石英晶體粘度傳感器及其頻率特性的研究.pdf

1、粘度是對(duì)流體內(nèi)部流動(dòng)阻力的一種度量，是表征流體性質(zhì)的一項(xiàng)重要參數(shù)。目前，粘度測(cè)量廣泛應(yīng)用于石油、化工、紡織、國(guó)防、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，如臨床醫(yī)學(xué)中，測(cè)量血液及生理液體的粘度已成為心腦血管疾病的重要診斷依據(jù)；在工業(yè)生產(chǎn)中，粘度與溫度、壓力等一樣，是一般工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的重要參數(shù)，人們依靠這些參數(shù)對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行監(jiān)督和控制，這對(duì)提高產(chǎn)品的質(zhì)量、保障生產(chǎn)安全、改進(jìn)操作工藝、改善生產(chǎn)條件都具有重要意義。 傳統(tǒng)的粘度計(jì)有細(xì)管粘度計(jì)、落體粘度計(jì)、旋轉(zhuǎn)粘度

2、計(jì)等，種類(lèi)很多。但是這些粘度計(jì)制作困難，要求測(cè)試條件苛刻，價(jià)格高，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)。 研究發(fā)現(xiàn)，在一定的液體粘度范圍內(nèi)，石英晶體的頻率響應(yīng)和等效阻抗與粘度有良好的相關(guān)性。本課題依據(jù)石英晶體的逆壓電效應(yīng)，將粘度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，制成一種新型液相介質(zhì)石英晶體粘度傳感器。與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：與計(jì)算機(jī)連接方便，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量控制；時(shí)間穩(wěn)定性好，便于實(shí)時(shí)監(jiān)控；便于攜帶，成本低。 本文討論了液相介質(zhì)中石英晶體粘度傳感

3、器的工作機(jī)理，并以此作為設(shè)計(jì)傳感器的理論依據(jù)；從理論上分析了石英晶體在液相介質(zhì)中的振蕩特性和阻抗特性；完成了激勵(lì)響應(yīng)式石英晶體粘度傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；完成了石英晶體頻率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括AT89C52單片機(jī)系統(tǒng)、直接數(shù)字頻率合成器(DDS)、鍵盤(pán)及液晶顯示接口、高頻放大電路部分等，并完成了相關(guān)調(diào)試。最后，對(duì)該傳感器進(jìn)行了性能測(cè)試。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該傳感器在諧振頻率處的輸出電壓對(duì)于液體粘度變化具有較高的靈敏度；石英晶體諧振頻率與液體