振动弦黏度密度测试仪的研制.pdf

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1、2010仨仪表技术与传感器20l0第12期InstrumentTechniqueandSensorNo．12振动弦黏度／密度测试仪的研制徐爱芬。，芮新芳，潘江，赵晓东(1．中国计量学院热能工程研究所，浙江杭州310018；2．中国计量学院工程训练中心，浙江杭州310018)摘要：根据振动弦法测量的原理，利用平行磁铁提供磁场，以钨丝为振动弦，设计了一套能够同时测量流体的黏度和密度的热物性测试装置，并且搭建了测试系统，编制了基于LabVIEW的数据采集程序以及基于L—M算法的非线性拟合方法。在此基础上，对振动弦测试仪的仪器参数进行了标定，为进一步开展相应的研究奠定了基础。关

2、键词：振动弦；黏度；密度中图分类号：TK9文献标识码：A文章编号：1002—1841(2010)12—0038—03DevelopmentofVibrating-WireViscometer／DensimeterXUAi—n，RUIXin．fang2，PANJiang，ZHAOXiao．dong(1．CoHegeofMetrologyandMeasurement，ChinaJiliangUniversity，Hangzhou310018，China；2．EngineeringTrainingCenter，ChinaJiliangUniversity，Hangzhou31

3、0018，China)Abstract：Viscosityanddensityaretheimportantthermophysicalpropertiesoffluids．Thispaperdesignedanewvibrating—wireviscometerwhichcouldbeusedtOmeasurementthedensityofthesamplesimultaneously．Themeasurementsystemanddataacquisitionprogramweredeveloped．Inordertogetthevaluesofviscosity

4、anddensity，anonlinearfittingmethodbasedonLeven—bergMarquardtalgorithmwasalsopresented．Theinstrumentparametersofthevibrating—wireviscometerwascalibratedforfurtherresearch．Keywords：vibratingwire；viscosity；density0引言式中：为加金属丝静止时加在其两端的电压；为金属丝在黏度和密度是流体重要的热物理性质。密度是流体最基磁场中运动产生的感应电压。本的热力学性质，对于提高设

5、备或系统的效率、实现整体系统Vl=a+ib+(2)的优化设计及余热利用等问题，工质密度数据是必不可少的。式中为驱动频率；o、b和C为参数，与金属丝的阻抗有关；i表黏度作为流体的一种迁移性质，描述动量传递现象，对工业设示复数表达式的虚部。备的工作过程具有重要的意义。：——————一‘(1+)／+(JB+2△o)i(3)黏度测量的方法有多种⋯。与其他方法相比，振动弦黏一度／密度法工作方程完善；结构简单，紧凑，需要试样少；可以实式中：A：；，为电流；B为磁场强度；L为丝在磁场中的长1Tp现黏度和密度的同时测量；测量范围广；精度高；容易实现自动度为丝的密度；为振动弦的半径，整个

6、式子相当于振幅化测量等优点。虽然这种方法是国际上流体黏度密度测△。为丝的内部阻尼系数；，0为浮力修正后的自然频率，其表达量的主要研究方法之一，但是国内在这方面的研究很少，仅有式为西安交通大学和天津大学。的相关研究人员进行类似的wgMwp(4)研究，国内其他研究人员的研究报告未曾见过。针对这种情=一，况，开展了振动弦法测量黏度／密度的研究。式中为真空下的共振频率；g为重力加速度；为重物的1测量原理质量；p。和P分别为振动丝和重物的密度；卢为惯性项；卢为阻振动弦理论的基本模型是一根无限长圆形截面金属丝在尼项。黏性流体中做垂直于轴向的横向振动，根据流体对振动的阻尼／3=k卫(

7、5)作用来测量黏度。该方法的原理在文献中已有详细描Ps述。，文中仪给出工作方程。=卫(6)将保持一定张力的金属丝放在磁场中，在交变电流的驱动下做横向振动。这样金属丝的复合电压l9表达式为式中：p为待测流体的密度；和为关于的函数。力与黏度卵的关系式为V：Vl+(1)力：2~fpR2．(7)基金项目：国家自然科学基金项目(50706048)；浙江省自然科学基金项经过一系列的数学变换，得到完整的电压关系式可表示为目(Y1091080)收稿日期：2010～05—07收修改稿日期：2010—09—16第12期徐爱芬等：振动弦黏度／密度测试仪的研制3