智能旋轉式粘度儀設計.pdf

1、粘度是表征流體性質的重要參數之一，是反映流體物理特征的重要指標。粘度測量應用非常廣泛，是控制生產流程、保證生產安全、評定產品質量和科學研究的重要手段。旋轉式粘度儀是測量高粘度流體的必備儀器，可測定流體的動力粘度、運動粘度、特性粘度和流變特性等，在石油、醫(yī)藥、化纖等行業(yè)中應用廣泛。目前，國內旋轉式粘度儀智能化程度低、電路復雜，為此，本文設計了一種基于超低功耗單片機STM32F407的智能旋轉式粘度儀。
　　本文設計的智能旋轉式粘度儀

2、包含:電源模塊、信息處理單元、步進電機驅動模塊、測量轉子、游絲、張角檢測模塊、鍵盤與顯示模塊等。儀器工作時按設定的轉速控制步進電機準確平穩(wěn)地運轉，并通過游絲帶動轉子轉動，此時被置于被測液體中的測量轉子將受到被測液體阻力，使得轉子的旋轉將滯后于電機，當游絲的張力與液體阻力達到平衡時，轉子滯后于電機，游絲產生的張角是固定的。處理器STM32F407通過光電裝置檢測得到該張角，并根據設定的轉子和轉速選擇相對應的計算公式，計算獲得被測液體粘度。

3、同時，為了提高儀器的測量準確性，本文建立了一種基于分段牛頓插值的非線性誤差補償模型，實驗證明了該模型的有效性。
　　全文共分為五部分:第一章的重點是介紹粘度測量的研究背景與意義，闡述目前粘度測量國內外現狀與測量粘度的方法，并描述了本文的工作重點。第二章在著重闡述智能旋轉式粘度儀工作原理的基礎上，詳細介紹了智能旋轉式粘度儀的儀器架構與工作流程。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式粘度儀非線性

4、誤差補償方法，并進行了對比試驗。第四章介紹智能旋轉式粘度儀的硬件結構與軟件設計，硬件電路結構包括處理器、電機驅動模塊、張角檢測模塊、電源模塊等;軟件設計包括主程序模塊、張角檢測模塊、牛頓插值被測液體粘度自動計算模塊。第五章分析了智能旋轉式粘度儀的誤差來源和智能旋轉式粘度儀測量結果的誤差。
　　實驗測試結果表明，智能旋轉式粘度儀的各項指標均比工業(yè)粘度計國家標準要求要好，儀器計時誤差≤0.5％，測量顯示結果的重復性控制在0.35％以內