CN205719864U - 液体黏度系数测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种测试装置，具体提供了一种液体黏度系数测试装置，包括温度控制装置、测试装置，测试装置包括支架、第一计时装置、第二计时装置、单片机、显示器以及用于盛放待测液体的透明管。透明管竖直设置于支架，第一计时装置设置于透明管的上部，第二计时装置设置于透明管的下部，单片机与显示器均设置于支架，第一计时装置、第二计时装置分别与单片机连接，单片机与显示器连接，温度控制装置与透明管连接。其降低了现有的黏度系数测试设备存在的误差，并且提高了操作的方便性。

Description

液体黏度系数测试装置

技术领域

本实用新型涉及测试装置，具体而言，涉及一种液体黏度系数测试装置。

背景技术

当液体流动时，平行于流动方向的各层流体速度都不相同，即存在着相对滑动，于是在各层之间就有摩擦力产生，这一摩擦力称为粘滞力，它的方向平行于两层液体的接触面，其大小与速度梯度及接触面积成正比，比例系数η称为粘度，它是表征液体粘滞性强弱的重要参数。液体的粘滞性的测量是非常重要的，例如，现代医学发现，许多心血管疾病都与血液粘度的变化有关，血液粘度的增大会使流入人体器官和组织的血流量减少，血液流速减缓，使人体处于供血和供氧不足的状态，这可能引起多种心脑血管疾病和其他许多身体不适症状。因此，测量血粘度的大小是检查人体血液健康的重要标志之一。又如，石油在封闭管道中长距离输送时，其输运特性与粘滞性密切相关，因而在设计管道前，必须测量被输石油的粘度。现有的黏度系数测试设备存在误差较大，操作不方便的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种液体黏度系数测试装置。以改善现有的黏度系数测试设备存在误差较大，操作不方便的问题。

本实用新型是这样实现的：

一种液体黏度系数测试装置，包括温度控制装置、测试装置，测试装置包括支架、第一计时装置、第二计时装置、单片机、显示器以及用于盛放待测液体的透明管。透明管竖直设置于支架，第一计时装置设置于透明管的上部，第二计时装置设置于透明管的下部，单片机与显示器均设置于支架，第一计时装置、第二计时装置分别与单片机连接，单片机与显示器连接，温度控制装置与透明管连接。

进一步地，上述温度控制装置包括温控仪、第一连接管、第二连接管、套管，套管套设于透明管，套管的内壁与透明管的外壁之间设置有容水腔，第一连接管的一端与容水腔的上部连通，另一端与温控仪连通，第二连接管的一端与容水腔的下部连通，另一端与温控仪连通。

进一步地，上述透明管设置有用于检测透明管内的待测液体温度的温度感应元件，温度感应元件与单片机相连。

进一步地，上述温控仪包括加热装置、冷却装置、温敏电阻控制器，加热装置与冷却装置分别与温敏电阻控制器连接。

进一步地，上述加热装置包括水箱、内置水泵、加热电阻，内置水泵、加热电阻均设置于水箱内，加热电阻与温敏控制器连接。

进一步地，上述冷却装置包括半导体制冷片，半导体制冷片设置于水箱内且与温敏控制器连接。

进一步地，上述支架还包括底座，透明管的底端连接于底座，单片机与显示器均设置于底座。

进一步地，上述第一计时装置包括第一激光器、用于接收第一激光器发出的激光的第一CCD图像传感器，第一激光器设置于透明管的外壁的一侧，第一CCD图像传感器设置于透明管的外壁与第一激光器相对的一侧，第二计时装置包括第二激光器、用于接收第二激光器发出的激光的第二CCD图像传感器，第一激光器设置透明管的外壁的一侧，第二CCD图像传感器设置于透明管的外壁与第二激光器相对的一侧，第一CCD图像传感器与第二CCD图像传感器分别与单片机相连。

进一步地，上述第一激光器、第二激光器均为一字型激光器。

进一步地，上述透明管的顶端还设置有漏斗形塞子，漏斗形塞子的底部开设有孔径大于测试所用的小球的直径的通孔。

本实用新型实现的有益效果：通过设置的温度控制装置对透明管中的待测液体的温度进行控制控制，使得可以测量出不同温度下的液体的黏度系数，从而使得黏度系数更加准确。进一步通过设置的第一计时装置、第二计时装置，分别自动检测小球在固定位置的下落时间，从而得到固定位移内小球运动的时间，其相对于人工计秒的数值误差更小，从而能够得到非常准确地测量值，并且可以直接通过单片机进行程序运算直接在显示器上得到最终的黏度系数值，使得其操作更加方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的实施例提供的液体黏度系数测试装置的结构示意图。

附图标记汇总：液体黏度系数测试装置101；测试装置100；支架110；竖直支撑部111；底座112；第一固定架113；第二固定架114；平行螺旋调节器115；第一计时装置120；第一激光器121；第一CCD图像传感器122；第二计时装置130；第二激光器131；第二CCD图像传感器132；单片机140；显示器150；透明管160；漏斗形塞子161；温度感应元件170；温度控制装置200；温控仪210；水位显示管211；温度调节按钮212；温度显示屏213；电源按钮214；第一连接管220；第二连接管230；套管240。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

参见附图1，本实用新型的实施例提供的一种液体黏度系数测试装置101，包括测试装置100、温度控制装置200，测试装置100包括支架110、第一计时装置120、第二计时装置130、单片机140、显示器150以及用于盛放待测液体的透明管160。

支架110起到对整个测试装置100进行支撑的作用，支架110包括竖直支撑部111以及底座112，底座112使得整个支架110可以比较稳定地固定在操作台上，从而能够更好地进行试验。支架110的材质可以采用金属材质，例如钢材等，使得其具有较强的机械性能。当然，其他实施例中也可以选用塑料等其他具有支撑强度的材料。

进一步地，在进行测试的过程中，底座112的底部还设置有多个平行螺旋调节器115，本实施例中，平行螺旋调节器115的数量为四个，四个平行螺旋调节器115均匀分布在底座112的底部，将支架110放置在操作台时，是四个平行螺旋调节器115与操作台的台面接触，通过对平行螺旋调节器115的调节可以支架110的水平性能，从而使得进行测量时小球能够很好地进行向下的垂直运动，进而得到较为准确的数据。具体地平行螺旋调节器115包括固定于底座112底壁的连接件和支撑件，支撑件的上端通过螺纹与连接件连接在一起，从而可以通过旋拧的方式进行调节底座112的底壁与操作台台面的距离，最终通过多个平行螺旋调节器115达到水平调节的目的。

透明管160竖直设置于支架110，透明管160的底端固定连接与底座112的上壁且底端封闭，透明管160的顶端开口。透明管160的上部通过支架110上的第一固定架113进行固定，透明管160的下部通过支架110上的第二固定架114进行固定。通过第一固定架113与第二固定架114的设置，使得透明管160的固定比较牢固，不容易发生晃动，从而在测试的过程中比较稳定。本实施例中，透明管160为玻璃管，使其具有很好地透光性，便于观察。当然，其他实施例中，透明管160的材质也可以选择聚乙烯等透明的塑料材质。此外，透明管160从管口到底部刻有尺度，精度为1mm，便于读数。

进一步地，参见附图1，透明管160的顶端还设置有漏斗形塞子161，漏斗形塞子161的底部开设有孔径大于测试所用的小球的直径的通孔。漏斗形塞子161的上部与透明管160的顶端配合，其可以很好地与透明管160的顶端安装拆卸，且底端距离液面5cm左右，通孔的轴线与透明管160的轴线重合。上述结构设置，使得操作小球释放时非常方便且下落时能够从透明管160的中心释放，同时漏斗形塞子161也可以起防尘作用，减少灰尘进入待测液体，避免对液体造成污染。

第一计时装置120设置于透明管160的上部，第二计时装置130设置于透明管160的下部。具体地，第一计时装置120包括第一激光器121、第一CCD图像传感器122，第一激光器121、第一CCD图像传感器122设置在第一固定架113处，第一激光器121固定连接在透明管160的外壁的一侧，第一CCD图像传感器122设置于透明管160的外壁的另一侧，第一激光器121与第一CCD图像传感器122的位置相对，由于透明管160的透明性，因此，第一激光器121发出的激光穿过透明管160后的光线能够被第一CCD图像传感器122接收到。同样地，第二计时装置130包括第二激光器131、第二CCD图像传感器132，第二激光器131、第二CCD图像传感器132设置在第二固定架114处，第二激光器131固定连接在透明管160的外壁的一侧，第二CCD图像传感器132设置于透明管160的外壁的另一侧，第二激光器131与第二CCD图像传感器132的位置相对，第二激光器131发出的激光穿过透明管160后的光线能够被第二CCD图像传感器132接收到。第一CCD图像传感器122与第二CCD图像传感器132分别与单片机140相连。

当进行试验时，小球自上而下在重力的作用下在透明管160的液体中向下运动经过第一激光器121以及第二激光器131发出的激光照射区域时，能够使得第一CCD图像传感器122以及第二CCD图像传感器132接收的图像产生阴影，从而记录一个时间，并将时间信号发送给单片机140，单片机140根据两个时间差即可计算出在第一计时装置120以及第二计时装置130之间的位移内小球运动的时间。其中，单片机140的计时精度为0.001s。

进一步地，第一激光器121、第二激光器131均为一字型激光器。使得二者发出的光源为一字型光斑，以实现当光线通过透明管160时，在透明管160内为一个光面，这样不论小球从透明管160内何处下落都能经过激光光面。当小球下落经过激光面时，挡住光源，光斑变暗，此现象被CCD图像传感器检测到，CCD图像传感器将信号传入单片机140，记录时间。

单片机140与显示器150均设置于支架110，单片机140与显示器150线路连接，单片机140将其内部程序处理的结果在显示器150上显示出来，本实施例中，单片机140和显示器150安装在底座112上，便于在显示器150上很好地进行读取黏度系数当然其他实施例中，单片机140与显示器150也可以设置在竖直支撑部111上。

在单片机140内写入两套程序，一套程序为只是测量小球在透明管160内下落的时间，即只在显示器150上显示小球下落的时间；另一套为根据测得的时间在单片机140内自动根据公式计算出液体黏度系数的全自动程序。这两套程序可根据在不同场合的需要及时切换。程序编辑语言为C语言。

参见附图1，温度控制装置200与透明管160连接，对透明管160内的液体进行温度控制，以达到对不同温度下液体黏度系数的测试。具体地，本实施例中，温度控制装置200包括温控仪210、第一连接管220、第二连接管230、套管240。套管240套设于透明管160，套管240的底端固定在底座112上，套管240的内壁与透明管160的外壁之间设置有容水腔，套管240的顶端为封闭结构，从而容水腔也为一个封闭的腔体。本实施例中，套管240为玻璃管，便于观察，且套管240可以和透明管160一体成型。第一连接管220的一端与容水腔的上部连通，第一连接管220的另一端与温控仪210连通，第二连接管230的一端与容水腔的下部连通，第二连接管230的另一端与温控仪210连通。容水腔与第一连接管220、第二连接管230内均充满了水。通过上述的结构设置，使得温控仪210可以对内部的水进行加热或制冷，再使水在第一连接管220、第二连接管230以及容水腔内流动，通过热传递以及热交换对透明管160内的液体进行加热或者制冷。

进一步地，温控仪210包括加热装置、冷却装置、温敏电阻控制器，本实施例中，加热装置与冷却装置均设置在温控仪210的箱体内，且二者分别与温敏电阻控制器连接。通过温敏控制器通过检测水温来控制加热装置以及冷却装置的操作，从而实现对透明管160内的测试液体的温度的控制。

进一步地，本实施例中，加热装置包括水箱、内置水泵、加热电阻，内置水泵、加热电阻均设置于水箱内，内置水泵不断地将水在水箱和透明管160与套管240之间的容水腔内进行循环流动，加热电阻放置于水箱内，起到发出热量对水进行升温的作用，加热电阻与温敏控制器连接，通过温敏控制器对加热电阻进行控制。水箱的外壁上设置有水位显示管211、温度调节按钮212、温度显示屏213、电源按钮214。水位显示管211用于显示水箱内的水位的高低，便于对其进行补水操作。通过温度调节按钮212可以进行温度调节将指令传递给温敏电阻控制器。温度显示屏213可以实时的显示水温，电源按钮214可以对温控仪210的电源连接进行控制。

进一步地，冷却装置包括半导体制冷片，半导体制冷片设置于水箱内且与温敏控制器连接，温敏控制器可以控制半导体制冷片对来降低水温，从而对透明管160中的液态进行快速冷却的作用，从而缩短试验间隔的时间。

当然，其他实施例中，也可以通过其他的加热装置或者冷却装置来对透明管160中的液体进行升温或降温。例如，冷却装置还可以为通过鼓风的方式对其内部的液体进行冷却。

进一步地，透明管160内还设置有用于检测透明管160内的待测液体温度的温度感应元件170，温度感应元件170与单片机140相连。通过温度感应元件170可以准确地直接测量出测试液体的温度，从而使得测量的结果更加准确，试验结果更加真实。

液体黏度系数测试装置101的操作过程：首先，设定一个温度对透明管160内的液体进行升温，启动温度控制装置。其次，待温度升至设定温度后，再启动测试装置的电源。然后将小球从漏斗形塞子161中放入，第一计时装置120、第二计时装置130对小球进行检测，单片机140对时间信号进行处理并进行程序运算，从而将计算结果在显示器150上显示，从而得到液体黏度系数。

液体黏度系数的试验原理：一个在静止的液体中下落的小球受到重力，浮力和黏滞阻力三个力的作用，如果小球的速度v很小，且液体的可以看成在各方向上都是无限广阔的，则从流体力学的基本方程可以导出黏滞阻力的斯托克斯公式：F＝3πηvd，式中d为小球直径。

当小球匀速运动下落时，得到：

πd²(ρ-ρ₀)g/6＝3πηv₀d ①

由于小球在直径D的玻璃管中下落，液体在各个方向无限广阔的条件不满足，所以式子进行修正可得：

其中η为液体黏度系数。

当小球的密度大直径不是太小，而液体的黏度值又较小时，小球在液体中的平衡速度v₀会到达较大的值，奥西思-果尔斯公式反映出了液体运动状态对斯托克斯公式的影响：

F＝3πηvd(1+3Re/16-19Re²/1080+...) ③

式中Re称为雷偌数，Re＝v₀dρ₀/η，其是表征液体运动状态的无量纲参数。

所以对黏度系数进行再次修正后可得：

η₂＝η(1/(3Re/16)) ④

由公式②可求出η，再计算得到Re，然后在代入公式④即可求得待测液体的黏度系数。从公式可以看出要求出液体黏度系数，就得求出小球直径d以及小球在待测液体中匀速下降的速度v。由于知道待测液体的密度ρ，而小球直径d可用游标卡尺测量得到，而测量小球匀速运动时的速度v则要根据v＝S/t间接测出小球在玻璃管中下落的时间t和位移S。

综上所述，通过设置的温度控制装置200对透明管160中的待测液体的温度进行控制控制，使得可以测量出不同温度下的液体的黏度系数，从而使得黏度系数更加准确。进一步通过设置的第一计时装置120、第二计时装置130，分别自动检测小球在固定位置的下落时间，从而得到固定位移内小球运动的时间，其相对于人工计秒的数值误差更小，从而能够得到非常准确地测量值，并且可以直接通过单片机140进行程序运算直接在显示器150上得到最终的黏度系数值，使得其操作更加方便。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和表示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

Claims (10)

1.一种液体黏度系数测试装置，其特征在于，包括温度控制装置、测试装置，所述测试装置包括支架、第一计时装置、第二计时装置、单片机、显示器以及用于盛放待测液体的透明管，所述透明管竖直设置于所述支架，所述第一计时装置设置于所述透明管的上部，所述第二计时装置设置于所述透明管的下部，所述单片机与所述显示器均设置于所述支架，所述第一计时装置、所述第二计时装置分别与所述单片机连接，所述单片机与所述显示器连接，所述温度控制装置与所述透明管连接。

2.根据权利要求1所述的液体黏度系数测试装置，其特征在于，所述温度控制装置包括温控仪、第一连接管、第二连接管、套管，所述套管套设于所述透明管，所述套管的内壁与所述透明管的外壁之间设置有容水腔，所述第一连接管的一端与所述容水腔的上部连通，另一端与所述温控仪连通，所述第二连接管的一端与所述容水腔的下部连通，另一端与所述温控仪连通。

3.根据权利要求2所述的液体黏度系数测试装置，其特征在于，所述透明管设置有用于检测所述透明管内的所述待测液体温度的温度感应元件，所述温度感应元件与所述单片机相连。

4.根据权利要求2所述的液体黏度系数测试装置，其特征在于，所述温控仪包括加热装置、冷却装置、温敏电阻控制器，所述加热装置与所述冷却装置分别与所述温敏电阻控制器连接。

5.根据权利要求4所述的液体黏度系数测试装置，其特征在于，所述加热装置包括水箱、内置水泵、加热电阻，所述内置水泵、所述加热电阻均设置于所述水箱内，所述加热电阻与所述温敏电阻控制器连接。

6.根据权利要求4所述的液体黏度系数测试装置，其特征在于，所述冷却装置包括半导体制冷片，所述半导体制冷片设置于水箱内且与所述温敏电阻控制器连接。

7.根据权利要求1所述的液体黏度系数测试装置，其特征在于，所述支架还包括底座，所述透明管的底端连接于所述底座，所述单片机与所述显示器均设置于所述底座。

8.根据权利要求1所述的液体黏度系数测试装置，其特征在于，所述第一计时装置包括第一激光器、用于接收所述第一激光器发出的激光的第一CCD图像传感器，所述第一激光器设置于所述透明管的外壁的一侧，所述第一CCD图像传感器设置于所述透明管的外壁与所述第一激光器相对的一侧，所述第二计时装置包括第二激光器、用于接收所述第二激光器发出的激光的第二CCD图像传感器，所述第一激光器设置于所述透明管的外壁的一侧，所述第二CCD图像传感器设置于所述透明管的外壁与所述第二激光器相对的一侧，所述第一CCD图像传感器与所述第二CCD图像传感器分别与所述单片机相连。

9.根据权利要求8所述的液体黏度系数测试装置，其特征在于，所述第一激光器、所述第二激光器均为一字型激光器。

10.根据权利要求1所述的液体黏度系数测试装置，其特征在于，所述透明管的顶端还设置有漏斗形塞子，所述漏斗形塞子的底部开设有孔径大于测试所用的小球的直径的通孔。