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原文传递基于磁致伸缩位移传感器灌溉水粘滞系数检测装置及方法

专利名称：	基于磁致伸缩位移传感器灌溉水粘滞系数检测装置及方法
摘要：	基于磁致伸缩位移传感器灌溉水粘滞系数检测装置及方法属于液体的粘滞系数检测技术领域。检测装置包括三角铁架台、磁致伸缩位移传感器、温度传感器、量筒、压力传感器和数据处理及显示装置。本发明的装置中配备温度传感器和压力传感器可测量温度和密度，考虑两者对实验测量结果的影响，对实验结果进一步修正，精确度大大提高。局限性大大减小，磁致伸缩位移传感器金属探杆入液体一定深度便可测量，只要满足这一条件任意液体任何地点都可测量。磁致伸缩位移传感器输出连续信号，较脉冲信号相比，稳定，响应速度快，精度高，可移植性好，易于与数据处理及显示装置连接。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	吉林;22
申请人：	长春工程学院
发明人：	姜义;黄树友;张锦光;余飞;丁毓博;孙梦媛;顾浩;魏久棋;于明舟;牛炎;廖明炎;刘鸿涛;龙昱帆;蔡蝶;赵凯;赵瑞娟;刘国松;李长雨;杨冬艳;吴波;王征;刘春友
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-11T00:00:00+0800
申请号：	CN201910291574.1
公开号：	CN109870389A
代理机构：	长春市吉利专利事务所
代理人：	李晓莉
分类号：	G01N11/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N11
申请人地址：	130012 吉林省长春市宽平大路395号
主权项：	1.基于磁致伸缩位移传感器灌溉水粘滞系数检测装置，其特征是：包括三角铁架台(1)、磁致伸缩位移传感器(2)、温度传感器(3)、量筒(4)、压力传感器(5)和数据处理及显示装置(6)，所述三角铁架台(1)的一侧底座为永磁体底座，三角铁架台(1)的支架与磁致伸缩位移传感器(2)的上部活动连接；所述永磁体底座的上部固定安装有托盘(7)，永磁体底座与托盘(7)之间设置有压力传感器(5)；所述量筒(4)放置于托盘(7)的上部，量筒(4)内盛装待测液体；所述磁致伸缩位移传感器(2)的金属探杆延伸至待测液体中，金属探杆上设置有永磁体磁环；所述温度传感器(3)放置于待测液体中；数据处理及显示装置(6)包括单片机、重量变送器、电源模块和显示装置，数据处理及显示装置(6)分别与磁致伸缩位移传感器(2)、温度传感器(3)以及压力传感器(5)连接；所述单片机分别与重量变送器、电源模块以及显示装置连接。 2.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩位移传感器灌溉水粘滞系数检测装置，其特征是：所述三角铁架台(1)的支架上设置有刻度线。 3.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩位移传感器灌溉水粘滞系数检测装置，其特征是：所述数据处理及显示装置(6)上设置有总电源线、电源指示灯、数据传输端口、磁致伸缩位移传感器数据传输总线、温度传感器数据传输总线和压力传感器数据传输总线。 4.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩位移传感器灌溉水粘滞系数检测装置，其特征是：所述显示装置为LCD1602液晶显示屏。 5.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩位移传感器灌溉水粘滞系数检测装置，其特征是：所述电源模块为220V交流转24V直流开关电源。 6.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩位移传感器灌溉水粘滞系数检测装置，其特征是：所述单片机为Arduino UNO型号单片机。 7.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩位移传感器灌溉水粘滞系数检测装置，其特征是：所述待测液体为灌溉水。 8.基于磁致伸缩位移传感器灌溉水粘滞系数检测方法，利用如权利要求1所述的基于磁致伸缩位移传感器灌溉水粘滞系数检测装置，其特征是：包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行，步骤一、将空量筒(4)放置于托盘(7)上，开启电源，压力传感器(5)检测空量筒(4)的压力值并通过重量变送器和单片机转换成空量筒质量值并存储至单片机；步骤二、将灌溉水注入量筒(4)，读取灌溉水液面值，并输入至数据处理及显示装置(6)，获得灌溉水的体积值，压力传感器(5)检测注入灌溉水后的压力值并通过重量变送器和单片机转换成量筒及灌溉水的质量值并存储至单片机；步骤三、通过磁致伸缩位移传感器(2)获得空气中回波信号频率的频域幅值；步骤四、将磁致伸缩位移传感器(2)放入灌溉水中，并用三角铁架台(1)固定，根据三角铁架台(1)的支架上设置的刻度线读取待测液面的数值以及金属探杆的下底面所在平面的数值，两个数值取差值获得金属探杆润深度l；步骤五、通过磁致伸缩位移传感器(2)获得灌溉水中回波信号频率的频域幅值；步骤六、根据获得的空气中回波信号频率的频域幅值、灌溉水中回波信号频率的频域幅值、金属探杆润深度l以及液体衰减系数计算公式获得灌溉水能量衰减系数系数；步骤七、根据步骤一中得的空量筒质量值以及步骤二中获得的量筒及灌溉水的质量值取差值，获得灌溉水的质量值，根据灌溉水的质量值以及步骤二中获得的灌溉水的体积值，获得灌溉水的密度ρl；步骤八、根据金属探杆的金属种类查表，获得金属探杆的密度ρr和金属探杆的属性G，根据剪切波波速公式获得剪切波波速cr，用螺旋测微计测量获得金属探杆的半径，通过示波器测得激励频率，根据灌溉水的密度ρl和金属探杆的密度ρr，通过量纲—密度ρ公式：ρ＝ρl/ρr获得量纲—密度ρ；步骤九、根据液体粘滞系数公式，获得灌溉水的粘滞系数；步骤十、通过温度传感器(3)获得灌溉水的温度并保持温度不变，重复步骤三、步骤五以及步骤九，获得灌溉水的粘滞系数，将灌溉水的粘滞系数取平均值，该平均值为灌溉水在该温度下的灌溉水的粘滞系数。 9.根据权利要求8所述的基于磁致伸缩位移传感器的液体粘滞系数检测方法，其特征是：所述液体能量衰减系数α计算公式为：式中，α(f)为能量衰减系数；l为金属探杆润深度；Fa(f)为空气中回波信号频率的频域幅值；Ff(f)为浸润深度l时回波信号中频率的频域幅值。 10.根据权利要求8所述的基于磁致伸缩位移传感器灌溉水粘滞系数检测方法，其特征是：所述液体粘滞系数η计算公式如下：式中，η为液体粘滞系数；cr为剪切波波速；γ为金属探杆的半径；f为激励频率；α为能量衰减系数；ρl为灌溉水密度；ρ为量纲—密度。
所属类别：	发明专利