智能应变在线粘度传感器的设计

摘 要：设计了一种基于单片机的智能应变在线粘度传感器，给出了感测元件的外形构造。硬件电路中采用低功耗单片机AT89C55WD作为微处理器，通过软件编程实现了在线测量粘度信号的连续输出。试验验证了该传感器能够很好地获取有效粘度信号，确保了粘度测量的实时性和精度。关键字：粘度传感器 在线粘度测量 单片机0 引言　　粘度的测定在工业生产和科学研究中有着广泛的应用，诸如：用于流体输送系统的设计，化工机械的设计，高分子化学工业中的检验原料、半成品、成品的质量和控制工艺，高分子化合物的科学研究、制药、印染、石油开采等。随着对产品品质控制要求的提高，传统的实验室测量或滞后的检验已不能满足要求，在线测量的应用和需求日益广泛。本文基于对流体特性的分析，自行设计了粘度传感器，通过硬件电路设计和软件编程，实现粘度测量信号的采集与处理，保证了粘度测量的实时陛和测量精度。1 粘度传感器的工作原理与设计1.1 测量原理　　由流体力学理论可知，当介质在管道中流动时，在管道中心迎流方向安装一只阻流元件（保证阻流元件和管道同轴心），介质流过时，必然对阻流元件产生一个力的作用，这个力可概括为由两部分组成：流体动压力和粘滞摩擦力。流量较大时，流体动压力起主导作用，它与流体流速的平方、流体密度及阻流元件的迎流面的面积成正比[1]。当流速与流量变小时，流体的动能随之减小，流体对阻流元件的动压力也相应减小，这时阻流元件所受的力主要来自于流体与阻流元件之间的粘性摩擦，即粘滞摩擦力（包括内壁面摩擦和外壁面摩擦）。只要流体不停流动，流速就不可能为零，故此流体对阻流元件的惯性冲击力也就不可能减小到零，但是，通过对阻流元件的自行设计，可以减小动压力，增大粘滞摩擦力，结果就是增大流体与阻流元件的接触侧表面积，减小引起动压力的迎流面积。基于上述分析，设计了管状的粘度传感器，如图1所示，由于管壁较薄，从而减小了流体对阻流元件的惯性冲击。对于管型的阻流部件，流体经过时，对其内外壁面都产生粘滞摩擦作用，由力学理论分析可知，当内壁面摩擦力和外壁面摩擦力相等时，管体所受粘滞摩擦力达到最大值。 详情请单击：智能应变在线粘度传感器的设计