激勵(lì)響應(yīng)式石英晶體粘度傳感器.pdf

1、粘度是對流體內(nèi)部摩擦力的一種度量,它是表征流體流動(dòng)性質(zhì)的重要參數(shù). 目前,粘度測量廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)學(xué)、民用等各個(gè)領(lǐng)域,例如,在醫(yī)學(xué)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(xué)工業(yè)中,原油粘度是原油管道輸送的一個(gè)重要指標(biāo)；粘度對各種潤滑油的質(zhì)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(shí)時(shí)、準(zhǔn)

2、確的測量,具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會效益.傳統(tǒng)粘度計(jì)包括毛細(xì)管粘度計(jì)、落體粘度計(jì)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(yīng)時(shí)間長,難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)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(shí),不僅使等效電感增加,而且使等效電阻增加的特點(diǎn),比較傳統(tǒng)的諧振式石英晶體傳感器的缺點(diǎn),綜合利用壓電學(xué)、電子學(xué)和單片機(jī)技術(shù),設(shè)計(jì)了一種新型的激勵(lì)響應(yīng)式石英晶體液體粘度傳感器.當(dāng)外加高頻信號激勵(lì)浸入液體

3、的石英晶體時(shí),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(shí),等效電感的變化引起采樣電阻上信號的相位與激勵(lì)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(guān)關(guān)系實(shí)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(shè)計(jì)傳感器的理論依據(jù)；完成了激勵(lì)響應(yīng)式石英晶體液體粘度傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):設(shè)計(jì)完成了變頻激勵(lì)源驅(qū)動(dòng)電路,包括單片機(jī)系統(tǒng)、直接數(shù)字頻率合成器(DDS)等部分；設(shè)計(jì)并完成了信號采集與處理電路；