一種液體和軟物質的動態和靜態響應特征測量儀制造技術

本發明專利技術涉及一種測量儀器，特別是一種液體和軟物質動態和靜態響應特征的測量儀。該測量儀由帶上夾頭的擺桿、置于擺桿上倒扣的、開口朝下的圓柱形轉筒、永久磁鐵、反射鏡和置于底座的、對心和開口朝上的夾層圓桶容器、準直光源、接收振動信號并計算機檢測裝置連接的差分光電池、機座構成。由于采用柔性絲線夾持擺桿，所以，換裝被測液體或軟物質是很方便。使用定位直流磁場線圈，不會產生共振吸收峰或突變，因而測得的結果就只反映了被測的液體或軟物質的特性。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種測量儀器，特別是一種液體和軟物質的動態和靜態響應特征測量儀。
技術介紹
專利號為ZL 98122260.9的專利公開了一種“液體低頻振動能吸收譜儀”，它由懸掛扭擺裝置和計算機檢測裝置組成，由于該吸收譜儀的懸掛扭擺裝置的回復力是由固體起振元件提供，樣品一經裝妥，系統的共振頻率就已固定，要改變系統的共振頻率就必需重裝不同尺寸的固體起振元件。重裝試樣這往往會導致實驗條件的變化而不利于測量結果的重復性。同時，被測液體和軟物質的動態或靜態特性的測量結果中不可避免地迭加了固體起振元件的特性，因而導致對測量結果的分析難度增加，有時還會導致不必要的錯誤。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種液體和軟物質的動態和靜態響應特征測量儀，該測量儀方便被測量物的裝卸和測量，測量數據比較準確可靠，重復性好。本專利技術測量儀由懸掛扭擺裝置和計算機檢測裝置組成，該測量儀的懸掛扭擺裝置為一個柔性懸掛的扭轉振動系統，由帶上夾頭的擺桿、置于擺桿上倒扣的圓柱形轉簡(開口朝下)、永久磁鐵、反射鏡和置于底座的、對心和開口朝上的夾層圓桶容器、準直光源、接收振動信號并計算機檢測裝置連接的差分光電池、機座構成，其特征是擺桿由上夾頭夾住的柔性絲線通過轉輪與平衡錘相連，連接擺桿下端的柔性絲線由固定在機座上的下夾頭夾持，在擺桿上與永久磁鐵成90度角處有一對驅動線圈(紙面上下方各一個)，正對永久磁鐵外邊有一對定位直流磁場線圈(電流和磁場大小可調)。計算機檢測裝置由準直光源、反射鏡、差分光電池、A/D轉換器、傅立葉變換及相差測定、計算機、恒應力或恒應變反饋系統、數字應力信號發生器、數字電流信號發生器、D/A轉換器、高保真功放、定位磁場線圈和電磁驅動線圈組成，其中反射鏡安裝在擺桿上，反射鏡與準直光源、差分光電池構成計算機檢測裝置的應變信號源，差分光電池一路依次連接A/D轉換器、傅立葉變換及相差測定、計算機，另一路依次連接恒應力或恒應變反饋系統、數字應力信號發生器、D/A轉換器、高保真功放、電磁驅動圈、傅立葉變換及相差測定、計算機；另外由計算機輸出經數字電流信號發生器、D/A轉換器控制定位磁場線圈。在調整好儀器的對心狀態后(此步驟不一定每次測量前都需要作)，先在容器中放入被測量物，按需要調節定位磁場的大小和系統的共振頻率。在靜態測量時，按程序設計好應力矩隨時間的變化曲線(要扣除定位磁場的扭力)，即可開機進行測量，由計算機自動控制和記錄測量結果應力-時間曲線、應變時間曲線及應力-應變曲線。作動態測量時，則可按設計好的程序選擇切位移大小和測量頻率范圍后開始測量，由計算機自動控制和記錄測量結果不同切位移振幅下的表觀內耗tgδ-頻率曲線和真實內耗tgΦ-頻率曲線。由于采用柔性絲線夾持擺桿，所以，換裝被測液體或軟物質是很方便，只需把夾頭2松開，將砝碼8加大使整個懸掛系統上升至適當位置并將置于底座的、對心和開口朝上的夾層圓桶容器取出，沖洗干凈即可重新裝入被測液體或軟物質。當然，開口朝下的倒扣的圓柱形轉筒也需要沖洗干凈。由于液體和軟物質的本征性質應與系統的共振頻率的共振頻率無關，因此，在判斷液體或軟物質的實驗結果的正確性時，往往需要改變系統的共振頻率來驗證。本專利技術測量儀的共振頻率可用連續調節定位直流磁場線圈8中的直流電流即可連續改變系統的共振頻率，使用時十分方便。用無剛性的絲線替代原有的金屬起振元件，在容器中未加入顆粒物質或液體且定位磁場為零時，譜儀由于沒有回復力而不能起振(一加扭力，扭擺的光點即飄移至超界而不能回復和起振)，即系統的共振頻率為零。用定位直流磁場線圈(可調)8使扭轉系統定位并產生回復力使扭擺能起振，調節直流磁場線圈中的直流電流的大小，可改變扭擺系統的回復力大小及系統共振頻率的高低。用定位直流磁場線圈(可調)8使扭轉系統定位并產生回復力，且系統的共振頻率可通過改變線圈電流的大小連續可調；而用定位直流磁場線圈(可調)8使扭轉系統定位并產生回復力，迭加的是磁場的特性；在宏觀和非極端低溫條件下，磁場是均勻的，不會產生共振吸收峰或突變，因而測得的結果就只反映了被測的液體或軟物質的特性。附圖說明圖1為液體和軟物質的動態和靜態響應特征測量儀示意圖。圖2為計算機檢測裝置連接框圖。圖3為小應力幅時的應力-應變回線圖。圖4為大應力幅時的雪崩圖。圖5為圖4的應力-應變曲線圖。圖6為顆粒物質的動態響應圖。圖7為穩定化處理后的SiO2粉末的定頻應力-應變回線圖。圖8為無起振絲時SiO2粘性懸浮液的動態響應圖。圖9為SiO2粘性懸浮液的共振吸收譜圖。圖1中，本專利技術測量儀由帶上夾頭的擺桿3、置于擺桿上倒扣的圓柱形轉筒13(開口朝下)、永久磁鐵7、反射鏡11和置于機座16的、對心和開口朝上的夾層圓桶容器14、準直光源10、接收振動信號并計算機檢測裝置連接的差分光電池12、機座16構成，其特征是由上夾頭夾住的柔性絲線4通過轉輪5與平衡錘6相連，連接擺桿下端的柔性絲線1由固定在機座上的下夾頭2夾持，在擺桿上與永久磁鐵7成90度角處有一對驅動線圈9(紙面上下方各一個)，正對永久磁鐵7外邊有一對定位直流磁場線圈8(電流和磁場大小可調)。圖2中，計算機檢測裝置由準直光源10、反射鏡11、差分光電池12、A/D轉換器21、傅立葉變換及相差測定30、計算機22、恒應力或恒應變反饋系統23、數字應力信號發生器24、數字電流信號發生器25、D/A轉換器26、27、高保真功放28、定位磁場線圈29和電磁驅動線圈9組成，其中反射鏡安裝在擺桿上，反射鏡與準直光源、差分光電池構成計算機檢測裝置的應變信號源，差分光電池12一路依次連接A/D轉換器21、傅立葉變換及相差測定30、計算機22，另一路依次連接恒應力或恒應變反饋系統23、數字應力信號發生器24、D/A轉換器26、高保真功放28、電磁驅動圈9、傅立葉變換及相差測定30、計算機22；另外由計算機22輸出經數字電流信號發生器25、D/A轉換器27控制定位磁場線圈29。圖3中，在裝載了SiO2粉末的無起振絲的動態和靜態響應特征的測量儀的驅動線圈中加以周期為50秒的三角應力波并同時測量其切位移的響應，切應力-切位移曲線(下圖)和切應力-時間曲線(上圖)由圖4可見，在切應力達到最大值之前，切位移有三次突變(說明粉末的結構轉變)，但位移量較小，沒有達到流變的程度；但當應力達到最大值后，在減小至最大值的約1/10時，位移量突然增大至超界，這反映了粉末的原有穩定結構完全被破壞而發生流變，轉筒所受到的阻力就是SiO2粉末發生流變所需的切應力(正在標定)。圖5中，大圖為根據圖4作出的切應力-切位移曲線，左上圖為局部放大圖。由該圖可見，當應力減小至應力最大值的約十分之一時，出現了流變型的大切位移(雪崩)。圖6中，穩定化處理后的SiO2粉末進行了共振吸收譜(左原始測量曲線，縱座標為表觀內耗；右共振吸收譜，縱坐標為真實內耗；橫坐標均為頻率，單位為赫茲)原始測量曲線，縱座標為表觀內耗；右共振吸收譜，縱坐標為真實內耗；橫坐標均為頻率，單位為赫茲。圖7中，左低頻小振幅，縱坐標為應變振幅，單位為納米，橫坐標為應力振幅-任意單位；右高頻大振幅，縱坐標為應變振幅，橫坐標為應力振幅-任意單位)圖8中，原始測量曲線縱座標為表觀內耗，橫坐標為頻率，單位為赫茲。所用樣品為1.5％羧甲基本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種液體和軟物質動態和靜態響應特征的測量儀，由帶上夾頭的擺桿、置于擺桿上倒扣的、開口朝下的圓柱形轉筒、永久磁鐵、反射鏡和置于底座的、對心和開口朝上的夾層圓桶容器、準直光源、接收振動信號并計算機檢測裝置連接的差分光電池、機座構成，其特征是擺桿由上夾頭夾住的柔性絲線通過轉輪與平衡錘相連，連接擺桿下端的柔性絲線由固定在機座上的下夾頭夾持，在擺桿上與永久磁鐵成９０度角處有一對驅動線圈，正對永久磁鐵外邊有一對電流和磁場大小可調的定位直流磁場線圈。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：熊小敏，張進修，
申請(專利權)人：中山大學，
類型：發明
國別省市：81[中國|廣州]