專利名稱：一種賓漢型流體流動檢測儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體檢測儀器，具體涉及一種賓漢型流體流動檢測儀器。
背景技術(shù)：
印刷行業(yè)廣泛使用的油墨、石油行業(yè)開采出的原油等，從流變特性上講都是非牛頓型黏性流體，通常為賓漢型流體，即存在一個流動的啟動壓力，又稱最小屈服應(yīng)力，因為這些流體一般要用管路輸送，因此啟動流阻的測定在科學(xué)研究及工程實踐中非常重要。賓漢型流體在靜止?fàn)顟B(tài)時，必須借助一定的外力作用，克服較大的啟動阻力，油墨主體才能出現(xiàn)滑移。當(dāng)油墨在直管中作穩(wěn)定流動時，像一條連貫的塞體，橫過塞體的徑向速度梯度du/dr為零，所有摩擦力的產(chǎn)生都局限在緊靠管壁的環(huán)流區(qū)域內(nèi)。通常采用賓漢(Bingham)流體方程來描述此類油墨在管道中的穩(wěn)定塞流流動情況
式中Γ 一使流體流動的剪切應(yīng)力(Pa)； Ty—使流體流動的最小屈服應(yīng)力(Pa)；
Tw _水環(huán)中液體的流動剪切應(yīng)力(Pa)；
現(xiàn)有的賓漢型流體檢測試驗用儀器操作復(fù)雜，價格昂貴，因此設(shè)計研究操作簡單、測量準(zhǔn)確、成本低廉的用測試賓漢型流體流動的科學(xué)儀器就顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點與不足，提供一種賓漢型流體流動檢測儀器。本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)
一種賓漢型流體流動檢測的儀器，包括高壓氣瓶1、控制閥2、噴氣管3、流動管道4、光電傳感器5、數(shù)據(jù)采集卡6、計算機7、電容式壓力變送器8、氣體流量計9、氣體緩沖罐10 ；高壓氣瓶1、氣體流量計9、氣體緩沖罐10、噴氣管3、流動管道4順次連接，氣體緩沖罐10外側(cè)分別安裝控制閥2-1、電容式壓力變送器8，噴氣管3和流動管道4之間設(shè)有控制閥2-2 ； 流動管道4外側(cè)安裝兩個光電傳感器5、電容式壓力變送器8分別與數(shù)據(jù)采集卡6連接，數(shù)據(jù)采集卡6與計算機7相連。本發(fā)明采用高壓氣源作為動力源，很好的控制賓漢型流體流動的屈服應(yīng)力，氣體緩沖罐10穩(wěn)定氣流，氣體流量計9測得氣體流速，光電傳感器5可以測量賓漢型流體在流動管道4內(nèi)流動的時間，電容式壓力變送器8可以測定賓漢型流體流動的最小屈服應(yīng)力。所述兩個光電傳感器5分別安裝在流動管道4的進(jìn)、出口端。
所述的流動管道4采用有機玻璃制造，流動管道4內(nèi)徑為30mm-40mm，提高賓漢型流體在較低流速下的啟動阻力及數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，可以很好的觀察流體流動形態(tài)。所述的控制閥2是由比較器芯片控制，可自動調(diào)節(jié)試驗過程中的壓力。本發(fā)明的原理一種賓漢型流體流動檢測儀器，該儀器以高壓氣體作為動力源來使賓漢型流體進(jìn)行塞流流動，并依靠氣體緩沖罐獲得穩(wěn)定的氣流，氣體流速通過氣體流量計測得，該儀器以高強有機玻璃作為流體流動管道，同時采用先進(jìn)的傳感器技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)和自行開發(fā)的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)了對流體流動參數(shù)信號的采集、濾波與保存，采集信號通過快速傅立葉(FFT)濾波后存入計算機，賓漢型流體流動的狀態(tài)可以通過透明有機玻璃管道觀察，平均流速通過流體塞流流動距離除以時間獲得，流體流動的最小屈服應(yīng)力通過電容式壓力變送器測得，并通過數(shù)據(jù)采集卡采集信號存入計算機當(dāng)中。該發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點
(1)采用高壓氣源作為賓漢型流體流動的動力，不僅易于控制，還可以通過電容式壓力變送器很好的測定賓漢流體流動的最小屈服應(yīng)力；
(2)儀器操作簡單，采用有機玻璃管道作為試驗管道，可以很好觀察流體的塞流流動以及多孔介質(zhì)現(xiàn)象，自行研發(fā)的數(shù)據(jù)采集軟件可以對試驗過程中的數(shù)據(jù)及時準(zhǔn)確的自動采集，并以文本格式保存入計算機；
(3)流動管道的兩端裝有光電傳感器，可以準(zhǔn)確測量賓漢流體在管道內(nèi)的流動時間；
(4)氣體緩沖罐內(nèi)氣壓由控制閥來調(diào)解，控制閥的開啟由一塊比較器芯片來控制，這樣整個試驗過程中的壓力調(diào)節(jié)可以自動進(jìn)行；
(5)該儀器可以測量各種賓漢型流體，尤其是粘度非常大的流體，且根據(jù)實際需要，可以方便的更換試驗管道，拆裝方便，易于操作。


圖1為本發(fā)明一種賓漢型流體流動檢測的試驗儀器示意圖。圖中示出1-高壓氣瓶，2-控制閥，3-噴氣管，4-流動管道，5-光電傳感器，6_數(shù)據(jù)采集卡，7-計算機，8-電容式壓力變送器，9-氣體流量計，10-氣體緩沖罐。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但本發(fā)明的實施方式不僅限于此。如圖1所示，一種賓漢型流體流動檢測儀器，包括1-高壓氣瓶，2-控制閥，3-噴氣管，4-流動管道，5-光電傳感器，6-數(shù)據(jù)采集卡，7-計算機，8-電容式壓力變送器，9-氣體流量計，10-氣體緩沖罐。首先把一定質(zhì)量、一定濃度的賓漢型流體裝入到流動管道4內(nèi)， 例如裝入2kg水泥漿，使其分布均勻，打開高壓氣瓶1，并啟動數(shù)據(jù)采集卡6，設(shè)置好要采集數(shù)據(jù)類型的信號通道，慢慢開啟控制閥2，同時啟動各個傳感器使其進(jìn)入工作狀態(tài)，對氣體緩沖罐10內(nèi)壓力變化等物理量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，例如此時當(dāng)壓力為0. OSMI^a管內(nèi)的水泥漿在噴氣管3的高壓氣體的推動下開始流動，此時從流動管道4內(nèi)觀察流體的流動情況，賓漢型流體在流動管道4內(nèi)流動的時間由位于流動管道4進(jìn)口和出口的兩個光電傳感器5測量， 水泥漿流出的時間為15s，氣體通過流體的流速由氣體流量計9測得為2L/s，因此此種水泥漿的屈服應(yīng)力為0. 08MPa。 整個實驗中，用自行開發(fā)的虛擬儀器采集程序進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并以文本格式存入硬盤，以供后續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。實驗采用PCL-818HG的數(shù)據(jù)采集卡，12位模擬輸入，單通道采樣頻率100kHz，轉(zhuǎn)換時間10s。實驗測量中數(shù)據(jù)采集卡6采用了差分(DIFF)接線方式， 軟件觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換，采樣頻率100Hz。對于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計采用LabWindows/ CVI編程語言作為開發(fā)工具，傳感器接收的被測信號轉(zhuǎn)換為電量信號，信號電路將傳感器輸出的電量信號進(jìn)行整型、轉(zhuǎn)換和濾波處理，變成標(biāo)準(zhǔn)信號，數(shù)據(jù)采集卡6采集電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)入計算機7，采集軟件具有數(shù)據(jù)動態(tài)采集、信道選擇、數(shù)據(jù)存儲等功能，同時操作簡單，實用性強
本發(fā)明所論述的一種賓漢型流體流動檢測儀器不僅可以較好的研究賓漢型流體在水平圓管內(nèi)的流動特性，觀測賓漢型流體塞流流動的現(xiàn)象，而且非常適合于檢測粘度大的非牛頓流體，該儀器拆裝方便，易于操作，可以準(zhǔn)確自動記錄試驗中各個物理量的變化，對研究印刷行業(yè)中的高粘油墨和高粘石油的流動特性提供了一個科學(xué)的檢測手段。
權(quán)利要求
1.一種賓漢型流體流動檢測儀器，其特征在于包括高壓氣瓶(1)、控制閥(2)、噴氣管 (3)、流動管道(4)、光電傳感器(5)、數(shù)據(jù)采集卡(6)、計算機(7)、電容式壓力變送器(8)、氣體流量計(9)、氣體緩沖罐(10);高壓氣瓶(1)、氣體流量計(9)、氣體緩沖罐(10)、噴氣管 (3)、流動管道(4)順次連接，氣體緩沖罐(10)外側(cè)分別安裝控制閥(2-1)、電容式壓力變送器(8)，噴氣管C3)和流動管道(4)之間設(shè)有控制閥0-2)；流動管道(4)外側(cè)安裝兩個光電傳感器(5)，光電傳感器(5)、電容式壓力變送器(8)分別與數(shù)據(jù)采集卡(6)連接，數(shù)據(jù)采集卡(6)與計算機(7)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述賓漢型流體流動檢測的儀器，其特征在于所述兩個光電傳感器 (5 )分別安裝在流動管道(4 )的進(jìn)、出口端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述賓漢型流體流動檢測的儀器，其特征在于所述的流動管道(4) 采用有機玻璃制得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述賓漢型流體流動檢測的儀器，其特征在于所述的流動管道(4) 內(nèi)徑為 30mm-40mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述賓漢型流體流動檢測的儀器，其特征在于所述的控制閥(2)由比較器芯片控制。
全文摘要
本發(fā)明公開一種賓漢型流體流動檢測儀器，該儀器包括高壓氣瓶、控制閥、噴氣管、流動管道、光電傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、計算機、電容式壓力變送器、氣體流量計、氣體緩沖罐；高壓氣瓶、氣體流量計、氣體緩沖罐、噴氣管、流動管道順次連接，氣體緩沖罐外側(cè)安裝控制閥與電容式壓力變送器，噴氣管和流動管道之間設(shè)有控制閥；流動管道外側(cè)安裝兩個光電傳感器，光電傳感器和電容式壓力變送器與數(shù)據(jù)采集卡連接，數(shù)據(jù)采集卡與計算機相連。該儀器可以對賓漢型流體的流動進(jìn)行研究，并可以很好觀察流體在管內(nèi)的流動形態(tài)及科學(xué)測定相應(yīng)的屈服應(yīng)力，該儀器可以應(yīng)用于我國印刷油墨及高粘石油的物性檢測當(dāng)中。
文檔編號G01N11/04GK102410972SQ20111022980
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者唐寶玲, 邰晶磊, 陳奇峰, 陳廣學(xué) 申請人:華南理工大學(xué)