高温液态金属粘度仪的研究与设计

粘度是表征流体性质的一项重要参数，能直接反映不同流体的特性。粘度及其测量在国民经济许多领域有着广泛的应用，许多工程技术应用都需要流体粘度参数。随着工业现代化的发展及科学技术的进步，相关领域里的粘度测量越来越得到重视，粘度测量方法与测量技术也有很多新的发展。目前粘度测量正在向高精度、自动化、实时在线的方向发展，国内现有的测量仪器已远远不能满足科学实验及国民经济发展的要求。本文以低粘度的高温液态金属为主要测量对象，辅以高粘度的物质测量为补充，在以振荡杯式测量方法的基础上，同时引入振动式测量方法，并结合两种测量方法的优点设计了一款粘度仪。

该粘度仪由上位机系统和下位系统组成，其中下位机系统是粘度仪的硬件部分，上位机系统是粘度仪软件部分。针对该台粘度仪的设计，本文包括以下内容：首先阐述了粘度测量方法的特点并给出了粘度仪的两种测量方案。

在详细讲解振荡杯的运动模态的基础上，分别介绍了振荡杯式求解粘度的两种方法：解析粘度算法和Shvidkovskiy粘度算法，指出了两种算法的优点及其存在的缺点，论证两种算法设计的可行性。在分析振动式粘度计的原理基础上，改良了粘度计算方法，使新方法可以在不改变振荡杯式粘度法硬件基础上实现高粘度大范围测量。其次给出了粘度仪的硬件结构和下位机软件系统的总体设计方案。阐明了粘度仪的整体设计结构及其机械结构的同时，对粘度仪组成部分进行了简要说明。

下位机电路设计主要包括：粘度仪以16位单片机MC9S12DG128为主控芯片，外围电路包括利用ZLG7289的按键显示电路、脉冲时间检测电路及利用单片机中ETC模块的时间测量电路等，最后介绍了单片机的软件结构及具体设计。最后给出了以C++ Builder6.0为工具的粘度仪软件设计方案。主要介绍粘度仪软件的结构和功能，并重点阐述其中的串行通信、电机控制、粘度计算和数据图表模块，最后给出了软件操作的流程。本课题所研制设计高温粘度仪，经实验验证，测量精度高，测量范围广，可靠性、重复性好，较好的满足了设计任务书的要求。该粘度仪可实现工业环境下的实时、全自动在线检测，最大限度的满足了生产的需求，具有广阔的应用前景。同时，对于所做的硬件电路设计工作和所涉及的软件开发进行了总结，指出了其存在的不足并提出了展望。