基于光電角度傳感器的同軸雙筒流變儀的研制.pdf

1、流變儀是一種能夠檢測流體粘度、流動曲線、應(yīng)力增長、應(yīng)力松弛、彈性模量、粘性模量、動態(tài)粘度(視粘度)等流變參數(shù)指標(biāo)的儀器,在石油天然氣開采、食品工程、材料制備、生物工程等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。在自動化、微電子技術(shù)、激光技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的推動下,流變儀的設(shè)計、制造和精度都有了很大的進(jìn)步。
　　光電式同軸雙筒流變儀能夠很好地測量流體流變特性參數(shù),在各個行業(yè)及領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著國內(nèi)外對光電式同軸雙筒流變儀研究的不斷深入,使得測

2、量精度和可操作性得到了顯著提高,為生產(chǎn)、制造、開采等行業(yè)減少了損失,提高了利潤率。因此本文對光電式同軸雙筒流變儀的改進(jìn)具有重要的研究意義和實用價值。
　　本文研制了一種基于光電角度傳感器的新型流變儀,并通過實驗方法驗證了其可行性、準(zhǔn)確性和實用性。本文首先調(diào)研了國內(nèi)外流變儀測量計算方法和裝置,簡述了流變參數(shù)測量技術(shù)的發(fā)展方向;其次對光電式同軸雙筒流變儀的測量原理進(jìn)行了理論和公式推導(dǎo),并對實際使用中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行了總結(jié),并就可能出

3、現(xiàn)的問題給出了詳細(xì)的解決辦法。本流變儀采用ATmega16單片機(jī)及外圍電路組成下位機(jī),通過光電角度傳感器進(jìn)行角度數(shù)據(jù)的采集;通過 RS232串口通信將數(shù)據(jù)傳遞給上位機(jī),采用LabVIEW編制的上位機(jī)軟件,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)顯示、圖表繪制和數(shù)據(jù)存儲等功能。對不同實驗樣品的測試數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對表明,結(jié)果和精度均符合流變儀的標(biāo)準(zhǔn)和要求。論文的主要內(nèi)容包括:
　　第一部分,根據(jù)流變參數(shù)測量原理和工作機(jī)理對目前主流的流變儀進(jìn)行了調(diào)研,詳細(xì)介紹了

4、各種流變儀的工作原理及在各個行業(yè)中的應(yīng)用;對光電式同軸雙筒流變儀的理論公式進(jìn)行推導(dǎo),得出適合不同流體的流變學(xué)方程,為基于光電角度傳感器同軸雙筒流變儀的研制提供了理論支持;分析了流變儀在測試中可能出現(xiàn)的問題,并給出解決辦法。
　　第二部分,設(shè)計了一種光電角度傳感器,詳細(xì)論述了其工作原理,測試結(jié)果表明角度誤差滿足要求。
　　第三部分,重點(diǎn)闡述了流變儀的硬件及軟件設(shè)計。硬件設(shè)計包括單片機(jī)及其外圍電路、串口通信電路及器件選型;軟件設(shè)