基于旋转式的流变特性检测系统硬件设计

发布时间：2017-10-19 21:05

  本文关键词：基于旋转式的流变特性检测系统硬件设计

  更多相关文章： 流变特性 粘度 挤阻现象 介电谱仪

【摘要】：液体流变特性的检测装置在医药制造、化工生产以及生物工程等领域具有广泛的用途,是工厂应用研究和研究部门进行科学研究的重要设备。它能在完整的实际加工过程中,不间断且保证较高精准度地对液体的流变特性从宏观角度上进行检测,但无法从微观粒子的角度上对液体的流变特性进行深入研究。从微观角度看,粒子产生“挤阻现象”是由于粒子之间短程作用力各向异性而导致宏观液体密度的涨落,整个体系处于热力学非稳态。在这种状态下,有一部分粒子相互支撑起一个支撑网络,其他粒子则作为这个网络的支持粒子,使得大部分的团簇运动受到影响而被迫阻停止,那么原本溶胶状的分散体系就变为冻胶状。移除支持粒子不会对“挤阻现象”有任何影响,但去除作为支撑网络的任何一个粒子,液体便会产生流动。本文详细给出了流变特性检测系统的硬件设计与软件的实现流程,设计出一款针对液体流变特性检测的实体装置,并在相关信号采集与传送过程中完成与介电谱仪的联用,实现同步检测微观状态、相互作用以及宏观性能的同时,测量微胶凝分散液的介电和流变特性(主要是粘度),以便揭示流变场对微凝胶粒子聚集结构与状态的扰动,以及聚集结构与状态对分散体系的宏观力学和电学性能的影响。本文的重点在于实现介电谱仪在所设计的流变特性检测装置的转子在被测液体中做剪切运动的状态下,能够保持不受震动等一系列影响,采集到所需要的信号数据,测得不同剪切场下微胶凝发生挤阻时的电学和力学的弛豫特性。硬件设计中,通过联轴器,尽可能降低了转子在高速旋转过程中因偏离旋转中心而产生的抖动;选用导电滑环,实现了转子在高速旋转的过程中,依然可以将信号传送给与此相连接的介电谱仪采集信号接口。
【关键词】：流变特性 粘度 挤阻现象 介电谱仪
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH702
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 课题的研究背景8-9
• 1.2 课题的目的及意义9-10
• 1.3 流变特性检测系统的国内外现状10-13
• 1.3.1 基于旋转法的流变特性检测系统11-12
• 1.3.2 基于毛细管法的流变特性检测系统12-13
• 1.3.3 基于落球法的流变特性检测系统13
• 1.4 基于旋转法的粘度检测系统的技术研究13-15
• 1.5 本论文的主要内容简介15-17
• 第二章 液体参数检测的基本原理17-24
• 2.1 粘度测量原理17-18
• 2.2 温度测量原理18-21
• 2.2.1 热电偶测量18-19
• 2.2.2 热敏电阻测量19-21
• 2.3 介电常数测量原理21-23
• 2.3.1 介电常数的基本概念21-22
• 2.3.2 测量原理22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 系统总体方案设计24-44
• 3.1 电路制图工具25-28
• 3.1.1 创建PCB项目工程文件和原理图文件25-27
• 3.1.2 元器件属性的编辑与原理图的编译27
• 3.1.3 建立PCB文件与完成电路板布线27-28
• 3.2 粘度测量系统的硬件设计28-38
• 3.2.1 单片机控制模块29-31
• 3.2.2 显示模块31-32
• 3.2.3 电机驱动模块32-34
• 3.2.4 电源模块34-35
• 3.2.5 力矩传感器模块35
• 3.2.6 信号传输与接收的接口模块35-36
• 3.2.7 温度控制模块36-38
• 3.3 粘度测量系统的软件设计38-42
• 3.3.1 粘度测量程序38-39
• 3.3.2 液晶显示软件实现39-40
• 3.3.3 指数加速算法40-42
• 3.4 传输介电信号的接口模块42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 粘度检测装置的结构设计44-54
• 4.1 三维机械CAD软件SolidWorks44-46
• 4.1.1 参数化建模45
• 4.1.2 模块化设计45-46
• 4.2 机械硬件的设计46-50
• 4.2.1 支架46
• 4.2.2 搅拌模块46-50
• 4.3 中间环节的机械设计50-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第五章 实验结果与测试分析54-62
• 5.1 流变特性检测系统的搭建与测试54-55
• 5.2 电机加速测试55-56
• 5.3 温度测量的测试56-57
• 5.4 粘度测量的测试57-60
• 5.4.1 粘度常系数的标定57-58
• 5.4.2 粘度测量装置的检验58-60
• 5.5 剪切流场中联用装置的测试60-61
• 5.6 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 参考文献64-66
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文66-67
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利67-68
• 致谢68

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