專利名稱：落球法粘滯系數(shù)測定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種粘度測定儀，具體地說是一種落球法粘滯系數(shù)測定儀。
國內(nèi)外教學(xué)儀器公司的資料，如西安理工大學(xué)生產(chǎn)的ND-2型液體粘滯系數(shù)儀，如德國PHYWE公司產(chǎn)品樣本，其中編號(hào)LEP1.4.04Viscosity measurementswith the falling ball viscometer，這些產(chǎn)品用以下方法實(shí)驗(yàn)，在盛放被測液體的量桶外畫一圈線，靠肉眼觀察鋼球下落到所畫圈線時(shí)按動(dòng)秒表開始計(jì)時(shí)，鋼球下落一定距離到下一所畫圈線時(shí)，按動(dòng)秒表停止計(jì)時(shí)。顯而易見，存在以下三個(gè)問題1)使用秒表人工計(jì)時(shí)，精度低。2)難以判斷小球是否沿著玻璃管中心線下落，而恰恰是實(shí)驗(yàn)誤差的一個(gè)來源。3)落球測量時(shí)間重復(fù)性差。
本實(shí)用新型是一種落球法粘滯系數(shù)測定儀，利用現(xiàn)代半導(dǎo)體激光技術(shù)結(jié)合單片機(jī)計(jì)時(shí)方法測定多種小球的下落時(shí)間，從而測量出液體的粘滯系數(shù)。VM-1測定儀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀、測量數(shù)據(jù)精確、重復(fù)性好。
1.本實(shí)用新型是一種落球法粘滯系數(shù)測定儀，由容器(1)、二個(gè)激光發(fā)射盒(2)和(3)、二個(gè)激光接收盒(5)和(6)、導(dǎo)管(4)、單片機(jī)(7)以及支架(8)所組成，容器(1)通常貯存液體，該容器(1)最好是園筒型的玻璃或石英制成的。推薦使用玻璃量筒。該容器(1)上面置有導(dǎo)管(4)，可使通過導(dǎo)管(4)下落的球形物體(9)的下落點(diǎn)在園筒容器的中心軸線上，所述的球型物體(9)可以是玻璃體、鋼球等，支架(8)上固定有導(dǎo)管(4)、激光發(fā)射盒(2)和(3)、激光接收盒(5)和(6)。激光發(fā)射盒(2)和激光接收盒(5)，激光發(fā)射盒(3)和激光接收盒(6)，組成二對(duì)激光光電門，置于容器上下外側(cè)，與接收信號(hào)的單片機(jī)(7)相連接。
當(dāng)球形物體通過導(dǎo)管定向落入容器的待測液體中，由球形物體遮擋激光接收盒接收激光信號(hào)，激光接收盒的信號(hào)經(jīng)過單片機(jī)數(shù)據(jù)處理，從而精確測得球形物體的下落速度，通過由下面實(shí)驗(yàn)原理推導(dǎo)的公式獲得液體的粘度系數(shù)半徑為r的小球，在無限寬廣的液體中以速度v下落，并在無渦旋產(chǎn)生時(shí)小球所受的粘滯阻力為F＝6πηrv，其中η為液體的粘滯系數(shù)。當(dāng)質(zhì)量為m半徑為r的小球在密度為ρ的液體中下落時(shí)，作用在小球上的力有三個(gè)重力mg方mg=43πr3ρg+6πηrv]]>向向下，g為重力加速度；液體的浮力(4/3)πr3ρg方向向上；液體的粘滯阻力6πηrv方向向上。這三個(gè)力作用在同一直線上。小球剛開始下落時(shí)，速度較小，粘滯阻力較小，因此小球作加速下落，隨著小球速度的增加，阻力逐漸增大，當(dāng)速度達(dá)到一定值，阻力與浮力之和等于重力，小球則勻速下落即所以η=m-43πr3ρ6πrvg]]>①①式中的速度v稱為收尾速度，本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是v的測定。①式只有在無限寬廣的液體中才適合，但在實(shí)驗(yàn)室里無法滿足這一條件，為此將實(shí)際測得的速度v0做如下修正v=v0(1+2.4rR)(1+3.3rH)----(2)]]>②式中R為盛液體圓筒的半徑，H為圓筒中液體的深度，將②式代入①式即求出η。
①式與②式必須滿足小球沿盛液圓筒中心軸線下落，如果小球偏離中心軸線下落會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。
本實(shí)用新型中激光發(fā)射器發(fā)射的激光以可見激光紅色為好。
本實(shí)用新型的測定儀主要具有以下新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性1.激光光電門用可見激光和光敏傳感器組成激光光電門來檢測小球經(jīng)過特定的位置，作為單片機(jī)計(jì)時(shí)開始或停止計(jì)時(shí)的信號(hào)。2.直線性和垂直性檢驗(yàn)用兩束(或多束)可見激光和光敏傳感器形成空間平面相交線，通過相交線的激光光電門檢驗(yàn)小球下落路徑的直線性，由激光直射重錘線檢測小球下落路徑的垂直性。3.落球定位方法由插入液體的專用導(dǎo)管確定小球的下落位置。具有以上特點(diǎn)的落球法粘滯系數(shù)測定儀能科學(xué)地反映了研究對(duì)象的物理特性。
采用本實(shí)用新型的測定儀，不僅方法更科學(xué)、計(jì)時(shí)手段更先進(jìn)和快捷，而且準(zhǔn)確度高?？蓮V泛應(yīng)用于科研、教學(xué)和生產(chǎn)中。


附圖1是本實(shí)用新型的一種落球法粘滯系數(shù)測定儀；附圖2是本實(shí)用新型的一種落球法粘滯系數(shù)測定儀中容器；2、3激光發(fā)射盒；5、6激光接收盒位置的俯視圖。
附圖中1-容器；2和3-激光發(fā)射盒；4-導(dǎo)管；5和6-激光接收盒；7-單片機(jī)；8-支架。
最佳實(shí)施例用下列實(shí)施例來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型，但本實(shí)用新型并不局限于下述實(shí)施例由附圖1和附圖2可知，由玻璃量筒構(gòu)成的容器(1)貯存液體，該容器(1)上面置有導(dǎo)管(4)，該導(dǎo)管(4)可使通過導(dǎo)管(4)下落的鋼球(9)以一定距離勻速垂直下降，所述的容器(1)和導(dǎo)管(4)固定在支架(8)上，支架(8)上固定有導(dǎo)管(4)、激光發(fā)射盒(2)和(3)、激光接收盒(5)和(6)。激光發(fā)射盒(2)和激光接收盒(5)，激光發(fā)射盒(3)和激光接收盒(6)，組成二對(duì)激光光電門，置于容器上下外側(cè)，用于檢測小球經(jīng)過特定的位置。重錘線調(diào)整激光發(fā)射盒(2)和(5)以及激光接收盒(3)和(6)后，在導(dǎo)管(4)中放入鋼球(9)，由于液體粘滯力的作用，鋼球(9)下落一定距離后勻速下落，在勻速下落期間，首先遮擋激光接收盒(5)中光敏傳感器接收由激光發(fā)射盒(2)發(fā)射的激光束，激光接收盒(5)啟動(dòng)單片機(jī)(7)計(jì)時(shí)開始，當(dāng)鋼球下落一定距離，鋼球(9)遮擋激光接收盒(6)中光敏傳感器接收由激光發(fā)射盒(3)發(fā)射的激光束，激光接收盒(6)啟動(dòng)單片機(jī)(7)計(jì)時(shí)結(jié)束。單片機(jī)(7)記錄鋼球通過該距離所用的時(shí)間，計(jì)算鋼球的勻速下落速度，即上述①式中稱為收尾速度v，由上述公式②和①計(jì)算出液體的粘滯系數(shù)。所述的單片機(jī)上可以有控制開關(guān)、顯示板等，由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以從單片機(jī)上直接獲得所需的粘滯系數(shù)。
權(quán)利要求1.一種落球法粘滯系數(shù)測定儀，包括貯存液體的容器(1)、球形物體(9)和支架(8)在內(nèi)，其特征是有四個(gè)激光發(fā)射、接收盒(2)、(3)、(5)和(6)、以及單片機(jī)(7)所組成，該容器(1)上面置有引導(dǎo)管(4)，使下落的球形物體(9)在容器(1)中心下落；支架(8)上安裝有引導(dǎo)管(4)、激光發(fā)射盒(2)和(3)、激光接收盒(5)和(6)。激光發(fā)射盒(2)和激光接收盒(5)，激光發(fā)射盒(3)和激光接收盒(6)，組成二對(duì)激光光電門，置于容器上下外側(cè)，與接收信號(hào)的單片機(jī)(7)相連接。
2.如權(quán)利要求所述的一種落球法粘滯系數(shù)測定儀，其特征是所述的激光發(fā)射盒(2)和(3)是發(fā)射紅色的可見激光光束。
3.如權(quán)利要求所述的一種落球法粘滯系數(shù)測定儀，其特征是所述的二組或二組以上的激光束在空間上是相互交叉，交叉點(diǎn)連線呈垂直線，并重合球形物體的下落路徑。
4.如權(quán)利要求所述的一種落球法粘滯系數(shù)測定儀，其特征是用引導(dǎo)管(4)定位球形物體的下落位置。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種落球法粘滯系數(shù)測定儀。貯存液體容器(1)上面置有導(dǎo)管(4)，該導(dǎo)管(4)可使通過導(dǎo)管(4)下落的鋼球(9)以一定距離勻速垂直下降，支架(8)上固定有導(dǎo)管(4)、激光發(fā)射盒(2)和(3)、激光接收盒(5)和(6)。激光發(fā)射盒(2)和激光接收盒(5)，激光發(fā)射盒(3)和激光接收盒(6)，組成二對(duì)激光光電門，置于容器上下外側(cè)，激光發(fā)射盒是由發(fā)射激光束的激光發(fā)射器和接受激光束的光敏傳感器構(gòu)成激光光電門，通過激光信號(hào)從單片機(jī)上獲得液體的粘滯系數(shù)。采用本實(shí)用新型的測定儀，不僅方法科學(xué)、計(jì)時(shí)手段先進(jìn)和快捷，而且準(zhǔn)確度高?？蓮V泛應(yīng)用于科研、教學(xué)和生產(chǎn)中。
文檔編號(hào)G01N11/10GK2529243SQ0221578
公開日2003年1月1日 申請日期2002年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月19日
發(fā)明者孫玉龍 申請人:上海上大電子設(shè)備有限公司