超声波式固体粘度测量方法

　　1引言

　　粘度是流体的一个重要物理特性，是液体受到外力作用流动时在流体分子间所呈现的内摩擦力。在工业生产的很多领域中，粘度是表征产品质量的重要参数之一。枯度侧t的传统方法主要有毛细管法。毛细管粘度测量方法的原理基于Hagen一Poiseullle定律:当流体以一定流量流经毛细管时，在毛细管两端产生的压力差△p与流体的动力粘度，成正比，即

　　毛细管枯度计是目前最有效的粘度计。但它的缺点也是明显的:

　　a)温度是影响毛细管粘度计测量的一个非常重要的参数，温度的变化会影响到粘度测量的精度，温度测量故障常导致毛细管受压过高而损坏。

　　b)需要频繁而精心地维护。既干扰生产，又加大了运行成本。

　　c)介质附着在毛细管上，影响粘度计正常测量。上述原因导致化工生产中的在线粘度计形同虚设。

　　d)价格太高。

　　使得化工生产中一般中小企业不采用在线粘度计。毛细管粘度计的这些重大缺陷，严重制约着它的应用，也严重影响了产品质t的稳定提高。探索新的粘度测量原理，从根本上创新粘度测t手段，毫无疑问有着重大的意义和广阔的应用前景。

　　化工产品处于高温熔融状态下材料力学实验表明:液体绝热压缩比与粘度存在某种关系;声学实验表明:液体绝热压缩比与声速存在某种关系。结论:液体绝热压缩比作为粘度和声速的桥梁，使声速与粘度之间有了一定的关联。粘度本是流体的物理特性，但许多产品又常以固体的形态出售。采用常规的方法必需先把样品加热熔化成液体形态，然后在恒温的条件下才可以用常规的检测方法来进行测量。因此对这些产品进行测试时，不仅使得测试系统比较复杂，而且使得测试时间比较长。所以，探索粘度与固体物质的力学量和声学量的关系，研究直接对固体进行测试，而得到其液态时的粘度测量方法既可简化粘度测量过程，又可实现固体物质的在线粘度测量，这方面的工作国内国外尚未见报道。

　　2测量原理

　　化工产品处于固体状态下材料力学实验表明:弹性模量与粘度具有如下关系

　　声学实验表明:弹性模童E与声速c存在如下关系

　　结论:弹性模量作为粘度和声速的桥梁，使声速与粘度之间有了一定的关联

　　基于上述原理，设计了超声波固体粘度计。

　　3系统结构和工作过程

　　超声波固体粘度测试仪由超声波发生器、超声波接收器、单片机智能控制系统三部分构成，见图1。超声波发射器部分可在夹台的滑槽中滑动，发射器与接收器2之间可夹住待测试样。发射器发出的超声波可分为两部分，在待测试样中传播的部分为boZ，在空气中传播的部分为bol。