低频振动粘度计信号采集系统的研制

　　一、引言

　　低频振动粘度计又称振动盘粘度计，是测量低粘度流体粘度的一种高精度测量仪器.它是通过分析在流体中作低频扭转振动的振动盘的对数衰减率和振动周期得到流体的粘度，衰减率和振动周期的测量精度是由本测量系统的信号采集系统的精度所决定，它对最终的测量精度有很大影响。

　　本测量系统的振动盘悬挂于一根扭丝下，一面小镜固定于振动盘上，用以反射外来的激光。本体外安放了两个感光器件一光电二极管。记录、分析激光扫过两个不同角度光电二极管的时间，可得振动盘扭转振动的对数衰减率和振动周期。

　　图1是测量系统的示意图，图中1、2是两个光电二极管，其中一个处于工作盘静止时反射光的位置。图中3是一付氦一氖激光器，图中4是处于转动轴心，跟随工作盘一起运动的小镜，反射光依次扫过两个光电管，记录光斑到达每个光电管的时刻，是测量系统的主要任务。

　　二、对数衰减率的测量原理

　　图2是信号采集系统数据处理过程示意图，图2a是激光光斑所描述的工作盘衰减振动示意图，图2b是二极管检测电路信号，图2。是经过电压放大和脉冲整形电路后的电信号，图2d是中断产生电路发出的电信号。图中a.是1,2两个光电二极管面对小镜(振动轴心)所形成的夹角.

　　振动盘在工作时，可被认为是在固定的周期下作振幅逐渐衰减的简谐振动。假定t=0时，扭转角a=0，则振动盘的工作方程可以写成为：

　　三、测t系统的制作

　　根据测量系统的工作原理及要求，作者首先确定了图3所示的测量系统框图。下面就对其进行全面介绍:

　　1.测f系统的硬件构成和功能

　　图3表示测量系统由光电二极管检测电路、电压放大电路、脉冲整形电路、中断产生电路、微处理器单元和显示电路6大模块组成。

　　(1)光电二极管检测电路实现了光信号到弱电信号之间的转换。在本试验条件下，当激光光斑经过光电二极管时，从取样电阻上可以取出与流过光电二极管电流相关的电压信号，它一般在毫伏级电压水平。无激光激励时，相应的电压信号是微伏级。

　　(2)电压放大电路主要完成电压信号跟随和电压放大作用。由光电二极管检测电路送来的信号经A点送到放大电路的输入端，放大电路的前级采用跟随电路，以保证有较高的阻抗，达到既接受光电二极管检测电路送过来的信号，又不对其产生影响的效果。电压信号从跟随级输出后送到反相放大器进行放大，通过调整精密电位器W可以调整放大倍数，以保证在弱信号时不触发后级脉冲整形电路。