CN1920526A - 一种毛细管路的流体粘度测量方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种毛细管路的流体粘度测量方法及装置,使用一个加样毛细管路的流体粘度测量装置进行数据采集,利用解算处理器对数据进行处理,输出被测流体的粘度数据;所述流体粘度测量装置有一个机座,该机座上设有加样针安装架,所述加样针安装架上固定一个毛细管式加样针,该加样针通过一个加样管路与一个加样泵连通,在所述加样针体或者所述加样管路上设置一个压力传感器,该压力传感器通过数据线与一个解算处理器电连接,所述解算处理器通过控制线与所述加样泵输入端电连接,在所述的毛细管式加样针下方设置样本杯固定器,所述样本杯固定器中设有参照液样本杯和被测液样本杯。

Description

一种毛细管路的流体粘度测量方法及装置
技术领域
本发明涉及一种毛细管路的流体粘度测量方法及装置,该方法利用毛细管中层状流动的泊萧叶(Poiseuille)定律,通过置于毛细管路中的压力传感器,检测毛细管两端驱动牛顿流体流动的压差,来测定牛顿流体粘度值。
背景技术
中国专利93205312.2公开了一种智能血液流变测量仪,该仪器采用二组光电开关作为血液柱的启始和终止信号,通过计算机检测毛细管出口的血液滴数及其时间间隔,计算不同切变率下的毛细管内血液流速从而构造出本构方程,得到连续的血粘度变化规律,可推广应用到其他牛顿及非牛顿流体粘度的测量。此外,中国专利88217310.3公开了一种红外毛细管粘度计,该仪器是测定牛顿流体粘度的仪器。它采用了装在玻璃毛细管外面的红外传感器,省略了水银压差部件又用电子秒表替代计时电路,不仅克服了现有毛细管粘度计的缺点,而且结构简单,耗电量小,可采用干电池供电,达到交直流两用的要求。但是,上述专利不能实现流体粘度的在线快速检测。
此外,在已有技术中,使用毛细管方法测定牛顿流体粘度时,温度的变化是一个干扰因素,而加样针的加热和温度控制较为困难。由于该温度因素的干扰,对牛顿流体的粘度测定无法实现在线测量。因此,需要提出一种新的毛细管路的流体粘度测量方法及装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种毛细管路的流体粘度测量方法,该方法利用毛细管中层状流动的泊萧叶(Poiseuille)定律,通过置于毛细管路上的压力传感器,检测毛细管两端驱动流体流动的压差,来测定流体粘度值,并能实现在线快速检测。
本发明的目的是由下述技术方案实现的:一种毛细管路的流体粘度测量方法,使用一个加样毛细管路的流体粘度测量装置进行数据采集,利用解算处理器对数据进行处理,输出被测流体的粘度数据;a、在参照液样本杯中注入参照液,在被测液样本杯中放入被测液,使所述的流体粘度测量装置处于20℃~40℃的环境中,使所有的样本杯中的液体温度达到均匀一致;
b、启动所述的流体粘度测量装置,将加样针伸入到参照液样本杯中的参照液内,使用加样针按照预先设定的恒定流量参数吸取参照液,通过加样毛细管路上的压力传感器采集到所述参照液的压力参数P1,并将该压力参数传送到解算处理器;c、控制加样泵进行排样作业,将吸取的参照液排净;d、控制加样泵再次进行吸样作业,将加样针伸入到被测液样本杯中的被测液内,使用加样针按照与吸取参照液相同的流量参数吸取被测液,通过所述的压力传感器采集到被测液的压力参数P,并将该压力参数传送到解算处理器;e、使用解算处理器按照计算式V=Vgd×(P-P0)/(P1-P0)进行计算,得出被测液粘度数据。
本发明的另一个目的在于提供一种加样毛细管路的流体粘度测量装置,该测量装置利用置于毛细管路上的压力传感器,来测定流体粘度值,可以实现流体粘度测量装置的在线快速测量。
本发明的另一个目的是由下述技术方案实现的:一种加样毛细管路的流体粘度测量装置,有一个机座,该机座上设有加样针安装架,所述加样针安装架上固定一个毛细管式加样针,该加样针通过一个加样管路与一个加样泵连通,在所述加样针体或者所述加样管路上设置一个压力传感器,该压力传感器通过数据线与一个解算处理器电连接,所述解算处理器通过控制线与所述加样泵输入端电连接,在所述的毛细管式加样针下方设置样本杯固定器,所述样本杯固定器中设有参照液样本杯和被测液样本杯。
本发明与已有技术相比具有如下优点:1、本发明消除了测量过程中流体温度变化的干扰因素,提高了检测的准确性。
2、本发明具有在线检测、可即时获得检测结果、数据准确可靠的优点。
3、本发明可以应用于多种具有自动加样功能的血液流变仪及粘度仪。
4、本发明可以节省检测用液体,并全部回收被测样本。
附图说明
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明图1是本发明的结构示意图图2是本发明的俯视图图3是本发明的电气原理框图图4是本发明的实施例三示意图图5是本发明的实施例三的左侧视图图6是本发明的实施例四示意图具体实施方式实施例一:一种毛细管路的流体粘度测量方法,使用一个加样毛细管路的流体粘度测量装置进行数据采集,利用解算处理器对采集的数据进行处理,输出被测流体的粘度数据;a、在参照液样本杯中注入参照液,在被测液样本杯中放入被测液,使所述的流体粘度测量装置处于20℃~40℃的环境中,使所有的样本杯中的液体温度达到均匀一致;简便的措施是将样本杯中注入液体以后,在环境中放置20~40分钟;或使用通风设备产生循环运动的气流使所有的样本杯中的液体温度达到均匀一致;b、启动所述的流体粘度测量装置,将加样针伸入到参照液样本杯中的参照液内,使用加样针按照预先设定的恒定流量参数吸取参照液,通过加样毛细管路上的压力传感器采集到所述参照液的压力参数P1,并将该压力参数传送到解算处理器;c、控制加样泵进行排样作业,将吸取的参照液排净;当参照液排净后,还可以通过清洗池进行一次冲洗,使用清洗液将加样针中残留的液体冲洗干净,本实施例的清洗液采用纯净水;d、控制加样泵再次进行吸样作业,将加样针伸入到被测液样本杯中的被测液内,使用加样针按照与吸取参照液相同的流量参数吸取被测液,通过所述的压力传感器采集到被测液的压力参数P,并将该压力参数传送到解算处理器;e、使用解算处理器按照计算式V=Vgd×(P-P0)/(P1-P0)进行计算,得出被测液粘度数据。该粘度数据可以是检测环境温度下的粘度数据值,也可以是标定温度下的粘度数据值。所述的标定温度是37℃,所述的检测环境温度是20℃~40℃中的一个温度值。
本实施例中所使用的流体粘度测量装置的具体结构请参见实施例二的描述。
在本实施例中,参照液与被测液的比重、温度特性应当基本相同,所述的温度特性可以定义为:在一个给定的流体粘度测量装置适用范围内,参照液与被测液在各点温度下的粘度比值是一个与温度无关的量。
在本实施例中,如果被测液是人或动物的血浆,所述参照液可以采用纯水。
在本实施例中,Vgd是参照液在检测环境温度下的粘度值(也可称为给定粘度值),V是被测液在同一检测环境温度下的粘度值。P0是被测液和参照液共同的位头压,该参数是一个与所述的粘度测量装置中的加样针有关的一个常数。其中,Vgd的数值可以通过常规的粘度检测仪预先测定。P0的数值可使用所述的粘度测量装置进行试验获得。
P0数值获得的过程如下:选择纯水作为参照液,其粘度值Vgd通过已有的技术手册可以获得;选取一种与被测液的比重,温度特性较相近的液体作为标定用液,给定该标定用液的粘度值为Vr,该标定用液的粘度值可以通过常规的粘度检测仪进行测定;设一小于纯水的驱动压(位头压)的数值作为P0的初选值;使用本发明的毛细管路的流体粘度测量方法检测在预设的P0值条件下的标定用液粘度值Vr;将测定的P、P1代入计算式V=Vgd×(P-P0)/(P1-P0)进行试算;若该粘度值V大于Vr则减小P0的取值;若该粘度值V小于Vr则增大P0的取值;若该粘度值V等于Vr时,P0的数值选定。
实施例二:参见图1、图2、图3,本发明的流体粘度测量装置,有一个机架1,该机架采用工程塑料制成,该机架上设有加样针安装架2,该安装架可以采用常规的旋臂升降式安装架,所述加样针安装架上固定一个竖直向的毛细管式加样针3,该加样针通过一个加样管路6与一个加样泵8连通,由此形成一个加样毛细管路。在所述加样针体或者所述加样管路上设置一个压力传感器5,该压力传感器通过数据线与一个解算处理器电连接,所述解算处理器通过控制线与所述加样泵输入端电连接,在所述毛细管式加样针下方设置样本杯固定器17,所述样本杯固定器中设有参照液样本杯24和被测液样本杯16。
参见图3,在本实施例中,所述的解算处理器采用ATMega64型单片机及相匹配的外围电路(由于外围电路是常规电路,图中没有显示)。所述的压力传感器可以采用表压型、绝压型、差压型中的一种,在本实施例中,采用表压型压力传感器,该压力传感器型号为ISC1451,并通过一个A/D转换电路与解算处理器电连接。参见图1,压力传感器通过一个三通管件4安装在加样管路上(也可以安装在加样针体上),三通管件的两端与加样管路连通,另一个端口安装压力传感器。为了实现样本杯的旋转换位,本杯固定器17的驱动电机的控制端与解算处理器电连接。在本实施例中,所述的样本杯底部设有电容极板21,加样管路上通过一个接针弹片7及导线与控制电路11中的解算处理器电连接,由此控制加样针安装架的上下移动的位置,使加样针与不同的样本杯中的液面保持相同的距离。
在本实施例中,所述的加样泵是一个恒流泵型的柱塞泵。该加样泵可以维持加样管路中流体保持恒速流动,保证被测流体的参数稳定。
在流体的粘度测定中,温度的变化是一个干扰因素。为了有效的消除温度因素的干扰,所述流体粘度测量装置中设置样本杯固定器,所述样本杯固定器中设有多个参照液样本杯和多个被测液样本杯。使所有参照液样本杯和被测液样本杯中的样本均处于均匀一致的温度环境。所述的样本杯固定器17由一个驱动电机通过皮带传动机构23驱动,该驱动电机的控制端与控制电路11中的解算处理器的输出端电连接。可以使加样针与每一个样本杯接触,吸取每一个样本杯中的液体用于检测。
本发明既可以单独使用,也可以安装在其它设备上使用,参见图1,本发明的实施例一是安装在旋转式血液流变仪上,所述加样管路中设置有一个毛细管段(此时,加样针可以不是毛细管式加样针),该毛细管路大致呈水平设置,所述样本杯固定器为一个可旋转换位的样本盘。
参见图1、图2,安装在旋转式血液流变仪上一个实施例,有一个机架1,该机架上设有加样针安装架2,该安装架是旋臂升降式安装架,可以在驱动电机20、传动丝杠14的带动下沿立柱15升降,在电机18、皮带传动机构19的驱动下绕立柱15的轴心线转动。所述加样针安装架上固定一个竖直向的毛细管式加样针3,该加样针通过一个加样管路6与一个加样泵8连通,在加样管路上设置一个压力传感器5,该压力传感器通过数据线与一个解算处理器电连接,所述解算处理器安装在控制电路11上。加样泵是一个柱塞泵,其另一个出口端通过软管10与一个洗液瓶9连通。在毛细管式加样针下方的台面25上设置样本杯固定器17,该样本杯固定器是一个可旋转换位的样本盘,其中装有多个参照液样本杯24和多个被测液样本杯16,该样本盘通过立轴装置22与机座固定,由电机、皮带传动机构23驱动实现旋转换位,该电机的控制端与解算处理器电连接。在台面的右部还设置一个洗针池12,该洗针池通过软管与废液瓶13连通,用于收集废液。由于本发明安装在旋转式血液流变仪上,在血液流变仪吸取被测液体的同时就可以对其进行粘度值的在线快速检测。
在本发明的一个实施例中,所述压力传感器通过无线式数据通道与一个解算处理器电连接。该无线式数据通道是蓝牙通道。
实施例三:在本发明的实施例中,样本杯固定器为一个直线换位的样本盘,所述加样针安装架为一个直线移动式安装架。直线换位的样本盘沿Y轴往复运动,加样针安装架沿X轴往复运动,并且可以升降,该样本盘中设有参照液样本杯和被测液样本杯。
图4、图5显示了实施例的具体结构,有一个机架201,该机架上设有加样针安装架212,该安装架是直线移动式安装架,可以在驱动电机217、传动丝杠214的带动下沿Z向导柱215作升降运动。该驱动电机、传动丝杠、Z向导柱安装在一个Z座板227上,该Z座板通过X向导轨203、皮带传动机构202、驱动电机216安装在X座板213上,可以沿X向导轨203左右移动,X座板固定在机架上。该加样针是毛细管式加样针204,该加样针通过一个加样管路205与一个加样泵210连通,在加样管路上设置一个三通管件206,其上安装压力传感器207,该压力传感器通过数据线与一个解算处理器电连接,所述解算处理器安装在控制电路209上。加样泵是一个柱塞泵,其另一个出口端通过软管与一个洗液瓶211连通。在毛细管式加样针下方设置直线换位的样本盘218,样本盘装有多个参照液样本杯219和多个被测液样本杯220,该样本盘通过Y向导轨装置223与机座固定,由电机226、皮带传动机构225驱动沿Y轴方向往复运动,该电机的控制端与解算处理器电连接。在机架的右部还设置一个洗针池221,该洗针池通过软管与废液瓶222连通,用于收集废液。在本实施例中,样本杯底部设有电容极板224,加样管路上通过一个接针弹片208及导线与控制电路209中的解算处理器电连接,使加样针与不同的样本杯中的液面保持相同的距离。
实施例四:参见图6,本发明的实施例中,在机架301的下部设有一个固定位置的样本盘318,该样本盘中设有参照液样本杯320和被测液样本杯319。所述加样针安装架为一个可进行三维方向移动的安装架。即可沿Y轴向、X轴向、Z轴向往复移动,可到达样本盘中的每一个样本杯。可以吸取每一个样本杯中的液体用于检测。本装置有一个机架301,该机架上设有加样针安装架309,该安装架可以在驱动电机316、传动丝杠310的带动下沿Z向导柱311作升降运动。该驱动电机、传动丝杠、Z向导柱安装在一个Z座板312上,该Z座板通过X向导轨315、安装在X座板317上,通过X向导轨315、皮带传动机构313、驱动电机314,可以沿X向导轨往复移动。X座板安装在Y座板302上,该Y座板固定在机架上。Y座板上设置有Y向导轨303、皮带传动机构304、驱动电机305,X座板通过Y向导轨、皮带传动机构304、驱动电机,可以沿Y向导轨往复移动。该加样针308通过一个加样管路与一个加样泵连通,在加样管路上设置一个三通管件306,其上安装压力传感器307,该压力传感器通过数据线与一个解算处理器电连接,所述解算处理器安装在控制电路上。
实施例五:在本发明的实施例中,所述加样针安装架上固定一个加样针,该加样针通过一个加样管路与一个加样泵连通,所述加样针体或者加样管路中的一个区段是毛细管,由此形成一个加样毛细管路。在所述加样针体或者所述加样管路上设置一个压力传感器,该压力传感器通过数据线与一个解算处理器电连接,所述解算处理器通过控制线与所述加样泵输入端电连接,在所述的毛细管式加样针下方设置样本杯固定器,所述样本杯固定器中设有参照液样本杯和被测液样本杯。

Claims (6)

1.一种毛细管路的流体粘度测量方法,其特征在于:使用一个加样毛细管路的流体粘度测量装置进行数据采集,利用解算处理器对数据进行处理,输出被测流体的粘度数据;a、在参照液样本杯中注入参照液,在被测液样本杯中放入被测液,使所述的流体粘度测量装置处于20℃~40℃的环境中,使所有的样本杯中的液体温度达到均匀一致;b、启动所述的流体粘度测量装置,将加样针伸入到参照液样本杯中的参照液内,使用加样针按照预先设定的恒定流量参数吸取参照液,通过加样毛细管路上的压力传感器采集到所述参照液的压力参数P1,并将该压力参数传送到解算处理器;c、控制加样泵进行排样作业,将吸取的参照液排净;d、控制加样泵再次进行吸样作业,将加样针伸入到被测液样本杯中的被测液内,使用加样针按照与吸取参照液相同的流量参数吸取被测液,通过所述的压力传感器采集到被测液的压力参数P,并将该压力参数传送到解算处理器;e、使用解算处理器按照计算式V=Vgd×(P-P0)/(P1-P0)进行计算,得出被测液粘度数据。
2.一种加样毛细管路的流体粘度测量装置,有一个机座,该机座上设有加样针安装架,其特征在于:所述加样针安装架上固定一个毛细管式加样针,该加样针通过一个加样管路与一个加样泵连通,在所述加样针体或者所述加样管路上设置一个压力传感器,该压力传感器通过数据线与一个解算处理器电连接,所述解算处理器通过控制线与所述加样泵输入端电连接,在所述的毛细管式加样针下方设置样本杯固定器,所述样本杯固定器中设有参照液样本杯和被测液样本杯。
3.根据权利要求2所述的流体粘度测量装置,其特征在于:所述加样管路中设置有一个毛细管段,所述样本杯固定器为一个可旋转换位的样本盘。
4.根据权利要求2所述的流体粘度测量装置,其特征在于:所述压力传感器通过无线式数据通道与一个解算处理器电连接。
5.根据权利要求2所述的流体粘度测量装置,其特征在于:所述样本杯固定器为一个直线换位的样本盘,所述加样针安装架为一个直线移动式安装架。
6.一种加样毛细管路的流体粘度测量装置,有一个机座,该机座上设有加样针安装架,其特征在于:所述加样针安装架上固定一个加样针,该加样针通过一个加样管路与一个加样泵连通,所述加样针体或者加样管路中的一个区段是毛细管,在所述加样针体或者所述加样管路上设置一个压力传感器,该压力传感器通过数据线与一个解算处理器电连接,所述解算处理器通过控制线与所述加样泵输入端电连接,在所述的毛细管式加样针下方设置样本杯固定器,所述样本杯固定器中设有参照液样本杯和被测液样本杯。
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