、用    途

     本儀器是種通用的同軸圓筒上旋式粘度計。它適用于礦企業和研究門在實驗室密測量各種牛頓型流體的對粘度和非牛頓流體的流變特性。可用于油漆、樹脂、化纖、礦物油、潤滑油、化妝品、糖槳、泥漿、緣材料…...等門。儀器可置于實驗室取樣測試，也可拿在手中插入液體內作便攜式測量。

      本儀器具有體積小、重量輕、測量迅速、讀數方便、示準確等特點。轉速、轉子和外筒備有多種規格，可滿足較寬范圍的測量。轉筒系統用不銹鋼制成，具有較強的耐腐蝕能力。

二、主要術標

2.1 測量范圍（ η ）  2.8~1.78×10 ⁷ mPa.s

2.2 剪切應力(τ)       27.67~21970 Pa

2.3 剪切速率(D_s)       1.23~996  s^-1

2.4 轉速              5.6~360   r/min

2.5 重現性            1%  (FS)

2.6 物料溫度范圍   室溫~95C

2.7 儀器大尺寸    360×360×660mm

2.8 儀器重量         

2.9 儀器耗電

2.10 使用條件  在符合本儀器術條件下，儀器允許連續使用8小時

2.11 環境溫度

2.12 環境濕度

2.13 環境氣壓

2.14 供電電源

三、作原理

3.1如圖二所示，本儀器用個步電機作驅動，采用同軸圓筒上旋式結構的作原理，外筒固定、內筒旋轉（共五個測量系統，其中D、E系統不作準確度考核），被測物料充滿在兩個圓筒之間。當電機帶動內筒旋轉時，內筒表面受到被測物料的作用，而內筒又與電機的轉子同時旋轉，轉子也受到了同樣的力矩；此力矩傳到可動框架并使其偏轉，當偏轉到某角度使測量彈簧的力矩和這力矩相等時達到平衡，此時的偏角由刻度盤讀出，刻度盤的示與粘度成正比。

3.2 儀器的框圖

儀器的框圖見圖三

3.3 計算公式

本粘度計是按同軸圓筒上旋式的原理設計的。各常數的計算滿足下列各式:

       η=τ/ Ds                         （1）

                                  （2）

            =ω                   (3)

式中: η—粘度

      τ—剪切應力

      Ds—剪切速率

      M—力矩

      R₁—外筒半徑

      R₂— 內筒 半徑

          h—內筒作度

  四、儀器的組成

本儀器主要組成為（見圖）底座1、電器箱2、測量頭5、測量系統4、測量內筒9、外筒10、保溫筒3組成。

     4．1 底座正面裝有電器箱2，左側有電源、測量頭插座，二側開有散熱窗。電器箱通過電纜8與測量頭5相連。它是測量頭內電機轉動的專用電源。底座左側的“電源"插座供輸入電源。

     底座上有立柱，立柱上裝有夾持器，它可在立柱上移動，供夾持測量頭用。

4．2 儀器的轉速

表               轉速對應表

儀器的轉速如表所示，共為十五種，變速時只需撥動“速度"旋鈕就可。

4．3 測量頭

測量頭是儀器的關鍵分，有它提供了回轉運動和側出確的力矩值。

測量頭上裝有刻上標尺的錐形透明罩3、上方有保護管1、用來保護內的吊絲，它與外罩上的緊固螺母（2）相連，吊絲直接與刻度盤下面裝有測量彈簧的可動框架相連。

   測量頭外殼中有個標有“作"、“制動"的標牌和可轉動的旋鈕。當測量頭在作時，旋鈕紅點對正“作"位置，當測量頭不使用時，應將旋鈕紅點對正“制動"位置，注意：制動時刻度盤應在零位制動才起作用。

   測量頭內有測量頭主體，它是測量頭的心臟分，主體上裝有電機、變速器等，電機由單片機控制。主體的下端是轉子連軸套，也就是輸出軸。

   主體的兩端的由密軸承支承，儀器在作狀態時，吊絲將主體懸吊起，使主體在回轉時獲得小的摩擦以減小誤差。

   為了保證測量彈簧的度和壽命，主體不允許作大于360^ｏ的回轉，主體上設置了根擋針，限制了主體的回轉不過360^ｏ。

   4.4測量分

測量分由內筒6、外筒9、及保溫筒12等組成。內筒6與測量頭輸出軸上的連軸套3連在起，其定位導向是靠內筒柄上的長槽及連軸套上的緊定螺釘4。外筒與內筒配套組成測量系統，各剪切速率的基本參數靠外筒與內筒之間的間隙及轉速來決定。外筒9外面的大圓盤是與保溫筒的開口相配和，中間墊上橡皮密封圈11，外用螺帽12壓緊。

   在作便攜式測量時，只要去掉保溫筒和外筒底的蓋子就可插入被側物料測試。

   保溫筒13中間通恒溫水浴，上有兩個彎接頭用來和恒溫水浴相連。另個較小的開口用于固定溫度計，固定溫度計時應用力適當，以無水外溢為宜。

                   五、儀器的安裝和使用

  5．1 安裝儀器和測量前準備。

  5.1.1 按圖行安裝。把底座1、與立柱6連接后放于作臺面上。

  5.1.2 按底座左方銘牌所示接好電源電纜和測量頭電纜。

  5.1.3 將保溫筒3配以用戶自備，量程適合，度適當的溫度計，并用儀器所附溫度計密封圈固定。把保溫筒放在底座上，出水管朝向操作者，接通恒溫器水管，左邊為水、右邊為出水管。

  5．1．4 儀器測量系統共五套，其尺寸參看表二和圖六

              表二     測量系統尺寸表

測量時按物料的估計粘度值選用適當的測量系統和加入適量的物料。

5．1．5 選用系統后，清洗并干燥系統各分，將外筒底密封固緊，然后將外筒放入保溫筒中的密封墊上并用螺母旋緊，要求連接處不得有漏水現象。

5．1．6 調節底座水平，用目測法；

5．1．7 將適量的被側物料加入外筒中，若粘度太大不便倒入時可適當加溫以利操作。

5．1．8 安裝內筒；將內筒柄上有槽的方對準測量頭連軸套上的緊固螺釘方，并輕輕插入連軸套中，此時可用另只手拿住連軸套 ，避免測量頭受到較大的力。用小螺絲刀旋緊緊定螺釘。

5．1．9 安裝測量系統；將上好內筒的測量頭垂直地插入外筒中，到位后用螺套固定。也可讓測量頭裝在支架上，而手執保溫筒及外筒向上套上測量頭再用螺套固定。請注意：無論用何種方式安裝，裝好后均應松開立柱上的夾持器以避免測量頭手把處承受恒溫水套的重量而導致損壞。

5．1．10 測量：將測量頭上旋鈕扳向“作"接通電器箱上的電源開關，選擇適當的轉速并接通電機電源。

         請注意：物料的恒溫對粘度測試有大的影響，具體的物料的溫度均勻時間長短不，應注意掌握。

5．1 牛頓流體的對粘度測量

5．2．1 接通電機開關，將速度由“0"逐漸增加，儀器讀數隨即發生改變，通常控制讀數在20~95格的范圍內為宜，讀取刻度并同時記下相應的轉速位值。

5．2．2 刻度盤有擺動且擺動在±1格范圍內是正常現象，讀數取平均值。如果擺動較大時可能是系統選擇不當或物料特性所致，若為系統選擇問題則在更換系統后得以解決，否則應仔細分析物料的原因再尋求解決的辦法.

5.2.3 轉速置于 “15" 讀數仍較小(例如小于50格)或轉速置于“1"讀數仍偏大（例如接近100格）都屬系統選擇不當所致，此時應更換相應的測量系統。

5．2．4 測量時加物料的多少對測量均會有影響，物料需要*浸沒轉子的作度,般認為有少量物料溢入轉子上之凹槽中為宜。

5.2.5 根據所選測量系統查表三得到儀器常數K值,再乘以測得的刻度值α 而得到粘度值η

               η=k×α

   例如某實驗為：

測量系統 A系統

轉速   13檔

讀數α     85格

常數k     0.5mp_a×s/格

被測粘度   η=k×α

η=0.5×85=42.5 mp_a×s

5.2 測量非牛頓流體的流變特性及表現粘度：

5．3．1流體剪切應力τ剪切速率D_S改變而變化的關系稱為流變特性。

如圖七所示，牛頓流體的流變特性是條過原點的直線，而非牛頓流體的流變特性則是曲線或不過原點的線。在線上某點的正切值即為粘度

     對牛頓流體各點的粘度值均相同，而非牛頓流體則各不相同。所以粘度點能表現出牛頓流體的特性，而非牛頓流體需要用流變曲線來表現。某點的粘度稱為“表觀粘度"。

5．3．2 測量非牛頓流體的流變特性的方法可把轉速由“0"逐漸加大，記下相應的刻度數，般低于20格的數僅供參考。低于10格的數不應記入。

5．3．3 根據表三查出相應的Z、D_S值，Z稱為轉簡常數，再計算出各點的剪切應力τ

            τ=Z*α

 然后在座標系中打下各點再連出流變曲線。

例：測量系統  C系統

Z：4.481  p_a

根據此表中τ、D_S即可得到該物料的流變曲線。如圖八所示。

5．3．4 流變特性曲線上，各點的粘度值稱為該點的表觀粘度。在生產中，各門通常按本行業的術標準選擇的測量點（即選擇剪切速率D_S）。

例：按5.3.3例中D_S=22.41時,求表觀粘度η_a=?

 方法: D_S=22.41 s^-1

          τ=z×α=206.1 p_a

方法二：D_S=22.41

        α=46

查表得k=0.2 p_a*s

則   η_a=k*×=0.2α46=9.2 p_a*s

5.2.1 對于非牛頓流體，需用計算紙（座標紙）作出D-τ流變曲線，根據曲線判別流型，然后可按相應的參考公式行計算。

5． 4 儀器用于般測量

在某些條件下，物料不密恒溫，這時可參照圖九的形式行測量較為方便。

5．4．1將測量頭裝于夾緊器上，注意使測量頭保持垂直位置

5．4．2選擇好測量系統，將轉子連接于測量頭，外筒裝上物料，將外筒對準轉子垂直向上安裝到位，用螺套旋緊固定。

5．4．3 通電測試方法同前述。

5．5 儀器用于便攜式測量

在有的情況下不便或不把物料從生產現場取出，可把儀器放在現場行便攜式測量。

5．5．1把測量頭按5.4所述夾于立柱上；

5．5．2 選好測量系統，將轉子裝上，把外筒底蓋取下再裝上

并用螺套固緊；

5．5．3取下測量頭如圖十所示手持測量頭垂直插入被測物料中。插入深度為：大號外筒約72毫米，小號外筒約32毫米；

5．5．4 通電測試方法同前述。

5．6 儀器用于相對測量：

再某些場合只需對物料行相互間的，此時可將測量系統的外筒不用，只將轉子插入物料測量。此時的讀數只具有相對的意義，而不能得出具體的粘度值。

       六 、維護保養

6．1 本儀器為密測量儀器，在使用、維護中需嚴格按本說明書所規定的條件和方法步驟行作。

6． 2測量頭是儀器的關鍵件。

6．2．1般情況下不允許將外殼拆開。

6．2．2在非作時請將旋鈕置于“制動"位置。

6．2．3測量頭內無需用戶加油潤滑。

6．2．4在使用和移動過程中應避免振動及沖擊。

6．2．5常見故障及排除方法

儀器常見故障及排除 方法見表四

表四    測量頭故障分析及排除

6.3電路說明及故障排除

6.3.1 本儀器電路的作用有二,是驅動步電機,二是控制測量頭內的電磁變速器,從而使儀器得到15種轉速。

6.3.2 電路由單片機89C51及外圍驅動電路組成，IC1（89C51）是本電路的核心，它集CPU和存儲器于體，由軟件控制，產生步電機所需的三相六拍脈沖信號，（7407）的作用是將電平轉換為前級驅動，（6727）三支達林頓管作為率放大，從而驅動步電機。

電路常見故障及排除：（1）電機缺相，原因可能有R₅、R₆ 、 R₇三支限流電阻燒壞，V₁  V₂  V₃管擊穿。（2）波段開關接觸不良。

       七、測量頭的校正

測量頭的校正方法通常有兩種方法行。即標準油校準法及轉矩校準法。

標準油校準法：般是屬相對校準，校準后要行系統修正，同時校準的裝置及溫度控制要求較，因此，廠般不采用。廠般采用轉矩校準法行對標定。用戶可用廠提供的轉矩校準專用裝置行校準。

7． 1轉矩校準裝置結構及安裝使用注意事項：

如簡圖十四。圖中虛線份為校驗裝置分。

裝置由拉線盤、變向輪、固定座安裝在底板上組成。變向輪用有機玻璃材料，為了減小轉動摩擦，中間有微型軸承及軸心，靠固定座上的二個軸尖在軸心的兩端，使變向輪回轉時獲得相當小的轉動扭矩，以提校準度。使用時要特別注意軸承的清潔及靈敏度。般使用前可用汽油清洗干凈再安裝。拉線及砝碼袋由用戶自己就能解決。拉線 采用光滑的細線，如市場供應的滌綸線或錦綸絲即可。為了使校準方便，要砝碼袋加線的重量為1克重（砝碼袋用鋁盤也可以）。

使用時的安裝可按下述步驟行：

（1） 將裝有固定座的底板套在立柱上，安放在立柱下端。

（2） 裝上夾緊器及換好吊絲后需校準的測量頭。

（3） 在測量頭輸出軸上裝拉線盤，并緊固拉線盤上的螺釘，使其與輸出頭連接。

（4） 裝上干凈的變向輪。

（5） 松開夾緊器，上、下移動測量頭，使拉線盤槽與變向輪槽離底板的度樣。檢查方法用裝上砝碼袋的拉線安置在拉線盤槽及變向輪槽，用肉眼觀察樣即可。緊固測量頭的位置，準備行校準。

7．2 校準；

本儀器為對粘度計，參數是通過確計算的。本校準是通過對轉動扭矩按設計數據行線性測量來標定Z值的種方法。

1． 在成7.1章節后按下表行加重試驗:

各點誤差不大于±1%

誤差計算公式如下:

2.如發現加重后過上表的標準格數的誤差時,可以按6.2章節所述的左右轉動固定吊絲的螺母,當加重1克時,刻度盤示在5.45±1格的范圍,再按表拉5點,使每1點誤差都不過±1格,即可按圖裝上 鍍鉻保護管(1),結束校準,行測量.

3. 行上述校準時,可將測量頭外殼打開,同時不需上轉子.

4. 由于轉矩校正裝置是制廠生產調試專用設備,用戶確需要可以另訂貨.

              八、儀器的成套性

、 附件箱：內裝                     

1、測量頭                                  臺

2、內筒（共5件）                          套

3、外筒（共2件）                          套

4、吊絲                                    十根

5、電源電纜                                根

6、測量頭電纜                              根

7、大、小口密封圈                          各2件

8、外筒底密封圈（大、小）                  各3件

9、夾緊器                                   套

10、儀器罩                                  件

11、具袋                                  套

      改刀                              1把

      鐘表改刀                          1把

      專用搬手                          3把

12、說明書                                   份

13、合格證                                   份

二、 紙包裝箱：內裝

1、底座電器箱                                臺

2、保溫筒                                    套

三、 立柱（塑料袋內封裝）

1、立柱                                      1件

2、上、下墊圈                              各1件

3、彈簧墊圈                                  1件

4、螺母M12                                  1件

表三       儀器常數表