激勵響應式石英晶體粘度傳感器.pdf

1、粘度是對流體內部摩擦力的一種度量,它是表征流體流動性質的重要參數(shù). 目前,粘度測量廣泛應用于工業(yè)、醫(yī)學、民用等各個領域,例如,在醫(yī)學中,血液粘度測量已經(jīng)成為診斷心腦血管疾病的重要依據(jù)；在石油化學工業(yè)中,原油粘度是原油管道輸送的一個重要指標；粘度對各種潤滑油的質量鑒別和確定各種燃料油的燃燒性能具有重要意義；在石油開采中,鉆井液粘度對鉆桿的壽命有重要影響.粘度測量在紡織、食品加工、制藥等行業(yè)也都起重要的作用.因此,對液體粘度實時、準

2、確的測量,具有重要的經(jīng)濟和社會效益.傳統(tǒng)粘度計包括毛細管粘度計、落體粘度計等,種類繁多,這些粘度測量儀器比較笨重,不便攜帶；儀器制造成本高；而且,響應時間長,難以實現(xiàn)實時監(jiān)控. 本課題根據(jù)浸入液體的石英晶體傳感器受到液體粘性阻力作用時,不僅使等效電感增加,而且使等效電阻增加的特點,比較傳統(tǒng)的諧振式石英晶體傳感器的缺點,綜合利用壓電學、電子學和單片機技術,設計了一種新型的激勵響應式石英晶體液體粘度傳感器.當外加高頻信號激勵浸入液體

3、的石英晶體時,等效電阻的變化引起采樣電阻上信號的幅值變化；與此同時,等效電感的變化引起采樣電阻上信號的相位與激勵信號相位之間相位差的變化,利用幅值變化和相位變化與液體粘度之間的相關關系實現(xiàn)對液體粘度的測量.本文分析了浸入液體的石英晶體阻抗特性,并以此作為設計傳感器的理論依據(jù)；完成了激勵響應式石英晶體液體粘度傳感器的結構設計:設計完成了變頻激勵源驅動電路,包括單片機系統(tǒng)、直接數(shù)字頻率合成器(DDS)等部分；設計并完成了信號采集與處理電路；