【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于黏度檢測，特別是涉及一種聲光電融合的落體法黏度檢測裝置及方法。
技術介紹
1、流體黏度作為一種衡量流體流動阻力的基礎熱物理性質，流體黏度的測量方法主要包括旋轉法、振動弦法、毛細管法、落體法等。
2、旋轉法由轉筒帶動被測液體轉動，受到流體粘滯力的作用，轉筒會產生滯后，通過檢測轉筒的滯后程度用于測得扭轉應力的大小，進一步建立扭轉應力與流體黏度間的關系。作為工業中應用最為廣泛的一種黏度檢測方法，旋轉式黏度計同時適用于牛頓流體和非牛頓流體的黏度特性檢測。為方便工程應用，旋轉法黏度計不斷發展其擴展功能，比如，加入單片機及數字技術提高測量精度、自動化集成操作、檢測效率等。但對于旋轉探頭的機械加工精度要求較高、易損壞、準確性較低，且由于其開放結構，不能用于流體的高壓黏度特性檢測。
3、振動弦法，其核心元件是一根圓形橫截面遠小于其長度的金屬絲，在外界驅動下，在粘性流體中做垂直于金屬絲軸向的往復振動，流體的黏度與振動的阻尼量值有直接關系，通過金屬絲的振動進行檢測，得到流體對振動的阻尼量值，再利用非線性信號處理技術得到流體的黏度值。振動弦黏度計的結構相對緊湊，可極大地減小粘性耗散熱、張力效應等對測量結果的影響。由于其測量過程受到振動弦材質、尺寸、密度、固有頻率、阻尼系數等較多因素影響，這使得振動弦黏度計測量稠密流體的高壓黏度時，其穩定性、準確性等經常出現問題。目前，主要聚焦于振動金屬絲的材質、形狀、阻尼等相關研究，用于改善對于稠密高壓黏度檢測的穩定性。
4、毛細管法用于高壓黏度檢測時，一般由金屬材質
5、落體法以斯托克斯定律作為基礎，特制型的金屬落體在充滿流體的密閉圓形腔體中自由下落，經過一段時間后，落體在自身重力與流體浮力、黏度性阻力的相互作用下可達到勻速狀態，通過檢測落體的下落時間，即可得到流體的黏度值。由于結構簡單、易于加工、影響因素少等，這使得其用于流體的黏度檢測時的穩定性較好。此外，由于測量腔體的密封性與抗壓性較好、金屬落體與檢測流體的密度差值較大，落體法被認為是稠密流體高壓黏度檢測的最佳方法。對于落體法黏度計，落體的下落時間與下落速度的準確檢測是目前的主要研究方向，已有的技術主要包括電感檢測法、激光檢測法、超聲檢測法等。由于聲、光、電自身不可抗拒的干擾因素或固有缺陷，單一法用于落體下落時間與下落速度的檢測時，不可避免會產生系統性誤差，直接影響落體黏度計測量的準確性和精度。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種聲光電融合的落體法黏度檢測裝置及方法，以解決上述現有技術存在的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供了一種聲光電融合的落體法黏度檢測裝置，包括支架、黏度檢測腔體和黏度檢測單元；
3、所述支架包括對稱設置的第一旋轉支架和第二旋轉支架，所述第一旋轉支架和所述第二旋轉支架之間通過橫梁連接；所述橫梁上安裝有所述黏度檢測腔體；
4、所述黏度檢測腔體的頂部開設有進液口，底部開設有出液口；所述黏度檢測腔體的外壁兩側對稱安裝有若干光磁傳感器組；所述黏度檢測腔體的內部活動設置有磁性落體，所述黏度檢測腔體的內部頂端安裝有環形電磁鐵和位于所述環形電磁鐵圓心位置的超聲定位傳感器；
5、所述黏度檢測單元包括多通道信號發生器、數據采集模塊和數據處理模塊，各所述光磁傳感器組和所述超聲定位傳感器的輸入端均與所述多通道信號發生器電連接，輸出端依次與所述數據采集模塊和所述數據處理模塊電連接。
6、可選的，各所述光磁傳感器組從上至下按照設定間隔依次安裝于所述黏度檢測腔體的外壁上。
7、可選的，所述光磁傳感器組包括從上至下按照設定間隔依次設置于所述黏度檢測腔體的外壁上的激光傳感器和電磁傳感器。
8、可選的，所述黏度檢測腔體的外壁上還安裝有溫度傳感器和壓力傳感器。
9、可選的，所述黏度檢測腔體的內壁和所述磁性落體的外壁的粗糙度均小于0.08μm。
10、一種聲光電融合的落體法黏度檢測方法，應用于所述的一種聲光電融合的落體法黏度檢測裝置，包括：
11、步驟一：向所述黏度檢測腔體內填充被測流體，并將所述被測流體的溫度和測試壓力調整至預設值；
12、步驟二：對所述黏度檢測腔體進行位置校正，并使所述磁性落體吸附于所述環形電磁鐵下方；
13、步驟三：使所述環形電磁鐵釋放所述磁性落體，在所述磁性落體的下落過程中，通過各傳感器獲取所述磁性落體的下落數據；其中，所述下落數據包括磁性落體的實時位置、實時速度、測量點的時間差與平均速度；
14、步驟四：通過數據采集模塊采集所述下落數據，并將所述下落數據和所述被測流體的密度數據輸入數據處理模塊中的黏度測量模型中進行黏度預測，得到所述被測流體的黏度數據；其中，所述黏度測量模型是基于神經網絡構建的。
15、可選的，通過各傳感器獲取所述磁性落體的下落數據，具體包括：通過超聲定位傳感器獲取所述磁性落體的實時位置和實時速度，通過激光傳感器和電磁傳感器獲取所述磁性落體經過測量點的時間差與平均速度。
16、可選的，在將所述下落數據輸入黏度測量模型之前，還包括，對所述下落數據進行調頻、整流、濾波、放大處理，得到下落速度數據和下落時間數據作為所述黏度測量模型的輸入。
17、本專利技術的技術效果為：
18、本專利技術以落體法黏度計為研究對象，融合聲、光、電技術各自的優勢，將它們整合為一體，同時用于落體的下落時間和速度檢測，以避免單一法所帶來的系統性誤差；本專利技術檢測所得信號先通過過濾去噪、傅里葉變換等提取有效數據，再利用歸一化與機器學習算法構建出黏度的測量模型，以此提高落體黏度計的準確性與測量精度。
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1.一種聲光電融合的落體法黏度檢測裝置，其特征在于，包括支架、黏度檢測腔體和黏度檢測單元；
2.根據權利要求1所述的一種聲光電融合的落體法黏度檢測裝置，其特征在于，各所述光磁傳感器組從上至下按照設定間隔依次安裝于所述黏度檢測腔體的外壁上。
3.根據權利要求2所述的一種聲光電融合的落體法黏度檢測裝置，其特征在于，所述光磁傳感器組包括從上至下按照設定間隔依次設置于所述黏度檢測腔體的外壁上的激光傳感器(11)和電磁傳感器(12)。
4.根據權利要求1所述的一種聲光電融合的落體法黏度檢測裝置，其特征在于，所述黏度檢測腔體的外壁上還安裝有溫度傳感器(9)和壓力傳感器(10)。
5.根據權利要求1所述的一種聲光電融合的落體法黏度檢測裝置，其特征在于，所述黏度檢測腔體的內壁和所述磁性落體(8)的外壁的粗糙度均小于0.08μm。
6.一種聲光電融合的落體法黏度檢測方法，應用于權利要求1-5中任一項所述的一種聲光電融合的落體法黏度檢測裝置，其特征在于，包括：
7.根據權利要求6所述的一種聲光電融合的落體法黏度檢測方法，其特征在
8.根據權利要求6所述的一種聲光電融合的落體法黏度檢測方法，其特征在于，在將所述下落數據輸入黏度測量模型之前，還包括，對所述下落數據進行調頻、整流、濾波、放大處理，得到下落速度數據和下落時間數據作為所述黏度測量模型的輸入。
...【技術特征摘要】
1.一種聲光電融合的落體法黏度檢測裝置，其特征在于，包括支架、黏度檢測腔體和黏度檢測單元；
2.根據權利要求1所述的一種聲光電融合的落體法黏度檢測裝置，其特征在于，各所述光磁傳感器組從上至下按照設定間隔依次安裝于所述黏度檢測腔體的外壁上。
3.根據權利要求2所述的一種聲光電融合的落體法黏度檢測裝置，其特征在于，所述光磁傳感器組包括從上至下按照設定間隔依次設置于所述黏度檢測腔體的外壁上的激光傳感器(11)和電磁傳感器(12)。
4.根據權利要求1所述的一種聲光電融合的落體法黏度檢測裝置，其特征在于，所述黏度檢測腔體的外壁上還安裝有溫度傳感器(9)和壓力傳感器(10)。
5.根據權利要求1所述的一種聲光電融合的落體法黏度檢測裝置，其特征在于，所述黏度檢測腔體的內壁和所述磁性...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王小杰，彭程遠，張博宇，代晨凱，劉紀東，方立德，
申請(專利權)人：河北大學，
類型：發明
國別省市：
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