CN116136481A - 一种测量有机液体粘度的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量有机液体粘度的装置，所述装置包括：平面支撑板、倾斜角调节装置、激光定位计时装置和凹槽型倾斜板。该装置以激光和光敏接收器形成上下两个定位面，当待测有机液体达到激光光路位面时，即可使光敏接受装置产生电脉冲，将其与数字毫秒计相连，即可在挡光瞬间开始计时；待测有机液体到达第二个激光位面时，光线再次被遮挡，光敏接收装置监测到光的信号消失，计时器停止计时；有效提高了倾斜板法粘度测定实验中待测有机液体下落时间测定的精确度，减小了实验的系统误差，提高了实验的效率。本发明适用于有机液体粘度测量领域。

Description

一种测量有机液体粘度的装置

技术领域

本发明属于有机液体粘度测量领域，具体涉及一种测量有机液体粘度的装置。

背景技术

对有机液体粘度的测定在物理、化学、水利、医学等领域有重要的应用，研究石油在管道中传输、减小运动物体在液体中的阻力、测量血液的粘滞力得到有价值的诊断、机械的润滑、有机合成等，都需要测定粘度。有机液体粘度测量是控制生产流程、保证安全生产、控制与评定产品质量、医学诊断及科学研究的重要手段。

目前有机液体的测量主要依赖于流变仪、粘度计等昂贵且测试用量多的仪器。其它粘度测量方法如：毛细管法、落体法、旋转法、振动法、平板法、倾斜板法、粘度杯法等，其中平板法在实验研究中应用较为广泛，然而，平板法在实际应用中存在许多缺陷，如：表面张力影响、读数方式落后、易发生管径效应、较偏于理想条件等等。

现有的倾斜板法粘度测定方法中，要求实验者目测液体达到预定位置时启动秒表，再下落一段距离后停止秒表，以求出平均速度，由于人存在反应时间，且观察角度也会影响液体位置的准确判断，系统误差较大。

发明内容

为了解决现有有机液体粘度测量装置误差大、操作复杂的问题，本发明提供了一种测量有机液体粘度的装置。

本发明的一个目的在于提供一种测量有机液体粘度的装置，所述装置包括：平面支撑板、倾斜角调节装置、激光定位计时装置和凹槽型倾斜板；

所述平面支撑板的一侧与所述凹槽型倾斜板的一端采用活动固定螺母进行旋转固定，所述平面支撑板的另一侧竖直安装有倾斜角调节装置，所述倾斜角调节装置的顶部用于支撑所述凹槽型倾斜板，以使所述凹槽型倾斜板与所述平面支撑板之间形成一定夹角；

所述凹槽型倾斜板为顶端开口的矩形凹槽，所述矩形凹槽的内侧设有样品挡板，以在抽出样品挡板时使待测样品自由流下；

所述激光定位计时装置安装于所述平面支撑板上，所述激光定位计时装置包括设置于所述凹槽型倾斜板两侧的上激光光源、上光敏接收器、下激光光源、下上光敏接收器和计时器。

作为本发明的一个实施例，所述凹槽型倾斜板的矩形凹槽的高度为h，所述高度h使得待测样品与所述凹槽型倾斜板底面之间的摩擦力小到忽略不计，所述凹槽型倾斜板的材质为有机玻璃。

作为本发明的一个实施例，所述样品挡板将所述凹槽型倾斜板分割为填样区和供待测样品滑动的滑样区；在所述填样区装入待测样品后，采用样品盖板划过所述填样区的上表面，以除去多余待测样品。

作为本发明的一个实施例，所述倾斜角调节装置为具有内螺纹的底座和与之适配的带有外螺纹的可上下旋动的螺母；

所述上激光光源、上光敏接收器、下激光光源、下上光敏接收器分别采用具有内螺纹的底座和与之适配的带有外螺纹的可上下旋动的螺母进行连接以调节高度。

作为本发明的一个实施例，所述平面支撑板具有可调节高度的4个水平螺母。

作为本发明的一个实施例，所述计时器分别与所述上光敏接收器和下上光敏接收器电子连接，所述计时器为数字毫秒级计时器。

本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

(1)本发明的装置以激光和光敏接收器形成上下两个定位面，当待测有机液体达到激光光路位面时，即可使光敏接受装置产生电脉冲，将其与数字毫秒计相连，即可在挡光瞬间开始计时；待测有机液体到达第二个激光位面时，光线再次被遮挡，光敏接收装置监测到光的信号消失，计时器停止计时；有效提高了倾斜板法粘度测定实验中待测有机液体下落时间测定的精确度，减小了实验的系统误差，提高了实验的效率；

(2)本发明的装置结构简单，测试成本低，所需样品用量少，且充分利用了激光单束性好，光电门反应灵敏的特点，与电脑式数字毫秒计时器相结合，可以准确的进行测定，准确度高；使得粘度测定成功率高且方便快捷。

附图说明

图1是本发明的一种实施方式中的测量有机液体粘度的装置的侧视图；

图2是本发明的一种实施方式中的测量有机液体粘度的装置的展开图。

附图标记说明

1、平面支撑板，2、倾斜角调节装置，3、激光定位计时装置，4、凹槽型倾斜滑板，5、活动固定螺母，6、上激光光源，7、下激光光源，8、上激光光源活动伸缩杆，9、下激光光源活动伸缩杆，10、上光敏接收器，11、下光敏接收器，12、上光敏接收器活动伸缩杆，13、下光敏接收器活动伸缩杆，14、样品挡板，15、样品盖板，16、计时器，17、待测样品。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，以下将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的装置适用于多种有机液体，采用本发明的装置测量有机液体粘度的基本原理为：当一种有机液体相对于其他固体、气体运动，或同种液体内各部分之间有相对运动时，接触面之间存在摩擦力。这种性质称为液体的粘滞性，其所产生的粘滞力的方向平行于接触面，且使速度较快的物体减速，其大小与接触面面积以及接触面处的速度梯度成正比，比例系数称为粘度。这个系数表征了液体粘滞性的强弱。

具体地，当液体在倾斜安装的平板上靠自重(忽略空气阻力影响)流动时，设板的斜角为θ，液体层的厚度为h，宽度为b，当b>>h时，通过调节θ角，使其匀速运动，根据斯托克斯定律，粘度系数与流量Q的关系为：

其中/>

式中S＝hb为液体的横截面积，v为液体流动速度，ρ为液体的密度，g为重力加速度，l为液体流过的长度，t为液体流过l长度的时间。基于此原理设计了本发明的粘度测量装置。

以下实施例以金膏为例进行说明，金膏是一种将金作为导电介质的有机溶剂，其中有机溶剂部分包含溶剂、表面活性剂、分散剂、润湿剂、粘稠剂等复合有机成分。精确调控测量金膏的粘度可以对后续涂覆在光纤玻璃表面烧结成膜具有较大的指导意义。

实施例1

如图1、2所示的一种测量有机液体粘度的装置，包括平面支撑板1，倾斜角调节装置2，激光定位计时装置3，凹槽型倾斜滑板4，活动固定螺母5；平面支撑板1可以固定在试验台上，通过活动固定螺母5与凹槽型倾斜滑板4旋转固定，在平面支撑板1与凹槽型倾斜滑板4之间通过倾斜角调节装置2细螺纹连接伸缩杆的长度改变两者之间的倾斜角。凹槽型倾斜滑板4被样品挡板14分隔成上下两部分，上部分为样品装填区，下部分为样品滑动区。当样品装填完毕时，样品盖板15划过样品表面去掉多余样品，主要是为了严格控制样品的厚度和宽度。所述激光定位计时装置3包括激光光源、光敏接收器、数字毫秒计，所述激光光源包括上激光光源6和下激光光源7，所述上激光光源6和下激光光源7安装在所述支撑平板1上，分别通过上激光光源活动伸缩杆8、下激光光源活动伸缩杆9可伸缩连接，安装高度分别在液面滑过时液面稍下接触处，可在水平面内调节激光出射角度；所述光敏接收器包括上光敏接收器10和下光敏接收器11，安装在所述支撑平板1上，通过上光敏接收器活动伸缩杆12、下光敏接收器活动伸缩杆13可伸缩连接，上光敏接收器10和下光敏接收器11分别与数字毫秒级计时器16电子连接。所述水平支撑板1附带有四个调节水平螺母。

测定方法如下：将仪器置于水平桌面上，调节平面支撑板1底部的四个调平衡螺丝，使其水平；调节上激光光源6的激光束与上光敏接收器10在同一条水平线，下激光光源7的激光束与下光敏接收器11在同一条水平线上，使这两条水平线微微掠过凹槽型倾斜滑板4表面，保证在液体滑过时能挡住光源，将上光敏接收器10通过数据传输线与计时器16的通道1连接，将下光敏接收器11通过传输线与计时器16的通道2连接，调节上述光敏接收器接收角度，使得分别接收到上述激光光源的出射激光；用胶头滴管取几滴金膏样品放置于凹槽型倾斜板4的填样区，用样品盖板15划掉多余液体，调节倾斜角调节装置2的高度以调整凹槽型倾斜板4的倾斜角，抽出样品挡板14，使待测金膏样品沿着滑样区匀速下滑，依次经过两道激光线，多次测量，记录时间，求取平均值，将相关参数代入上述测定公式即可测得金膏样品粘度。

利用上激光光源6和上光敏接收器10组成的上定位平面，与下激光光源7和下光敏接收器11组成的下定位平面实现了有机液体位置的确定与匀速下落时间的准确测定，通过电脑式数字毫秒级计时器16上的示数来计量有机液体下滑时间进而实现了流体粘度的准确、便捷测定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种测量有机液体粘度的装置，其特征在于，所述装置包括：平面支撑板(1)、倾斜角调节装置(2)、激光定位计时装置(3)和凹槽型倾斜板(4)；

所述平面支撑板(1)的一侧与所述凹槽型倾斜板(4)的一端采用活动固定螺母(5)进行旋转固定，所述平面支撑板(1)的另一侧竖直安装有倾斜角调节装置(2)，所述倾斜角调节装置(2)的顶部用于支撑所述凹槽型倾斜板(4)，以使所述凹槽型倾斜板(4)与所述平面支撑板(1)之间形成一定夹角；

所述凹槽型倾斜板(4)为顶端开口的矩形凹槽，所述矩形凹槽的内侧设有样品挡板(14)，以在抽出样品挡板(14)时使待测样品自由流下；

所述激光定位计时装置(3)安装于所述平面支撑板(1)上，所述激光定位计时装置(3)包括设置于所述凹槽型倾斜板(4)两侧的上激光光源(6)、上光敏接收器(10)、下激光光源(7)、下上光敏接收器(11)和计时器(16)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述凹槽型倾斜板(4)的矩形凹槽的高度为h，所述高度h使得待测样品与所述凹槽型倾斜板(4)底面之间的摩擦力小到忽略不计，所述凹槽型倾斜板(4)的材质为有机玻璃。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述样品挡板(14)将所述凹槽型倾斜板(4)分割为填样区和供待测样品滑动的滑样区；在所述填样区装入待测样品后，采用样品盖板(15)划过所述填样区的上表面，以除去多余待测样品。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述倾斜角调节装置(2)为具有内螺纹的底座和与之适配的带有外螺纹的可上下旋动的螺母；

所述上激光光源(6)、上光敏接收器(10)、下激光光源(7)、下上光敏接收器(11)分别采用具有内螺纹的底座和与之适配的带有外螺纹的可上下旋动的螺母进行连接以调节高度。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述平面支撑板(1)具有可调节高度的4个水平螺母。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计时器(16)分别与所述上光敏接收器(10)和下上光敏接收器(11)电子连接，所述计时器(16)为数字毫秒级计时器。

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