便攜式晶振粘度計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種粘度計(jì)，特別是一種利用晶振原理測量液體粘度的便攜式粘度計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]粘度是某種液體一項(xiàng)十分重要物理性質(zhì)和技術(shù)指標(biāo)，粘度的測量被廣泛應(yīng)用于石油、化工、紡織、國防、醫(yī)學(xué)、涂料、食品和制藥等工業(yè)部門。但現(xiàn)如今，國內(nèi)粘度測量技術(shù)設(shè)備不夠先進(jìn)，其粘度的測量多采毛細(xì)管法、旋轉(zhuǎn)法、落球法等傳統(tǒng)方法，存在著測試時(shí)間長(一般大于10分鐘)、清洗困難、不便攜帶等缺點(diǎn)。常用的儀器有毛細(xì)管粘度計(jì)、落體粘度計(jì)、旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)等，其中毛細(xì)管粘度計(jì)，需連帶恒溫設(shè)備，且容易被堵塞清洗困難；旋轉(zhuǎn)法需要的樣品量較大(>300mL);落體粘度計(jì)對測量液體的透明度要求較高，計(jì)時(shí)環(huán)節(jié)受人主觀影響大等，且大都難以與計(jì)算機(jī)相連，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測量與監(jiān)控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的為針對當(dāng)前技術(shù)的不足，提供一種便攜式晶振粘度計(jì)。該粘度計(jì)利用含有壓電效應(yīng)石英晶體，通過液體粘度不同，對其振動(dòng)的頻率影響測量電路獲得不同的電信號，再經(jīng)一定的線性轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了非電量與電量的轉(zhuǎn)換，得到對應(yīng)的粘度值。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0005]一種便攜式晶振粘度計(jì)，包括晶體探頭和控制盒；
[0006]其中，晶體探頭的組成包括筒體和探頭；探頭的組成包括墊片、測量石英晶片和探頭主體；探頭主體的突出部分與筒體螺紋連接，測量石英晶片粘結(jié)嵌在探頭主體另一端的凹槽內(nèi)，探頭主體的凹槽外側(cè)粘接有墊片；測量石英晶片直徑邊緣的相對方向引出兩根電極導(dǎo)線，兩根電極導(dǎo)線通過探頭主體中的兩個(gè)通孔進(jìn)入筒體，繼而分別與控制盒內(nèi)的高頻放大電路、多路選擇器相連；
[0007]所述的控制盒的組成包括:12V電源、DDS信號發(fā)生器、高頻放大電路、參考晶片、多路選擇器、5V電源、A/D轉(zhuǎn)換芯片、MCU處理芯片、液晶顯示屏和鍵盤；其連接關(guān)系為:12V電源和DDS信號發(fā)生器相連，DDS信號發(fā)生器和高頻放大電路相連，高頻放大電路分別和參考晶片、測量晶片相連，參考晶片、測量晶片發(fā)別與多路選擇器相連，多路選擇器與A/D轉(zhuǎn)換芯片相連，A/D轉(zhuǎn)換芯片與MCU處理芯片相連，同時(shí)，MCU處理芯片分別與鍵盤、液晶顯示屏和液晶顯示屏相連；5V電源分別與高頻放大電路和MCU處理芯片相連。
[0008]所述的DDS信號發(fā)生器為AD9850模塊DDS信號發(fā)生器；
[0009]所述的高頻放大電路為高頻放大器900Mhz運(yùn)放模塊；
[0010]所述的多路選擇器為8通道74HC4051D 74HC4051 SOP3.9模擬多路選擇器；
[0011]所述的A/D轉(zhuǎn)換芯片為12位ADS7841E SSOP-16精密AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器；
[0012]所述的MCU處理芯片為STM32F103RCT6芯片；
[0013]所述的液晶顯示屏為2.8寸觸摸屏；
[0014]測量晶片和參考晶片均為水晶振動(dòng)子感應(yīng)片光學(xué)鍍膜6MHZ銀電極晶振片SC6AD14石英監(jiān)控片。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果為:本實(shí)用新型便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測量控制；時(shí)間穩(wěn)定好，便于實(shí)時(shí)監(jiān)控；粘度計(jì)的體積較小(1cmX 15cmX4cm)，便于攜帶；探頭晶片部分可以更換，成本低；操作簡便，測量時(shí)間短(用時(shí)〈3分鐘)。
【附圖說明】
[0016]圖1示意性說明了本實(shí)用新型晶體探頭的結(jié)構(gòu)；
[0017]其中，I —墊片、2 —測量石英晶片、3 —探頭主體、4 —探頭、5 —筒體；
[0018]圖2示意性說明了本實(shí)用新型粘度傳感器的電路組成圖；
[0019]其中，6 — 12V電源，7 — DDS信號發(fā)生器，8 —高頻放大電路，9 一參考晶片，2 —測量晶片，10 一多路選擇器，11 一 5V電源，12 — A/D轉(zhuǎn)換芯片，13 一 MCU處理芯片，14 一液晶顯不屏，15 一鍵盤。
[0020]圖3為本實(shí)用新型測得的粘度數(shù)據(jù)與兩晶片晶振壓差擬合圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。
[0022]本實(shí)用新型之便攜式晶振粘度計(jì)，包括晶體探頭和控制盒；
[0023]其中，晶體探頭的圓柱形，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，其組成包括筒體(5)和探頭(4)兩部分；探頭(4)的組成包括墊片(I)、測量石英晶片(2)和探頭主體(3)。探頭主體(3)的一端凸出，另一端凹入；其中，探頭主體(3)的突出部分與筒體5螺紋連接，測量石英晶片
(2)粘結(jié)嵌在探頭主體(3)另一端的凹槽內(nèi)，探頭主體3的凹槽外側(cè)粘接有墊片(1)，墊片I將對測量晶片固定。測量石英晶片⑵直徑方向的邊緣引出相對方向的兩個(gè)電極導(dǎo)線通過探頭主體(3)中的兩個(gè)通孔進(jìn)入筒體(5)，繼而分別與高頻放大電路(8)、多路選擇器(10)相連。墊片(I)和探頭主體(3)材質(zhì)均為PVC塑料。
[0024]所述的控制盒外殼(1cmX 15cmX4cm)材質(zhì)為PVC塑料，其組成有:12V電源(6)，DDS信號發(fā)生器(7)，高頻放大電路(8)，參考晶片(9)，多路選擇器(10), 5V電源(11)，A/D轉(zhuǎn)換芯片(12)，MCU處理芯片(13)，液晶顯示屏(14)，鍵盤(15);以上各部分均固定在控制盒內(nèi)。其連接關(guān)系(見圖2)為:12V電源(6)和DDS信號發(fā)生器(7)相連，DDS信號發(fā)生器
(7)和高頻放大電路(8)相連，高頻放大電路(8)分別和參考晶片(9)、測量晶片(2)相連，參考晶片(9)、測量晶片(2)發(fā)別與多路選擇器(10)相連，多路選擇器(10)與A/D轉(zhuǎn)換芯片(12)相連，A/D轉(zhuǎn)換芯片(12)與MCU處理芯片(13)相連，同時(shí)，MCU處理芯片(13)分別與鍵盤(15)和液晶顯示屏(14)相連。晶體探頭在不使用時(shí)也放在其內(nèi)。5V電源(11)分別與高頻放大電路⑶和MCU處理芯片(13)相連，提供電能。
[0025]所述的DDS信號發(fā)生器(7)為AD9850模塊DDS信號發(fā)生器(納米電子)；
[0026]所述的高頻放大電路(8)為高頻放大器900Mhz運(yùn)放模塊(納米電子)；
[0027]所述的多路選擇器(10)為8通道74HC4051D 74HC4051 SOP3.9模擬多路選擇器(盛興隆數(shù)碼專營店)；
[0028]所述的A/D轉(zhuǎn)換芯片(12)為12位ADS7841E SSOP-16精密AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器(盛興隆數(shù)碼專營店)；
[0029]所述的MCU處理芯片(13)為STM32F103RCT6芯片(32位微控制器CORTEXM3256K閃存)(優(yōu)信電子)；
[0030]所述的液晶顯示屏(14)為2.8寸觸摸屏(博嵌科技)；
[0031]測量晶片⑵、參考晶片(9)相同，均為水晶振動(dòng)子感應(yīng)片光學(xué)鍍膜6MHZ銀電極晶振片SC6AD14石英監(jiān)控片。
[0032]在實(shí)際測量中，將晶體探頭的探頭⑷浸入待測液，由于液體粘度產(chǎn)生阻礙測量石英晶片(2)的振動(dòng)壓電效應(yīng)，相比參考晶片(9)的振動(dòng)頻率會(huì)產(chǎn)生變化，采集測量石英晶片(2)與參考晶片(9)上的壓降差，在控制盒里會(huì)進(jìn)行信號處理，包括信號的輸入、放大以及轉(zhuǎn)換:高頻放大電路(8)將DDS信號發(fā)生器(7)輸出的正弦高頻信號進(jìn)行放大處理，多路選擇器(10)對不同的模擬信號進(jìn)行通道選擇并將采集到的模擬信號通過A/D轉(zhuǎn)換芯片
(12)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后MCU處理芯片(13)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，并將數(shù)字信號再次轉(zhuǎn)化為模擬信號，輸出到液晶顯示屏(14)，最終通過液晶顯示屏(14)顯示；其中由鍵盤(15)控制實(shí)現(xiàn)的連續(xù)掃描及單步掃描，在外面對交流輸入電壓和直流輸出電壓經(jīng)MCU處理芯片
(7)進(jìn)行控制和記錄，對應(yīng)已經(jīng)找出的頻率和壓差關(guān)系進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，得到的粘度結(jié)果通過液晶顯示屏顯示即完成測量，用時(shí)〈3分鐘。
[0033]圖3為本實(shí)用新型測得的粘度數(shù)據(jù)與兩晶片晶振壓差擬合圖，其中，縱軸為測量濃度(單位:mg/L)，橫軸為壓降差(無單位)；直線為粘度與壓差的擬合曲線，“ + ”為實(shí)際測量過程中的數(shù)據(jù)點(diǎn)(用烏式粘度計(jì)測得的粘度)，從圖中可以看出，試驗(yàn)點(diǎn)均勻分布在擬合曲線兩側(cè)，表明兩晶片之間壓降之差與粘度能實(shí)現(xiàn)較好的擬合，得到待測液的粘度(測試條件為30°C，測試溶液為不同濃度的羥乙基纖維素溶液)。實(shí)驗(yàn)表明隨著液體粘度的增加，晶振片上的壓降差逐漸增大，說明粘度和壓降差是有相關(guān)性的。
[0034]本實(shí)用新型未盡事宜為公知技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種便攜式晶振粘度計(jì)，其特征為該粘度計(jì)包括晶體探頭和控制盒； 其中，晶體探頭的組成包括筒體和探頭；探頭的組成包括墊片、測量石英晶片和探頭主體；探頭主體的突出部分與筒體螺紋連接，測量石英晶片粘結(jié)嵌在探頭主體另一端的凹槽內(nèi)，探頭主體的凹槽外側(cè)粘接有墊片；測量石英晶片直徑邊緣的相對方向引出兩根電極導(dǎo)線，兩根電極導(dǎo)線通過探頭主體中的兩個(gè)通孔進(jìn)入筒體，繼而分別與控制盒內(nèi)的高頻放大電路、多路選擇器相連； 所述的控制盒的組成包括:12V電源、DDS信號發(fā)生器、高頻放大電路、參考晶片、多路選擇器、5V電源、A/D轉(zhuǎn)換芯片、MCU處理芯片、液晶顯示屏和鍵盤；其連接關(guān)系為:12V電源和DDS信號發(fā)生器相連，DDS信號發(fā)生器和高頻放大電路相連，高頻放大電路分別和參考晶片、測量晶片相連，參考晶片、測量晶片發(fā)別與多路選擇器相連，多路選擇器與A/D轉(zhuǎn)換芯片相連，A/D轉(zhuǎn)換芯片與MCU處理芯片相連，同時(shí)，MCU處理芯片分別與鍵盤和液晶顯示屏相連；5V電源分別與高頻放大電路和MCU處理芯片相連。
2.如權(quán)利要求1所述的攜式晶振粘度計(jì)，其特征為所述的DDS信號發(fā)生器為AD9850模塊DDS信號發(fā)生器； 所述的高頻放大電路為高頻放大器900Mhz運(yùn)放模塊； 所述的多路選擇器為8通道74HC4051D 74HC4051 S0P3.9模擬多路選擇器； 所述的A/D轉(zhuǎn)換芯片為12位ADS7841E SS0P-16精密AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 所述的MCU處理芯片為STM32F103RCT6芯片； 所述的液晶顯示屏為2.8寸觸摸屏； 測量晶片和參考晶片均為水晶振動(dòng)子感應(yīng)片光學(xué)鍍膜6MHZ銀電極晶振片SC6AD14石英監(jiān)控片。
【專利摘要】本實(shí)用新型為一種便攜式晶振粘度計(jì)，該粘度計(jì)包括晶體探頭和控制盒；其中，晶體探頭的組成包括筒體和探頭；探頭的組成包括墊片、測量石英晶片和探頭主體；所述的控制盒的組成包括：12V電源、DDS信號發(fā)生器、高頻放大電路、參考晶片、多路選擇器、5V電源、A/D轉(zhuǎn)換芯片、MCU處理芯片、液晶顯示屏和鍵盤；其連接關(guān)系為：12V電源和DDS信號發(fā)生器相連、高頻放大電路依次相連，高頻放大電路分別和參考晶片、測量晶片相連，參考晶片、測量晶片發(fā)別與多路選擇器相連，多路選擇器與A/D轉(zhuǎn)換芯片、MCU處理芯片依次相連。本實(shí)用新型時(shí)間穩(wěn)定好，便于實(shí)時(shí)監(jiān)控，成本低；操作簡便。
【IPC分類】G01N11-00
【公開號】CN204359640
【申請?zhí)枴緾N201520056461
【發(fā)明人】章昱昭, 曹軍旗, 白天睿, 李敏, 陳海永
【申請人】河北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年1月27日