CN202939111U - 测量液体黏滞系数的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种测量液体黏滞系数的装置，包括底座钢板（1）、支架（2）、悬挂细丝（3），外筒（8）、内筒（9）、加速度传感器（10）、齿轮组（11）、温度传感器（12）、倾角传感器（13）、导线（14）、指示灯（15）、液晶屏（16）、复位开关（17）、启动开关（18），其特征在于：支架（2）焊接于底座钢板（1），悬挂细丝（3）上端焊接于支架（2）上杆处，下端固定于齿轮组（11）的水平齿轮中央，且水平齿轮下端通过支柱固定于内筒（9）上端面，本实用新型可以方便准确地测量出内筒稳定后偏移的角度，从而在整体上大幅提升实验操作方便性和实验测量结果准确性。

Description

测量液体黏滞系数的装置

技术领域

本实用新型涉及一种试验装置，尤其涉及一种测量液体黏滞系数的装置。

背景技术

在大学物理实验中，转筒法测量液体黏滞系数是最基本的实验。但是在以往的实验装置中存在着一些不足之处：第一，温度测量和时间测量采用传统的温度计和计时仪表测量，操作不便，误差较大。第二，内筒达到稳定状态的判断。基本都是人为估计判断，误差较大，即使有些装置加上光电门加以改进，还是必须测量当光物体通过两个光电门时间是否相等再人为进行反复调整，操作十分繁琐。第三，外筒驱动问题。有些装置通过砝码下落带动外筒上端绕线小轮去驱动外筒转动，但是很难保证它们连线都在同一高度，引来外力的干扰。有些采用同步电机带动外筒转动，转速恒定，但是内筒处于稳定状态时的需要的转速不一定和电机转速相等，无法调整。第四，黏滞力矩的测量。砝码驱动的装置一般是测量时间t内匀速下降的距离s，由于在判断匀速的操作中十分复杂，很不方便，而且各部件高度难以保证一致，误差也比较大。有些采用平面镜测转动角度，类似于光杠杆放大法，由于需加刻度尺和望远镜等装置，调试十分不便，再加上人眼观察习惯不同以及环境因素影响等，也会带有一定误差。

实用新型内容

本实用新型发明的目的针对背景技术的不足，设计了一种测量液体黏滞系数的装置。

本实用新型的技术方案提供了一种测量液体黏滞系数的装置，包括底座钢板、支架、悬挂细丝，外筒、内筒、加速度传感器、齿轮组、温度传感器、倾角传感器、导线、指示灯、液晶屏、复位开关、启动开关，其特征在于：

支架焊接于底座钢板，悬挂细丝上端焊接于支架上杆处，下端固定于齿轮组的水平齿轮中央，且水平齿轮下端通过支柱固定于内筒上端面；

垂直齿轮的固定支架上端焊接于支架上杆处，下端与垂直齿轮连接；传动杆的支架钢板，下端焊接于底座钢板，上端设有直径和传动杆直径相同的圆孔，传动杆一端固定于垂直齿轮上，另一端则通过圆孔架在传动杆的支架钢板上；

电动机支架下端焊接于底座钢板上，上端用于固定步进电机，步进电机上端固定于外筒底端；温度传感器固定于外筒内壁，加速度传感器固定于内筒上端面，倾角传感器水平固定于传动杆上；

步进电机、温度传感器、加速度传感器、倾角传感器通过导线连接于主机。

进一步地，指示灯，液晶屏，复位按钮，启动开关均连接于主机内部的电路板上，主机外壳负责封装。

本实用新型的有益效果：采用主机、温度传感器、加速度传感器、倾角传感器、直流步进电机相结合的设计，温度和时间采集控制更为快速精确，步进电机可以驱动外筒转动，速度可调，加速度传感器的应用可以准确判断内筒是否处于匀速状态，倾角传感器可以方便准确地测量出内筒稳定后偏移的角度，从而在整体上大幅提升实验操作方便性和实验测量结果准确性。

附图说明

图1为测量液体黏滞系数的装置的示意图；

其中：1-底座钢板，2-支架，3-悬挂细丝，4-垂直齿轮组的固定支架，5-传动杆的支架钢板，6-电动机支架，7-步进电机，8-外筒，9-内筒，10-加速度传感器，固定于外筒上，11-齿轮组，由一水平齿轮组和垂直齿轮组构成，12-温度传感器，13-倾角传感器，14-导线，15-指示灯，16-液晶屏，17-复位按钮，18-启动开关，19-是主机外壳，20-是传动杆。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的测量液体黏滞系数的装置，包括底座钢板1、支架2、悬挂细丝3，外筒8、内筒9、加速度传感器10、齿轮组11、温度传感器12、倾角传感器13、导线14、指示灯15、液晶屏16、复位开关17、启动开关18。

支架2焊接在底座钢板1上，负责固定相关部件；悬挂细丝3，上端焊接于支架2上杆处，下端固定于齿轮组11的水平齿轮中央，且水平齿轮下端通过支柱固定于内筒9上端面；垂直齿轮的固定支架4上端焊接于支架2上杆处，下端通过三个孔与垂直齿轮连接；传动杆的支架钢板5，下端焊接于底座钢板1上，上端有一直径和传动杆直径相同的圆孔，传动杆20一端固定于垂直齿轮上，另一端则通过圆孔架在传动杆的支架钢板5上，电动机支架6下端焊接于底座钢板1上，上端用于固定步进电机7，步进电机7上端则固定于外筒8底端上；温度传感器12固定于外筒8内壁上，加速度传感器10固定于内筒上端面，倾角传感器13水平固定于传动杆20上；步进电机7、温度传感器12、加速度传感器10、倾角传感器13通过导线连接于主机上；指示灯15，液晶屏16，复位按钮17，启动开关18均连接于主机内部的电路板上，主机外壳19负责封装。

本实用新型提供的一种测量液体黏滞系数的装置原理为：

齿轮组11为精密齿轮组，齿轮组11通过螺孔固定在内筒9上，并通过已知扭转系数的悬挂细丝3悬挂在支架2上。按下主机启动开关18，温度传感器12传回到主机此时液体的温度T1，并显示于液晶屏16上。步进电机以一低的速度带动外筒8转动，由于液体的黏滞力矩的作用，内筒9也将悬丝随之旋转。同时加速度传感器10也开始启动，测量内筒9的加速度。当检测到加速度传感器10传回的加速度不等于0，主机会自动适当提高步进电机的控制信号的频率（不同频率对应相应的转速），增大外筒转动速度，即增加了液体对内筒的黏滞力矩。随着力矩增加，内筒9会带动齿轮组11转动，并通过传动杆带动倾角传感器发生偏转。当悬挂细丝3的恢复力矩等于黏滞力矩时，内筒停止转动，倾角传感器也不会再发生偏转，此时内筒9加速度为0。当检测到内筒9加速度等于0时，主机控制电机不再增大转速，并把通过程序将此时转速转化成周期T₀显示于液晶屏16上，同时启动倾角传感器13和温度传感器12，把偏转角度θ，和此时的温度T2传回主机，并将角度θ和T2显示于液晶屏上。最终液晶屏上会显示T₀、θ、平均温度值（（T1+T2）/2）。

最后代入公式

算出黏滞系数η即可。其中a,b为内、外筒的半径；L为内筒的高；D为悬挂细丝扭转系数。

Claims (2)

1.一种测量液体黏滞系数的装置，包括底座钢板（1）、支架（2）、悬挂细丝（3），外筒（8）、内筒（9）、加速度传感器（10）、齿轮组（11）、温度传感器（12）、倾角传感器（13）、导线（14）、指示灯（15）、液晶屏（16）、复位开关（17）、启动开关（18），其特征在于：

支架（2）焊接于底座钢板（1），悬挂细丝（3）上端焊接于支架（2）上杆处，下端固定于齿轮组（11）的水平齿轮中央，且水平齿轮下端通过支柱固定于内筒（9）上端面；

垂直齿轮的固定支架（4）上端焊接于支架（2）上杆处，下端与垂直齿轮连接；传动杆的支架钢板（5），下端焊接于底座钢板（1），上端设有直径和传动杆（20）直径相同的圆孔，传动杆（20）一端固定于垂直齿轮上，另一端则通过圆孔架在传动杆的支架钢板（5）上；

电动机支架（6）下端焊接于底座钢板（1）上，上端用于固定步进电机（7），步进电机（7）上端固定于外筒（8）底端；温度传感器（12）固定于外筒（8）内壁，加速度传感器（10）固定于内筒上端面，倾角传感器（13）水平固定于传动杆（20）上；

步进电机（7）、温度传感器（12）、加速度传感器（10）、倾角传感器（13）通过导线连接于主机。

2.根据权利要求1所述的测量液体黏滞系数的装置，其特征在于：指示灯（15），液晶屏（16），复位按钮（17），启动开关（18）均连接于主机内部的电路板上，主机外壳（19）负责封装。

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