CN114459955B - 一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，所述测量方法包括如下步骤：1)测量系统搭建；2)液体注入；3)气泡释放；4)信号采集处理；5)运动粘度系数计算；6)被测液体回收。本发明设计科学合理，能够快速实现运动粘度系数的测量，且测量系统结构简单，测量方便，测量精度高。

Description

一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法
技术领域
本发明属于液体运动粘度系数测量领域，具体涉及一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法。
背景技术
液体运动粘度系数检测在诸多领域起着重要的作用，例如石油产品检测、制冷行业中制冷介质的调制检测、化工产品质量检测等。液体运动粘度系数检测的方法有许多，现有技术中常用的方法有毛细管法、旋转粘度计法、单管落球法及多管落球法。
但是，上述方法存在检测复杂或检测不稳定的缺陷，难以实现液体运动粘度系数的快速检测。因此，本专利提出一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，可实现液体场下运动粘度系数的快速自动检测。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，能够快速实现运动粘度系数的测量，且测量系统结构简单，测量方便，测量精度高。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，其特征在于：所述测量方法的步骤为：
1)测量系统搭建：所述测量方法使用的测量系统包括液体储存仓及设备仓，所述液体储存仓的顶端对称设置有两个进液口，底端设置有出液口，所述液体储存仓内设置水听器；所述设备仓内设置有气泵、电磁阀、气泡导管、针头、处理系统及信号放大器，所述气泵与电磁阀连接，所述电磁阀与气泡导管连接，所述气泡导管伸入所述液体储存仓并在其端部设置有针头，气泵负责产生稳定气压，用于产生气泡，电磁阀负责控制气泡是否冒出至液体储存仓，处理系统负责控制电磁阀的开关；所述水听器连接至所述信号放大器，所述信号放大器连接至所述处理系统，当气泡冒出后，会产生相应的振动信号，水听器负责监听采集其信号，并对振动信号进行放大处理，形成被放大信号，处理系统负责处理被放大信号；
2)液体注入：将被测液体通过两个进液口注入到液体储存仓中，直至被测液体灌满液体储存仓；
3)气泡释放：开启气泵，当气泵稳定工作时，打开电磁阀使得气体通过气泡导管推进，并通过针头释放气泡至液体储存仓内；
4)信号处理：当气泡释放时，水听器采集液体中的振动信号，该振动信号通过信号放大器进行放大处理，被放大信号由处理系统进行收集，处理系统对被收集信号进行FFT处理，获得信号的频域信息，即可获得信号最大频率；
5)运动粘度系数计算：根据气泡频率公式，计算运动粘度系数，完成测量，运动粘度系数的计算公式为：
其中：σ为液体的表面张力系数；
ρ为液体密度为；
R为气泡平衡半径；
k为气泡的多变系数；
P0为静压强；
η为液体的运动粘度系数；
由上式变形可得：
所述气泡体积通过气泵进行设置，设其体积为V，根据球的体积公式，气泡的平衡半径记为R可以表示为：
其他参数在已知条件下，可通过频率的测量得到运动粘度系数；
6)被测液体回收；测量结束后，打开出液口上的阀门，回收被测液体，并清洗液体储存仓。
而且，所述液体储存仓为半径1m、高度1.5m的圆柱形液体储存仓，所述进液口为半径0.2m的圆形口，所述出液口为半径0.1m的圆形口，所述出液口上带有阀门11，可控制液体流出。
而且，所述针头为10G平头针头。
而且，所述信号方法器的放大倍数为40dB，所述水听器、信号放大器与处理系统的信号传输通过BNC连接线进行。
而且，所述处理系统为FPGA开发系统。
本发明的优点和有益效果为：
本发明提出的一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量，能够快速实现运动粘度系数的测量，且测量系统结构简单，测量方便，测量精度高。
附图说明
图1为本发明测量系统的结构示意图；
图2为本发明测量方法的流程图；
图3为本发明的气泡信号示意图。
附图标记说明
1-第一进液口、2-第二进液口、3-针头、4-气泡导管、5-电磁阀、6-气泵、7-处理系统、8-设备仓、9-信号放大器、10-出液口、11-阀门、12-水听器、13-液体储存仓。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，其创新之处在于：所述测量方法的步骤为：
1)测量系统搭建：所述测量方法使用的测量系统包括液体储存仓13及设备仓8，所述液体储存仓的顶端对称设置有第一进液口1及第二进液口2，底端设置有出液口10，所述液体储存仓内设置水听器12；所述设备仓内设置有气泵6、电磁阀5、气泡导管4、针头3、处理系统7及信号放大器9，所述气泵与电磁阀连接，所述电磁阀与气泡导管连接，所述气泡导管伸入所述液体储存仓并在其端部设置有针头，气泵负责产生稳定气压，用于产生气泡，电磁阀负责控制气泡是否冒出至液体储存仓，处理系统负责控制电磁阀的开关；所述水听器连接至所述信号放大器，所述信号放大器连接至所述处理系统，当气泡冒出后，会产生相应的振动信号，水听器负责监听采集其信号，并对振动信号进行放大处理，形成被放大信号，处理系统负责处理被放大信号，信号方法器的放大倍数为40dB，所述水听器、信号放大器与处理系统的信号传输通过BNC连接线进行，处理系统为FPGA开发系统；
2)液体注入：将被测液体通过两个进液口注入到液体储存仓中，直至被测液体灌满液体储存仓，液体储存仓为半径1m、高度1.5m的圆柱形液体储存仓，所述进液口为半径0.2m的圆形口，所述出液口为半径0.1m的圆形口，可控制液体流出；
3)气泡释放：开启气泵，当气泵稳定工作时，打开电磁阀使得气体通过气泡导管推进，并通过针头释放气泡至液体储存仓内，针头为10G平头针头；
4)信号处理：当气泡释放时，水听器采集液体中的振动信号，该振动信号通过信号放大器进行放大处理，被放大信号由处理系统进行收集，处理系统对被收集信号进行FFT处理，获得信号的频域信息，即获得信号最大频率；
5)运动粘度系数计算：根据气泡频率公式，计算运动粘度系数，完成测量，运动粘度系数的计算公式为：
其中：σ为液体的表面张力系数；
ρ为液体密度为；
R为气泡平衡半径；
k为气泡的多变系数；
P0为静压强；
η为液体的运动粘度系数；
由上式变形可得：
所述气泡体积通过气泵进行设置，设其体积为V，根据球的体积公式，气泡的平衡半径记为R可以表示为：
其他参数在已知条件下，可通过频率的测量得到运动粘度系数；
6)被测液体回收；测量结束后，打开出液口上的阀门11，回收被测液体，并清洗液体储存仓。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (5)

1.一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，其特征在于：所述测量方法的步骤为：
1)测量系统搭建：所述测量方法使用的测量系统包括液体储存仓(13)及设备仓(8)，所述液体储存仓的顶端对称设置有两个进液口，底端设置有出液口(10)，所述液体储存仓内设置水听器(12)；所述设备仓内设置有气泵(6)、电磁阀(5)、气泡导管(4)、针头(3)、处理系统(7)及信号放大器(9)，所述气泵与电磁阀连接，所述电磁阀与气泡导管连接，所述气泡导管伸入所述液体储存仓并在其端部设置有针头，气泵负责产生稳定气压，用于产生气泡，电磁阀负责控制气泡是否冒出至液体储存仓，处理系统负责控制电磁阀的开关；所述水听器连接至所述信号放大器，所述信号放大器连接至所述处理系统，当气泡冒出后，会产生相应的振动信号，水听器负责监听采集其信号，并对振动信号进行放大处理，形成被放大信号，处理系统负责处理被放大信号；
2)液体注入：将被测液体通过两个进液口注入到液体储存仓中，直至被测液体灌满液体储存仓；
3)气泡释放：开启气泵，当气泵稳定工作时，打开电磁阀使得气体通过气泡导管推进，并通过针头释放气泡至液体储存仓内；
4)信号处理：当气泡释放时，水听器采集液体中的振动信号，该振动信号通过信号放大器进行放大处理，被放大信号由处理系统进行收集，处理系统对被收集信号进行FFT处理，获得信号的频域信息，即可获得信号最大频率；
5)运动粘度系数计算：根据气泡频率公式，计算运动粘度系数，完成测量，运动粘度系数的计算公式为：
其中：σ为液体的表面张力系数；
ρ为液体密度为；
R为气泡平衡半径；
k为气泡的多变系数；
P0为静压强；
η为液体的运动粘度系数；
由上式变形可得：
所述气泡体积通过气泵进行设置，设其体积为V，根据球的体积公式，气泡的平衡半径记为R可以表示为：
其他参数在已知条件下，可通过频率的测量得到运动粘度系数；
6)被测液体回收；测量结束后，打开出液口上的阀门(11)，回收被测液体，并清洗液体储存仓。
2.根据权利要求1所述的基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，其特征在于：所述液体储存仓为半径1m、高度1.5m的圆柱形液体储存仓，所述进液口为半径0.2m的圆形口，所述出液口为半径0.1m的圆形口，所述出液口上带有阀门11，可控制液体流出。
3.根据权利要求1所述的基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，其特征在于：所述针头为10G平头针头。
4.根据权利要求1所述的基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，其特征在于：所述信号放大器的放大倍数为40dB，所述水听器、信号放大器与处理系统的信号传输通过BNC连接线进行。
5.根据权利要求1所述的基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，其特征在于：所述处理系统为FPGA开发系统。
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