[实用新型]一种流体剪切力测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及材料测试领域，尤其是高分子材料流变特性测试装置。 

背景技术

在流变特性测试中，材料的流变特性曲线（即剪切应力与剪切速率的关系曲线）是测试的核心目标之一，剪切应力及剪切力是测试的关键物理量。现有的常用毛细管流变仪中，剪切力及剪切应力主要是通过压力传感器测量流体在流道中的压力差、再对其进行数学转换来求得的。在数学换算与公式推导过程中，不可避免引入了一些理论抽象与假设（例如压力传感器测量处流体压力各向同性），导致了一定的剪切应力及剪切力测量误差。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种直接测量流体剪切力的装置，避免在传统毛细管流变仪中求解流体剪切力时的数学转换、避免引入可能与实际不相符的假设，完成流体剪切力的准确测量，从而提升材料流变特性测试的准确性。 

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。 

提供一种剪切力测量装置，适用于流体、尤其适用于高分子熔体或溶液，它包括：中间测量体、前罩、后罩、前罩力传感器、后罩力传感器，其特征在于： 

a） 所述的中间测量体为一方柱形或圆柱形短杆，即中间测量体的横截面是圆形、矩形中的任意一种，所述前罩、前罩力传感器、中间测量体、后罩力传感器、后罩依次拼接形成一个长杆形整体；

b） 前罩和后罩具有与中间测量体相同的横截面外廓形状及尺寸，以遮挡住流向中间测量体前端面和后端面的流体，并且不妨碍中间测量体的侧面与流体的接触；

c） 前罩力传感器安装于前罩内，前罩与中间测量体之间通过前罩力传感器紧固连接，并且前罩与中间测量体之间只通过前罩力传感器连接、不直接接触，使得前罩力传感器测量出前罩与中间测量体之间的相互作用力；

d） 后罩力传感器安装于后罩内，后罩与中间测量体之间通过后罩力传感器紧固连接，并且后罩与中间测量体之间只通过后罩力传感器连接、不直接接触，使得后罩力传感器测量出后罩与中间测量体之间的相互作用力。

利用本实用新型提供的剪切力测量装置进行剪切力测量，可以直接测得中间测量体对其侧面附近流体施加的剪切力大小，剪切力的测量准确可靠。 

附图说明

图1为本实用新型的剪切力测量装置示意图。 

图中：1、中间测量体；2、前罩力传感器；3、后罩力传感器；4、前罩；5、后罩；6、流体。 

具体实施方式

以下结合附图详细描述本实用新型的具体实施方式。 

 一种剪切力测量装置，适用于流体、尤其适用于高分子熔体或溶液，它包括：中间测量体1、前罩4、后罩5、前罩力传感器2、后罩力传感器3，其特征在于： 

a)    所述中间测量体1为一根两端带有小连接结构的方柱形或圆柱形短杆，所述前罩4、前罩力传感器2、中间测量体1、后罩力传感器3、后罩5依次拼接形成一个紧固的长杆形整体；

b)    前罩4和后罩5具有与中间测量体1相同的横截面外廓形状及尺寸，以遮挡住流向中间测量体1前端面和后端面的流体6，并且不妨碍中间测量体1的侧面与流动流体6的接触；

c)    前罩力传感器2安装于前罩4内，前罩4与中间测量体1之间通过前罩力传感器2紧固连接，并且前罩4与中间测量体1之间只通过前罩力传感器2连接、不直接接触，使得前罩力传感器2测量出前罩4与中间测量体1之间的相互作用力；

d)    后罩力传感器3安装于后罩5内，后罩5与中间测量体1之间通过后罩力传感器3紧固连接，并且后罩5与中间测量体1之间只通过后罩力传感器3连接、不直接接触，使得后罩力传感器3测量出后罩5与中间测量体1之间的相互作用力。

使用上述剪切力测量装置进行剪切力测量时： 

1)    首先，将上述长杆形剪切力测量装置固定于流体6流道的中央，并且沿流体6流动方向放置，使得中间测量体1侧面的流体6流动方向与中间测量体1的中心线平行；流动的流体6绕过前罩4流向中间测量体1的侧面、然后紧贴中间测量体1的侧面流过、最后紧贴后罩5的侧面流走；

2)    然后，停止流体6的流动，记录前罩力传感器2与后罩力传感器3在剪切力测量装置周围没有流体6流动时的测量读数，作为基准力值F_frnt0 与F_bk0；

3)    接着，驱动流体6流动，记录前罩力传感器2与后罩力传感器3在流体6流过剪切力测量装置时测量到的力值，作为实时力值F_frnt 与F_bk；