步包含发光元件，其中该发光元件与该光学侦测器位于该量测容器的相对二侧，且该发光元件电性连接该控制单元与该供电单元。
4.根据权利要求1所述的粘度量测装置，其特征在于，该量测容器为透光容器，且该量测容器的表面设有复数个刻度。
5.根据权利要求1所述的粘度量测装置，其特征在于，该待测影像为动态影像，且该动态影像包含该球体于该待测物质中的移动影像，该处理单元配置以根据该动态影像的拍摄时间换算该待测物质的液体粘度。
6.根据权利要求5所述的粘度量测装置，其特征在于，该光学侦测器包含动态侦测元件，且该动态侦测元件配置以侦测该球体的动作。
7.根据权利要求1所述的粘度量测装置，其特征在于，该待测影像为静态影像，且该静态影像包含该球体于该待测物质中的画面，该处理单元比对该静态影像与该数据库的基准影像来判断该球体是否碰触到该量测容器的内壁。
8.一种粘度量测方法，其特征在于，包含：
提供根据权利要求1所述的粘度量测装置；
将该待测物质填充在该量测容器中；
将该球体投入装有该待测物质的该量测容器中；
利用该光学侦测器撷取该球体在该量测容器移动的影像，以作为该待测影像；以及
利用该处理单元分析该待测影像，以获得该待测物质的该液体粘度。
9.根据权利要求8所述的粘度量测方法，其特征在于，该待测影像为动态影像，且该动态影像包含该球体于该待测物质中的移动影像，该处理单元配置以根据该动态影像的拍摄时间换算该待测物质的液体粘度。
10.根据权利要求8所述的粘度量测方法，其特征在于，该光学侦测器包含动态侦测元件，且该动态侦测元件配置以侦测该球体的动作。
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