智能應變在線粘度傳感器的設計
時間:2009-03-26 13:48:35來源:ronggang
導語:?計了一種基于單片機的智能應變在線粘度傳感器,給出了感測元件的外形構造。硬件電路中采用低功耗單片機AT89C55WD作為微處理器,通過軟件編程實現了在線測量粘度信號的連續(xù)輸出
摘 要:設計了一種基于單片機的智能應變在線粘度傳感器,給出了感測元件的外形構造。硬件電路中采用低功耗單片機AT89C55WD作為微處理器,通過軟件編程實現了在線測量粘度信號的連續(xù)輸出。試驗驗證了該傳感器能夠很好地獲取有效粘度信號,確保了粘度測量的實時性和精度。
關鍵字:粘度傳感器 在線粘度測量 單片機
0 引言
粘度的測定在工業(yè)生產和科學研究中有著廣泛的應用,諸如:用于流體輸送系統的設計,化工機械的設計,高分子化學工業(yè)中的檢驗原料、半成品、成品的質量和控制工藝,高分子化合物的科學研究、制藥、印染、石油開采等。隨著對產品品質控制要求的提高,傳統的實驗室測量或滯后的檢驗已不能滿足要求,在線測量的應用和需求日益廣泛。本文基于對流體特性的分析,自行設計了粘度傳感器,通過硬件電路設計和軟件編程,實現粘度測量信號的采集與處理,保證了粘度測量的實時陛和測量精度。
1 粘度傳感器的工作原理與設計
1.1 測量原理
由流體力學理論可知,當介質在管道中流動時,在管道中心迎流方向安裝一只阻流元件(保證阻流元件和管道同軸心),介質流過時,必然對阻流元件產生一個力的作用,這個力可概括為由兩部分組成:流體動壓力和粘滯摩擦力。流量較大時,流體動壓力起主導作用,它與流體流速的平方、流體密度及阻流元件的迎流面的面積成正比[1]。當流速與流量變小時,流體的動能隨之減小,流體對阻流元件的動壓力也相應減小,這時阻流元件所受的力主要來自于流體與阻流元件之間的粘性摩擦,即粘滯摩擦力(包括內壁面摩擦和外壁面摩擦)。只要流體不停流動,流速就不可能為零,故此流體對阻流元件的慣性沖擊力也就不可能減小到零,但是,通過對阻流元件的自行設計,可以減小動壓力,增大粘滯摩擦力,結果就是增大流體與阻流元件的接觸側表面積,減小引起動壓力的迎流面積?;谏鲜龇治觯O計了管狀的粘度傳感器,如圖1所示,由于管壁較薄,從而減小了流體對阻流元件的慣性沖擊。對于管型的阻流部件,流體經過時,對其內外壁面都產生粘滯摩擦作用,由力學理論分析可知,當內壁面摩擦力和外壁面摩擦力相等時,管體所受粘滯摩擦力達到最大值。
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