高溫液態金屬粘度儀的研究與設計

粘度是表征流體性質的一項重要參數，能直接反映不同流體的特性。粘度及其測量在國民經濟許多領域有著廣泛的應用，許多工程技術應用都需要流體粘度參數。隨著工業現代化的發展及科學技術的進步，相關領域里的粘度測量越來越得到重視，粘度測量方法與測量技術也有很多新的發展。目前粘度測量正在向高精度、自動化、實時在線的方向發展，國內現有的測量儀器已遠遠不能滿足科學實驗及國民經濟發展的要求。本文以低粘度的高溫液態金屬為主要測量對象，輔以高粘度的物質測量為補充，在以振蕩杯式測量方法的基礎上，同時引入振動式測量方法，并結合兩種測量方法的優點設計了一款粘度儀。

該粘度儀由上位機系統和下位系統組成，其中下位機系統是粘度儀的硬件部分，上位機系統是粘度儀軟件部分。針對該臺粘度儀的設計，本文包括以下內容：首先闡述了粘度測量方法的特點并給出了粘度儀的兩種測量方案。

在詳細講解振蕩杯的運動模態的基礎上，分別介紹了振蕩杯式求解粘度的兩種方法：解析粘度算法和Shvidkovskiy粘度算法，指出了兩種算法的優點及其存在的缺點，論證兩種算法設計的可行性。在分析振動式粘度計的原理基礎上，改良了粘度計算方法，使新方法可以在不改變振蕩杯式粘度法硬件基礎上實現高粘度大范圍測量。其次給出了粘度儀的硬件結構和下位機軟件系統的總體設計方案。闡明了粘度儀的整體設計結構及其機械結構的同時，對粘度儀組成部分進行了簡要說明。

下位機電路設計主要包括：粘度儀以16位單片機MC9S12DG128為主控芯片，外圍電路包括利用ZLG7289的按鍵顯示電路、脈沖時間檢測電路及利用單片機中ETC模塊的時間測量電路等，最后介紹了單片機的軟件結構及具體設計。最后給出了以C++ Builder6.0為工具的粘度儀軟件設計方案。主要介紹粘度儀軟件的結構和功能，并重點闡述其中的串行通信、電機控制、粘度計算和數據圖表模塊，最后給出了軟件操作的流程。本課題所研制設計高溫粘度儀，經實驗驗證，測量精度高，測量范圍廣，可靠性、重復性好，較好的滿足了設計任務書的要求。該粘度儀可實現工業環境下的實時、全自動在線檢測，最大限度的滿足了生產的需求，具有廣闊的應用前景。同時，對于所做的硬件電路設計工作和所涉及的軟件開發進行了總結，指出了其存在的不足并提出了展望。