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)的問題進行了總結(jié),并就可能出

3、現(xiàn)的問題給出了詳細的解決辦法。本流變儀采用ATmega16單片機及外圍電路組成下位機,通過光電角度傳感器進行角度數(shù)據(jù)的采集;通過 RS232串口通信將數(shù)據(jù)傳遞給上位機,采用LabVIEW編制的上位機軟件,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)與標準值進行比對表明,結(jié)果和精度均符合流變儀的標準和要求。論文的主要內(nèi)容包括:
　　第一部分,根據(jù)流變參數(shù)測量原理和工作機理對目前主流的流變儀進行了調(diào)研,詳細介紹了

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行推導(dǎo),得出適合不同流體的流變學方程,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)計包括單片機及其外圍電路、串口通信電路及器件選型;軟件設(shè)