基于LabVIEW的黏度仪

1　黏度测量原理

回转振动式高温熔体黏度仪是借用激光发生器产生一束平行光照在镜子上,由镜子反射回到A、B传感器上,镜子的上面有一根金属悬丝与步进电机联系,镜子的下面也有一根丝状物体吊在坩埚里。坩埚里面盛着待测样品。电机给悬丝一个力矩,带动镜子在坩埚中转动。由于受液体材料黏力的影响,其振幅将因黏性力的作用而衰减。黏度表示为

式中:v为动力黏度;K为惯性量;M为容器质量;R为容器半径;T为时间周期;δ为实测振幅的对数衰减率;δ0为空测振幅的对数衰减率;τ为实测时的平均周期;τ0为空测时的平均周期。

2　黏度仪的硬件设计

回转振动式高温熔体黏度仪由计算机控制运行。如图1所示,控制与数据处理系统是仪器的核心,完成对外部硬件的控制,对数据的采样和处理,显示保存并打印测量结果。此黏度仪的具体硬件模块设计包括脉冲合成、时基信号的产生、计数译码显示电路等。A、B 2路光信号经光电变换后变成电信号,由于这些电信号很不规则,需要整形,整形后变成规则的电信号,然后把2路信号合成1路信号L, L与时基信号经门电路送到记数译码显示电路中,得到AA、AB 2路信号,另外

L还经过微分电路与计数器的输出端把8421BCD码送到并行通信口8255中,再由计算机读取数据进行处理,输出控制等。

3　系统软件模块设计

黏度仪的总体控制和计算机软件系统应包括:控制系统模块、数据采集系统模块、数据处理系统模块和应用计算模块。设计中,利用LabVIEW作为开发工具,通过CIN(Code InterfaceNode)与DLL调用了C语言程序实现对低层器件的控制,从而实现对整个系统的控制。

3·1　黏度仪VI设计

LabVIEW软件开发平台下设计的总体前面板框图如图2所示。

3·2　电动机控制模块

3·2·1　电动机控制流程图

此模块主要是选择好电动机转动的角度,使电动机转动来带动镜子旋转。步进电机驱动器工作需要2个信号:一个作为方向信号,一个作为脉冲信号。用8255连接驱动器的2个信号来控制步进电机。硬件低层操作利用DLL来调用C++程序。

3·2·2　控件设置

选择电动机的转动角度时,范围是1~9的整数。次数字控件是在数值子模板中,数值越小,每步时间间隔越小,相应的速度越快。

电动机转动按扭是在布尔量控件中,它有一个独特的属性,叫做开关触点属性(MechanicalAction),它有6种开关触点属性,选择SwitchWhen Pressed.

3·2·3　读写硬件口地址

对于VC++语言,对硬件的低层操作主要是利用VC++语言的标准通信函数_inp和_outp来实现。