什么是靈光一瞥？

您是否需要快速完成測(cè)量、繪圖或搭建？相較于追求嚴(yán)絲合縫的‘科學(xué)范式’，我們更關(guān)注高效達(dá)成目標(biāo)。為此，我們推出「靈光一瞥」—— 科學(xué)之妙，亦可化繁為簡(jiǎn)。無需繁瑣論證，只需以實(shí)用為綱，敏捷呈現(xiàn)成果。若您對(duì)此感興趣，我們?cè)概c您及團(tuán)隊(duì)深入探討，共尋答案。

內(nèi)容摘要

本期的靈光一瞥主要涉及當(dāng)介質(zhì)粘度超出了專用粘度傳感器 VLO-M2 的測(cè)量范圍時(shí)的一種測(cè)定方法。該方法在很寬的溫度范圍內(nèi)對(duì)各種介質(zhì)進(jìn)行了測(cè)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)可以檢測(cè)的粘度范圍大于 400 mPa?s。該方法用FLT-M1_i1 科里奧利傳感器流量測(cè)量?？评飱W利測(cè)量原理非常適合這種方法，因?yàn)樗臏y(cè)量管形狀精確，可以測(cè)量其上的壓降。

此測(cè)試的必要性何在？

長(zhǎng)期以來，介質(zhì)粘度一直是潤(rùn)滑油的一個(gè)重要參數(shù)。與此同時(shí)，粘度在油漆/涂料或維護(hù)產(chǎn)品等領(lǐng)域也得到了進(jìn)一步的直接應(yīng)用。然而，油品質(zhì)量測(cè)量等間接應(yīng)用也變得越來越重要。我們將介紹一種基于 “古老 ”壓差原理的粘度測(cè)量方法，該方法采用了精確的科里奧利測(cè)量技術(shù)。

研究結(jié)果

FLT-M1_i1 的入口處和出口處分別裝有一個(gè)壓力傳感器（見圖 1）。記錄了不同介質(zhì)和溫度下的流速、入口壓力、出口壓力和溫度等測(cè)量變量。

圖 1: 測(cè)試裝置包括兩個(gè)壓力傳感器、FLT-M1_i1 科里奧利質(zhì)量流量傳感器和一個(gè)溫控循環(huán)系統(tǒng)

各種液體（從水到高粘度 ISO 100 液壓油）在溫控循環(huán)系統(tǒng)中通過傳感器裝置泵送。在 10 °C 至 70 °C 的溫度范圍內(nèi)，粘度從約 0.5 mPa?s 到約 450 mPa?s 不等。

圖 2: 所有使用介質(zhì)的粘度隨溫度變化的測(cè)量值

介質(zhì)的動(dòng)態(tài)粘度  可以通過測(cè)量變量流量 Q、壓差 Δp 和科里奧利測(cè)量管的幾何變量長(zhǎng)度 L 和半徑 R 計(jì)算得出，計(jì)算公式為哈根-普瓦耶定律:

必須使用額外的校正系數(shù)來校正流體阻塞和管道曲率的影響。然后將用這一簡(jiǎn)單公式計(jì)算出的粘度與參考值進(jìn)行對(duì)比:

圖 3: 粘度測(cè)量值與參考值的比較

測(cè)量結(jié)果在很大范圍內(nèi)都非常符合理想的哈根-普瓦耶定律。偏差主要出現(xiàn)在介質(zhì)溫度非常高或非常低的情況下。這可能是由于管道沿線的溫度梯度以及介質(zhì)與環(huán)境之間的溫差造成的，因此無法確定 “實(shí)際 ”溫度。

這也導(dǎo)致了參考溫度的不確定性，從而導(dǎo)致了參考粘度的不確定性。在這個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試中，這些誤差為 ±10%。不過，通過校準(zhǔn)和/或限制溫度范圍，可以大大改善這種情況。TrueDyne Sensors AG 的一個(gè)合作伙伴已經(jīng)成功并高度發(fā)展了用于測(cè)量原油質(zhì)量的測(cè)量原理:

流量和密度作為有價(jià)值的附加測(cè)量變量被 “免費(fèi) ”包含在內(nèi)。

結(jié)論

通過壓力傳感器和科里奧利質(zhì)量流量傳感器的組合，成功測(cè)定了 0.5 mPa?s 至約 450 mPa?s 范圍內(nèi)介質(zhì)的粘度。除粘度測(cè)量外，還可測(cè)量質(zhì)量流量和密度，因此這種多參數(shù)解決方案的應(yīng)用范圍非常廣泛。