旋转粘度计的基本结构和测量原理

一、 旋转粘度计的基本结构和测量原理：

我们以经典的表盘式粘度计的结构为例，马达与变速齿轮在仪器 顶端的机壳内，通过转轴传动，带动转子旋转，转子受到样品的阻力，阻力的大小由一个精确标定的铍铜合金弹簧感应，由胡克定律（Hooke'slaw）知道，弹簧的形变和受到的力成正比，弹簧的一端接在宝石尖座轴承上，另一端直接接在指针上,这个指针可以指示出弹簧的形变量，进而计算出 扭力和粘度值。宝石尖座轴承摩擦力的大小决定了仪器的灵敏度和使用寿命。数显粘度计中，位移转换器测量轴承的偏转角并显示在数字仪表板上。

从上面的仪器结构分析可以看出，粘度计的核心部件是弹簧和宝石尖 座，弹簧决定仪器的线性和准确性，宝石尖座决定仪器的灵敏度和寿命。

二、 弹簧/游丝、仪器的线性和准确性关系分析

粘度可以认为是样品内部的阻力大小，粘度计是用来测量这个阻力的， 而其中的部件就是弹簧/游丝，胡克定律（Hooke's law）告诉我们弹簧的形 变和受到的力成正比，理想状态下，不同作用力下的弹簧形变应该是等比 例变化的，但在实际情况下，只有良好品质的弹簧才能表现出良好的线性，满足胡克定律（Hooke's law）的要求。

优质的弹簧游丝采用铍铜合金，这样的弹簧具有良好的弹性和稳定的 形变和恢复性，保证仪器在量程范围内的线性和重复性。从上图可以看出，Brookfield的弹簧在100%形变范围内和受到的力成良好的直线关系，仪器也只要用一个标准点进行标定就完成仪器的校准，同时不同批次间的弹簧 也有严格的统一标准，保证不同批次仪器的重复性。Brookfield 的每一根弹 簧都经过测试，不同量程的仪器对弹簧有不同规定的严格要求，LV 673.7 dyne.cm、RV 7187 dyne.cm、HA 14374 dyne.cm、HB 57496 dyne.cm。上图中红色和绿色的是其他厂家产品的弹簧形变曲线，它们不是成线 性关系的，同时不同批次甚至同一批次的弹簧形变曲线也不同，因此最终仪器的准确性和重复性较差。

由于粘度计在生产过程中需要用标准油进行定标，针对弹簧线性不好的情况，其它生产厂家大多选在较高扭矩范围进行一点定标，然后将全量程范围进行整体旋转处理，从曲线上可以看到，在标定点的左右，会产生不同的误差。这样处理的结果是，在进行样品测试时，即使是用同样的测量条件，不同厂家的仪器或者是同一厂家的不同仪器测得的数据会有偏差， 经常发生和行业标准的 Brookfield 数据对不上，其中的主要原因就在于弹簧的品质。

三、 宝石尖座、仪器的灵敏度和寿命分析在仪器的内部，宝石尖座是起到支撑作用，这一接触点的要求是摩擦 力越小越好，因此一般都是做成接触面积很小的尖状，同时对下面的支撑 面的强度有相应的要求，要求强度大、耐磨性好、寿命长。Brookfield 采用人造宝石，有足够的强度和寿命，保证仪器的灵敏度和 使用寿命；而其它厂家采用的材质（硬质玻璃）会差，相应的灵敏度和寿 命都会受影响，这可以通过震荡试验进行检查：用手轻轻地按顺时针旋转连接头半圈，放开，观察连接头，果连接头能来回摆动 4-5 次的，表明尖 座性能良好，仪器的灵敏度和寿命都不错；如果看到连接头没有来回摆动或摆动1次的，仪器的尖座已经损坏，灵敏度也差了。

当使用灵敏度差的仪器时，仪器的读数经常没有变化，客户往往以为 这样的仪器很稳定，其实仪器已经不能正常使用了，读数也往往是不准的。

综上所述，我们可以发现，通过弹簧/游丝和宝石尖座的比较就知道，为什么Brookfield可以几十年保持同样的品质，成为行业的标准，而其它厂家，尤其是便宜产品的使用寿命和测量结果是多么令人失望了！