基于旋转法的多功能液体粘度自动检测装置的研究

摘要

液体粘度测量装置在石油、化工和食品等行业具有广泛的用途，现有的液体粘度测量方法和测量装置存在着各种缺陷和不足。
　　 本文对国内外现有的液体粘度测量方法和测量装置进行了概括和总结，并对传统测量方法中的旋转法测量进行了深入研究，最终提出了一种基于旋转法的液体粘度测量新方法。该方法通过对流体粘度定义式作适当简化，最终将对粘性力矩的测量转变为对电机减速时间的测量。基于这种方法研制了一个多功能的液体粘度测量装置。该装置具有测量液体粘度、液体温度和pH值的功能，由粘度检测机构、温度传感器及其信号调理电路、pH值传感器及其信号调理电路和DSP测控系统等组成。DSP测控系统使用32位高性能处理器DSP作为运算和控制核心，完成对电机转速的检测与控制，对电机减速时间的测量以及对温度传感器和pH值传感器输出信号的检测。电机减速时间的测量直接使用DSP内部的通用定时器，这在实际测量时可以省去一个力矩传感器，简化粘度检测机构的设计。在整个装置测控过程中使用了可以提高控制稳定性和测量准确性的方法，即用于电机转速调节的模糊参数自整定PI控制算法、用于转速测量的M/T算法、用于模/数变换的校准方法。
　　 本文利用Matlab/Simulink平台搭建了系统的仿真模型并进行了仿真实验，研制了系统实验样机并对不同百分比浓度的蔗糖水溶液进行了粘度测量实验，通过对测量值与实际值的比较得出，使用该方法进行粘度测量的稳定性良好，验证了该方法的可行性。为进一步提高测量精度，将测量值经过适当修正后，其相对误差不大于百分之五。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 课题研究的目的及意义

1.3 粘度测量技术国内外现状

1.3.1 细管式粘度计

1.3.2 旋转式粘度计

1.3.3 落体式粘度计

1.3.4 振动式粘度计

1.4 粘度检测技术的发展趋势

1.5 基于旋转法的粘度检测技术研究

1.6 本论文的主要工作

第2章 液体参数检测的基本原理

2.1 粘度测量原理

2.2 温度测量原理

2.3 pH值测量原理

第3章 多功能液体粘度测控系统的设计

3.1 系统的总体架构

3.2 系统的硬件设计

3.2.1 粘度计的结构设计

3.2.2 DSP主控电路

3.2.3 液体粘度测量电路

3.2.4 液体温度测量电路

3.2.5 液体pH值测量电路

3.2.6 A/D校准电路

3.2.7 液晶显示电路

3.3 系统的软件设计

3.3.1 粘度测量的软件实现

3.3.2 温度和pH值测量的软件实现

3.3.3 液晶显示的软件实现

3.4 本章小结

第4章 仿真及实验数据

4.1 粘度测量仿真

4.2 系统调试

4.3 数据处理及分析

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

附录A 系统主函数

附录B 蔗糖水溶液粘度计算值和真值对照表

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录