新型高精度粘度仪的检测及单片机的控制

　　1前言

　　粘度仪是测量液体的粘性阻力和绝对粘度的仪器仪表，广泛应用于化工、石油、食品、医药、轻工业等行业，用来测量油脂、油漆、食品、药物、胶粘剂、化妆品等各种液体的粘度，是国家计量产品。

　　以前，老式粘度仪由于所用伺服电机的调速范围较小，再加上硬软件等控制方式较落后，使测量范围小，测量精度不高。近年来由上海大学和上海天平仪器厂联合研制的新型智能型数字粘度仪克服了以上两个局限，使测量范围从原来的1oomPas一1‘IJmpas扩大到现在的10mpas一Zx106mPas，提高200倍。精度从原来的测量误差士5%F.S提高到现在的士2%F.S。本文将该仪器的检测原理、单片机工作方式及智能型控制的实现介绍如下。

　　2粘度仪检测原理

　　SNB一1、SNB一2型粘度仪检测原理如图1所示，步进电机在步进驱动毅的控制下，以稳定的转速带动上轴与上圆盘旋转，上轴的下部是游丝。游丝的一头连着上轴，另一头连着下圆盘及测量转子，而步进电机通过游丝也带动下圆盘和测量转子旋转。

　　如果测量转子未受到液体的阻力，上下两圆盘同角度同步旋转，则保持仪器在‘粘度零位”位置。当测量转子浸在液体中，旋转时受到液体的粘滞阻力，游丝被压缩，则游丝产生相反的扭矩与粘滞阻力抗衡，最后达到平衡。此时上下两圆盘虽然也同步旋转，但下圆盘已被滞后一个角度，称为偏转角度a。当粘滞阻力越大，即液体的粘度越高，则游丝被压缩得越厉害，偏转角a就越大。根据滞后角的大小，可推算出相关的液体粘度。

　　由于游丝是个弹性形变元件，在规定力的范围内，它会恢复初始状态，当超过额定外力的范围将不能完全恢复初始状态。因此必须用挡柱把偏转角限制在600的范围内，使游丝完全工作在正常状态。这样就有一个测量范围的问题，当粘滞阻力过大，使偏转角超出测量范围，则检测为非线性饱和输出。

　　我们注意到:转子在液体中旋转受的力，除了与液体的粘度n有关，还与转子的转速n、转子与液体的接触面积S以及存放液体的容器的容量V有关。这里假设容器足够大，其影响忽略不计。当转速n上升，则粘滞阻力也上升，当接触面积S增大，粘滞阻力也上升，反之亦然。故有:

　　式(l)表明，粘滞阻力F是粘度”、转子转速n、转子表面积S的函数。因此，若要使游丝所承受的粘滞阻力F控制在允许的范围之内，同时又要扩大仪器测量各种液体粘度，的范围，则分别改变s、n可以达到目的。

　　传统上一般根据起转子接触面的不同，分别备有l#一4#四种转子。l#的接触面积S最大，姗最小，根据液体不同的粘度，采用不同的转子。但是液体的粘度差异最大可达IJ以上，单靠转子S的变化是不能胜任的。真正要扩大测量范围，还必须靠转子转速n的大范围变化。