智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀設(shè)計(jì).pdf

1、粘度是表征流體性質(zhì)的重要參數(shù)之一，是反映流體物理特征的重要指標(biāo)。粘度測(cè)量應(yīng)用非常廣泛，是控制生產(chǎn)流程、保證生產(chǎn)安全、評(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量和科學(xué)研究的重要手段。旋轉(zhuǎn)式粘度儀是測(cè)量高粘度流體的必備儀器，可測(cè)定流體的動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度、特性粘度和流變特性等，在石油、醫(yī)藥、化纖等行業(yè)中應(yīng)用廣泛。目前，國(guó)內(nèi)旋轉(zhuǎn)式粘度儀智能化程度低、電路復(fù)雜，為此，本文設(shè)計(jì)了一種基于超低功耗單片機(jī)STM32F407的智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀。
　　本文設(shè)計(jì)的智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀

2、包含:電源模塊、信息處理單元、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、測(cè)量轉(zhuǎn)子、游絲、張角檢測(cè)模塊、鍵盤(pán)與顯示模塊等。儀器工作時(shí)按設(shè)定的轉(zhuǎn)速控制步進(jìn)電機(jī)準(zhǔn)確平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)，并通過(guò)游絲帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)被置于被測(cè)液體中的測(cè)量轉(zhuǎn)子將受到被測(cè)液體阻力，使得轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)將滯后于電機(jī)，當(dāng)游絲的張力與液體阻力達(dá)到平衡時(shí)，轉(zhuǎn)子滯后于電機(jī)，游絲產(chǎn)生的張角是固定的。處理器STM32F407通過(guò)光電裝置檢測(cè)得到該張角，并根據(jù)設(shè)定的轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速選擇相對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式，計(jì)算獲得被測(cè)液體粘度。

3、同時(shí)，為了提高儀器的測(cè)量準(zhǔn)確性，本文建立了一種基于分段牛頓插值的非線性誤差補(bǔ)償模型，實(shí)驗(yàn)證明了該模型的有效性。
　　全文共分為五部分:第一章的重點(diǎn)是介紹粘度測(cè)量的研究背景與意義，闡述目前粘度測(cè)量國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀與測(cè)量粘度的方法，并描述了本文的工作重點(diǎn)。第二章在著重闡述智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀工作原理的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀的儀器架構(gòu)與工作流程。第三章提出了基于Lagrange(拉格朗日)線性插值、分段牛頓插值的智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀非線性

4、誤差補(bǔ)償方法，并進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。第四章介紹智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀的硬件結(jié)構(gòu)與軟件設(shè)計(jì)，硬件電路結(jié)構(gòu)包括處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、張角檢測(cè)模塊、電源模塊等;軟件設(shè)計(jì)包括主程序模塊、張角檢測(cè)模塊、牛頓插值被測(cè)液體粘度自動(dòng)計(jì)算模塊。第五章分析了智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀的誤差來(lái)源和智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀測(cè)量結(jié)果的誤差。
　　實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，智能旋轉(zhuǎn)式粘度儀的各項(xiàng)指標(biāo)均比工業(yè)粘度計(jì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求要好，儀器計(jì)時(shí)誤差≤0.5％，測(cè)量顯示結(jié)果的重復(fù)性控制在0.35％以?xún)?nèi)