石英晶體粘度傳感器及其頻率特性的研究.pdf

1、粘度是對流體內(nèi)部流動(dòng)阻力的一種度量，是表征流體性質(zhì)的一項(xiàng)重要參數(shù)。目前，粘度測量廣泛應(yīng)用于石油、化工、紡織、國防、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，如臨床醫(yī)學(xué)中，測量血液及生理液體的粘度已成為心腦血管疾病的重要診斷依據(jù)；在工業(yè)生產(chǎn)中，粘度與溫度、壓力等一樣，是一般工業(yè)生產(chǎn)過程的重要參數(shù)，人們依靠這些參數(shù)對生產(chǎn)流程進(jìn)行監(jiān)督和控制，這對提高產(chǎn)品的質(zhì)量、保障生產(chǎn)安全、改進(jìn)操作工藝、改善生產(chǎn)條件都具有重要意義。 傳統(tǒng)的粘度計(jì)有細(xì)管粘度計(jì)、落體粘度計(jì)、旋轉(zhuǎn)粘度

2、計(jì)等，種類很多。但是這些粘度計(jì)制作困難，要求測試條件苛刻，價(jià)格高，測量時(shí)間長。 研究發(fā)現(xiàn)，在一定的液體粘度范圍內(nèi)，石英晶體的頻率響應(yīng)和等效阻抗與粘度有良好的相關(guān)性。本課題依據(jù)石英晶體的逆壓電效應(yīng)，將粘度信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出，制成一種新型液相介質(zhì)石英晶體粘度傳感器。與傳統(tǒng)的測量方法相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：與計(jì)算機(jī)連接方便，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測量控制；時(shí)間穩(wěn)定性好，便于實(shí)時(shí)監(jiān)控；便于攜帶，成本低。 本文討論了液相介質(zhì)中石英晶體粘度傳感

3、器的工作機(jī)理，并以此作為設(shè)計(jì)傳感器的理論依據(jù)；從理論上分析了石英晶體在液相介質(zhì)中的振蕩特性和阻抗特性；完成了激勵(lì)響應(yīng)式石英晶體粘度傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；完成了石英晶體頻率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括AT89C52單片機(jī)系統(tǒng)、直接數(shù)字頻率合成器(DDS)、鍵盤及液晶顯示接口、高頻放大電路部分等，并完成了相關(guān)調(diào)試。最后，對該傳感器進(jìn)行了性能測試。 通過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該傳感器在諧振頻率處的輸出電壓對于液體粘度變化具有較高的靈敏度；石英晶體諧振頻率與液體