运动黏度计中的控温计时系统

　　1　运动黏度计的使用状况

　　国家标准GB265-92及国际标准ISO3104都给出了运动黏度的测试方法,其基本构想是在某一恒定的温度下,测定一定体积的液体在重力下流过一个标定好的玻璃毛细管黏度计的时间,黏度计的毛细管常数与流动时间的乘积,即为该温度下被测液体的运动黏度,在温度t时运动黏度用符号νt表示。按照有关标准规定,给出测试装置的框图,见图1所示。

　　图1中,玻璃毛细管运动黏度计的形状有明确规定,但在国家标准中规定“允许采用同样精度的运动黏度计”。表明可以在达到精度要求的前提下对玻璃毛细管运动黏度计的形状作一定程度的改变。标准温度计要求最小分度为0.1℃,同时规定,在安装温度计时,要使水银球的位置接近毛细管中央点的水平面。恒温浴缸的高度不小于180 mm,容积不少于2 L,此外在测试中还需要精度为0.1 s的秒表。具体测试过程:利用调温控温电路控制电加热管使浴缸介质加热至规定温度(精度0.1℃),用温度计读出介质的温度,用搅拌器使浴缸温度均匀稳定,利用橡皮球将一定量的油样注入到玻璃黏度计内,开始测试时先使油样的上液面处于稍高于刻线a处(此时油样的下液面处于玻璃管黏度计等位面的底部)。由于上下液面不等高,油样将因重力向下流动,上液面亦将缓缓下移,当上液面下移至a处时,启动秒表计时,当上液面降至刻线b时,停秒表。即测出降落时间,但因为玻璃运动黏度计在制造时无法保证一致性,故玻璃运动黏度计生产厂在黏度管出厂同时提供一张黏度系数卡,将测得的时间乘以黏度计系数即得试样的运动黏度值(还须测试多次,取平均值,并对结果进行评估,步骤较繁琐)。目前市售的运动黏度计就是按此模式组成的,使用中发现此类仪表有如下缺点。

　　a)控温器精度不高:市售运动黏度计测温元件多采用负温度系数热敏电阻,热敏电阻灵敏度虽然较高,但精度低,稳定性差,为监测温度还必须另备一只标准温度计;

　　b)温度控制方式采取位控方式,因为测温时必须实施人工监测,故精度低,操作人员劳动强度较大;

　　c)测时方式落后,确定试样的运动黏度的主要过程是计时,标准规定每一次测量时间必须大于200 s,在某些情况下测量时间还须大于350 s,操作者透过浴缸观察油样降落的情况,能见度很差,时间又长,极易引起疲劳导致读数错误。

　　针对常规运动黏度计的缺点,笔者设计了实用的控温计时系统,具有如下功能。

　　a)按规定标准自动控温,无须外加精密温度计监控,无须操作者干预,可随时测出试样的温度,并给出指示;

　　b)采用电子计时器进行计时,利用光导纤维对试样液面进行自动检测,光纤液面检测器分别置于玻璃黏度计管的刻线a,刻线b处,计时器在上液面流经刻线a时自动开启电子计时器,当上液面流经刻线b时自动关闭电子计时器;