[发明专利]一种光阻式液体粘度测量装置

说明书

本发明提供一种光阻式液体粘度测量装置，包括：芯片基体、嵌在芯片基体中的检测芯片、与检测芯片连接的激励单元、与激励单元电性连接的信号采集单元和计算单元；激励单元输出稳定直流电激励检测芯片；当待检液体中标准球形颗粒经过检测芯片时，产生电压信号，电压信号由信号采集单元采集并输送至计算单元，计算单元计算待测液体的粘度数据。其中，检测芯片包括多个光阻传感单元；每个光阻传感单元均包括垂直对置在微通道两侧的光发射器和光接收器。本发明利用光阻效应原理，检测通过多个光阻传感单元的电压脉冲信号，并通过算法处理确定待测液体中标准球形颗粒的加速度，实时测量待测液体粘度，消除测量误差，规避液体粘度测量过程中的人为影响。

技术领域

本发明涉及液体粘度测量技术领域，具体而言，尤其涉及一种光阻式液体粘度测量装置。

背景技术

粘度是流体的一种物理化学性质，因粘度的作用，物体在流体中运动时会受到压差阻力和摩擦阻力，从而流体的粘度能够表征流体的流动状态，广泛应用于石油、化工、交通以及生物医学等领域。例如在机械设备的液压、润滑系统中，油液粘度随系统中油温变化，且受系统中污染物属性、浓度等性质影响，是油液的重要物理性质，因而可以将粘度视为判断油液运行劣化、判断系统运行故障与否的关键指标。

系统内油液粘度过小时，导致摩擦副间油膜强度下降，形成边界摩擦，进一步使得摩擦副间磨损加剧；系统内油液粘度过大时，标志油品过度氧化衰变，导致摩擦阻力增大，使得摩擦副间磨损加剧。通过对油液粘度的测量，可直接监测油液状态，判断系统运行状况，实现对重大事故的预判，避免重大经济损失的产生，降低航运、航空航天等领域机械系统的运营成本。

当前，液体粘度检测领域的主流测量方法有转筒法、毛细管法以及落球法等。转筒法的匀速段不易确定，会使得实验数据误差较大；当毛细管直径很小而测量的液体样品粘度过大时，测定结果则会产生较大误差。落球法通过测量待测液体中球体作自由落体的速度，进而计算待测液体粘度，但需使用停表等仪器，不适用于实时检测，且人为影响因素大，目前也有应用激光对准球体通过感光记录球体下落一定距离的时间，但难以对激光进行调节使其对准实验中大尺寸通道中的小尺寸球体，实验成功率低。

发明内容

根据上述现有技术的粘度测量过程人为影响大、实验数据误差大、系统设计复杂且无法实时检测的技术问题以及激光调节问题，提供一种光阻式液体粘度测量装置。本发明主要利用光阻效应原理，检测通过多个光阻传感单元的电压脉冲信号，并通过算法处理确定待测液体中标准球形颗粒的加速度，实时测量待测液体粘度，大程度消除测量误差，规避液体粘度测量过程中的人为影响。

本发明采用的技术手段如下：

一种光阻式液体粘度测量装置，包括：芯片基体、嵌在芯片基体中的检测芯片、与检测芯片通过导线连接的激励单元、与激励单元电性连接的信号采集单元和计算单元；激励单元输出稳定直流电激励检测芯片；当待检液体中标准球形颗粒经过检测芯片时，产生电压信号，所产生的电压信号由信号采集单元采集并输送至计算单元，计算单元计算待测液体的粘度数据。

进一步地，所述芯片基体由铸造液浇注而成，采用模塑法在芯片基体内还依次嵌入有液体入口、微流道、标准球形颗粒添加口、储液槽以及液体出口；液体入口、标准球形颗粒添加口、储液槽以及液体出口均与微流道连通；待检粘度液体从液体入口流入微流道，检测完成后从液体出口流出并流向储液槽。

进一步地，所述检测芯片包括多个光阻传感单元；每个光阻传感单元的结构相同，设置位置不同，光阻传感单元包括垂直对置在微通道两侧的光发射器和光接收器。

进一步地，所述光阻传感单元并联连接所述信号采集单元的引线端，信号采集单元用于采集标准球形颗粒经过各光阻传感单元时的电压信号，并将电压信号全部显示于同一电压信号图中。

进一步地，所述光发射器垂直于光接收器向微流道发射激光；光接收器将接收到的光信号转换为电信号，并将电信号传输至信号采集单元。