[发明专利]一种基于液滴机械振动的液体粘度测试方法

说明书

本发明涉及一种基于液滴机械振动的液体粘度测试方法，具体包括以下步骤：在多普勒超声仪的超声探头上放置疏水基片，通过微量注射器产生液滴于疏水基片上；通过具有自动回弹功能的振动触发装置使液滴发生振动，然后使振动触发装置回弹，液滴发生自由振动；超声探头采用非聚焦连续波多普勒方法将液滴表面毛细波的自由振动转换为超声波多普勒频移信号并加以放大；计算机信号处理模块对多普勒频移信号采集并处理，得到液滴自由振动特征图；由自由振动特征图拟合得到液滴振幅随时间的衰减速率，进而计算得到液体粘度。用该方法测量液滴粘度响应速度快，适用面广，可靠性强，而且设备便携，性价比高，对试剂的消耗少。

技术领域

本发明属于液体物理化学性质测量技术领域，具体涉及一种基于液滴机械振动的液体粘度测试方法。

背景技术

粘度是液体的一个重要物理特性，是液体受到外力作用时在分子间所呈现的内摩擦力。在很多领域中，粘度是表征产品质量的重要参数之一。粘度的传统测量方法主要是基于力学原理，有毛细管法、落球法以及旋转法等。旋转法的精度虽然高，但是对于某些共混聚合物的测定，由于只能测定动态粘度，不能表征静态黏度，可能会破坏共混状态，而毛细管法对于一些非牛顿流体无法得到准确的粘度值。

奥地利科学家发现声源与观察者之间的相对运动，会使得观察者听到的声音振动频率不同于声源。当声源远离观测者时，声波波长增加，音调变得低沉，但声源接近观测者时，声波的波长减小，音调变高，这种现象被称为多普勒效应，适应于所有类型的波。当本发明所采用的多普勒超声仪，是基于超声多普勒技术，利用超声波穿透能力强，衍射程度小等物理特性，并结合多普勒效应，将液滴自由振动的周期性蕴藏超声多普勒频移信号中。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种基于液滴机械振动的液体粘度测试方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于液滴机械振动的液体粘度测试方法，采用多普勒超声探头将自由液滴的表面毛细波振动转换为多普勒频移信号，经计算机信号处理模块收集并进行数据处理，具体包括以下步骤：

(1)在多普勒超声仪的超声探头上放置疏水基片，通过微量注射器产生液滴于疏水基片上；

(2)通过具有自动回弹功能的振动触发装置使液滴发生振动，振动触发装置回弹后，液滴发生自由振动；

(3)超声探头将液滴的自由振动转换为多普勒频移信号并加以放大；

(4)计算机信号处理模块对多普勒频移信号采集并处理，得到液滴自由振动特征图；

(5)由自由振动特征图拟合得到液滴振幅随时间的衰减速率，进而计算得到液体粘度。

进一步地，所述振动触发装置带有具有自动回弹功能的尖端，设于疏水基片的上部。

进一步地，所述振动触发装置的尖端为聚四氟乙烯材质。

进一步地，所述疏水基片与超声探头之间通过凝胶层耦合。

进一步地，步骤(4)中计算机信号处理模块包括用于数据采集的Audition软件以及用于数据处理的origin软件。

进一步地，所述微量注射器产生液滴的质量为15-20mg。

进一步地，步骤(5)计算液体粘度所依据的公式为：

y＝ce^-αt(1)

其中，ρ为液体在测量温度下的密度，V为液滴的体积，μ为液体的粘度，α为振幅随时间的衰减速率，由自由振动特征图拟合得到。