本發(fā)明屬于測量和計量科學領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種用于黏度毛細管法測量和黏度計校準的自動計時裝置和包括該自動計時裝置的自動計時毛細管黏度測量裝置。

背景技術(shù)：

黏度表征了液體的內(nèi)部摩擦力狀態(tài)，與在外力作用下液體發(fā)生運動的趨勢關(guān)系密切，是一項重要的物理化學參數(shù)，在軍工國防、石油化工、醫(yī)療衛(wèi)生等諸多領(lǐng)域均涉及到黏度測量。黏度測量根據(jù)原理不同可分為毛細管法、旋轉(zhuǎn)法、流出杯法和落球法等等，其中，測量不確定度最小，應用最為普遍的是毛細管法。全球所有建立了獨立黏度量值傳遞體系的國家無一例外的均采用毛細管黏度計作為黏度量值的計量基準和計量標準裝置。

目前，毛細管法黏度測量和黏度計校準過程中的計時仍多為測量人員持電子秒表手動完成，耗費相關(guān)從業(yè)人員巨大精力且不能同時進行多組實驗，效率提高受限。長時間憑肉眼隔著浴槽壁觀察液體凹液面，費眼，對實驗人員的視力造成較大影響，且在判斷時存在誤差。

美國Cannon公司生產(chǎn)的CAV系列全自動毛細管黏度計上配套使用的自動計時裝置是一種熱敏開關(guān)，將探頭預埋在毛細管計時刻度線上，測量重復性較好，但該裝置的最大問題是不能推廣，只能用于Cannon的自動黏度計，覆蓋面不到1％。

另外一條實現(xiàn)黏度測量自動計時的路線是在黏度計計時刻度線正前方安裝一臺高速照相機，當檢測到樣品凹液面與計時刻度線相切時觸發(fā)計時，該裝置的缺點是高速照相機位置相對固定，不同尺寸的黏度計測量時可能由于仰視和俯視的角度問題導致測量結(jié)果出現(xiàn)偏差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種能對所有在用毛細管黏度計進行全覆蓋的、測量準確性高且使用方便的自動計時裝置。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種包括上述自動計時裝置的毛細管黏度測量裝置。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供的自動計時裝置包括計時裝置10、觸發(fā)裝置20和縱向位移裝置30，其中：

所述計時裝置10包括計時鐘11；

所述觸發(fā)裝置20包括第一光電開關(guān)21、第二光電開關(guān)22、第一開關(guān)限位夾23和第二開關(guān)限位夾24；

所述縱向位移裝置30包括第一定位旋鈕31、第二定位旋鈕32和連接桿33；

第一光電開關(guān)21和第二光電開關(guān)22與計時鐘11電連接；

第一光電開關(guān)21和第二光電開關(guān)22分別通過第一定位旋鈕31和第二定位旋鈕32可調(diào)節(jié)地固定在連接桿33上；

第一開關(guān)限位夾23用于固定第一光電開關(guān)21使得第一光電開關(guān)21的光路在黏度毛細管法測量時對穿毛細管，第二開關(guān)限位夾24用于固定第二光電開關(guān)22使得第二光電開關(guān)22的光路在黏度毛細管法測量時對穿毛細管。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供的自動計時毛細管黏度測量裝置包括毛細管黏度計和上述自動計時裝置。

本發(fā)明的自動計時裝置相對于現(xiàn)有技術(shù)，優(yōu)點在于：

(1)本發(fā)明采用上、下兩個光電開關(guān)發(fā)射的紅外線感應液體樣品凹液面流到上、下計時刻度線的時間，實現(xiàn)自動測量流出時間，測量準確性高。

(2)本發(fā)明采用縱向位移裝置30實現(xiàn)了上下兩個光電開關(guān)之間的位置可根據(jù)毛細管黏度計尺寸的不同自由調(diào)整，將自動計時裝置的應用范圍擴大到所有廠家生產(chǎn)的毛細管黏度計，切實地將相關(guān)從業(yè)人員從繁瑣的觀察撳表等重復勞動中解放出來，使得可以同時開展的黏度測量實驗數(shù)量明顯增加，大大提高實驗室工作效率。

(3)本發(fā)明采用開關(guān)限位夾23、24用于光電開關(guān)的固定，實現(xiàn)了光電開關(guān)的定位，使得紅外線能夠準確對穿毛細管，對液體樣品在黏度計中的流動進行準確監(jiān)控，避免出現(xiàn)誤讀和漏讀的情況，使得自動計時裝置測量結(jié)果的可信度和重復性大大提高。

(4)采用本發(fā)明的自動計時裝置測量黏度時，操作人員可以在實驗開始前將光電開關(guān)準確對準計時刻度線，避免了用高速照相機拍照再進行圖像分析時，因為黏度計尺寸不同而引起的仰角俯角問題，測量準確度得到明顯優(yōu)化。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的用于黏度毛細管法測量和黏度計校準的自動計時裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中計時裝置包括計時鐘；

圖2是本發(fā)明的用于黏度毛細管法測量和黏度計校準的自動計時裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中計時裝置包括計時鐘和顯示器；

圖3是用聚四氟乙烯封裝的U型光電開關(guān)；

圖4示出光電開關(guān)發(fā)射點A與接收點B連線的中點O與開關(guān)限位夾圓形夾頭的中心O’的連線OO’與二者間的連接桿的平行關(guān)系；

圖5是本發(fā)明一種實施方式的自動計時毛細管黏度測量裝置，其中毛細管黏度計為平氏黏度計；

圖6是本發(fā)明另一種實施方式的自動計時毛細管黏度測量裝置，其中毛細管黏度計為逆流黏度計；以及

圖7是采用本發(fā)明的自動計時裝置進行毛細管黏度計校準示意圖，其中毛細管黏度計為烏氏黏度計。

附圖標記說明：

計時裝置10 觸發(fā)裝置20 縱向位移裝置30

計時鐘11 顯示器12

第一光電開關(guān)21 第二光電開關(guān)22 第一開關(guān)限位夾23

第二開關(guān)限位夾24

連接桿25 連接桿26 連接桿27

連接桿28

第一定位旋鈕31 第二定位旋鈕32 連接桿33

具體實施方式

下面結(jié)合附圖更詳細地描述本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，如圖1所示，本發(fā)明提供的自動計時裝置包括計時裝置10、觸發(fā)裝置20和縱向位移裝置30，其中：

所述計時裝置10包括計時鐘11；

所述觸發(fā)裝置20包括第一光電開關(guān)21、第二光電開關(guān)22、第一開關(guān)限位夾23和第二開關(guān)限位夾24；

所述縱向位移裝置30包括第一定位旋鈕31、第二定位旋鈕32和連接桿33；

第一光電開關(guān)21和第二光電開關(guān)22與計時鐘11電連接；

第一光電開關(guān)21和第二光電開關(guān)22分別通過第一定位旋鈕31和第二定位旋鈕32可調(diào)節(jié)地固定在連接桿33上；

第一開關(guān)限位夾23用于固定第一光電開關(guān)21使得第一光電開關(guān)21的光路在黏度毛細管法測量時對穿毛細管，第二開關(guān)限位夾24用于固定第二光電開關(guān)22使得第二光電開關(guān)22的光路在黏度毛細管法測量時對穿毛細管。

在本發(fā)明中，所述計時裝置10包括計時鐘11，在測量黏度時，它們放置于恒溫浴槽外面。計時鐘11分別與第一光電開關(guān)21和第二光電開關(guān)22電連接，用于記錄毛細管黏度計中的液體樣品凹液面由玻璃毛細管黏度計上計時刻度線流到下計時刻度線所用的時間。

根據(jù)黏度測量基本原理，在黏度測量過程中，當液體樣品凹液面流到上、下計時刻度線時分別被紅外線光電開關(guān)探測到向計時鐘發(fā)出信號，記錄兩個信號之間的時間作為樣品在黏度計中的流出時間，與黏度計常數(shù)的乘積即為樣品的運動黏度。黏度計校準過程與之類似，不同的是計算標準液運動黏度與流出時間的比值作為黏度計常數(shù)。

更進一步地，計時裝置10可以還包括顯示器12(如圖2所示)，顯示器12與計時鐘11電連接，用于記錄和顯示測量的時間信息。

在本發(fā)明中，所述觸發(fā)裝置20包括第一光電開關(guān)21、第二光電開關(guān)22、第一開關(guān)限位夾23和第二開關(guān)限位夾24；所述縱向位移裝置30包括第一定位旋鈕31、第二定位旋鈕32和連接桿33。

第一光電開關(guān)21和第二光電開關(guān)22為U型光電開關(guān)，該U型光電開關(guān)的發(fā)射點A與接收點B相對設(shè)置。本發(fā)明采用的U型光電開關(guān)光源波長范圍覆蓋紅外光區(qū)和可見光區(qū)，其中紅外光用于感應毛細管中液體的位置，可避免日光和燈光干擾造成的誤記和漏記；可見光則用于幫助實驗人員將發(fā)射點A和接收點B點與計時刻度線對準。

在黏度毛細管法測量時，第一光電開關(guān)21和第二光電開關(guān)22要隨毛細管黏度計浸沒在恒溫浴槽中，因此，所述第一光電開關(guān)21和所述第二光電開關(guān)22用金屬或塑料等材料封裝上以防水或防油，如圖3所示，例如，第一光電開關(guān)21和第二光電開關(guān)22是采用聚四氟乙烯封裝的U型光電開關(guān)，U型光電開關(guān)的發(fā)射點A與接收點B相對設(shè)置。

本發(fā)明采用了縱向位移裝置30，實現(xiàn)了第一光電開關(guān)21和第二光電開關(guān)22的位置可根據(jù)毛細管黏度計尺寸的不同自由調(diào)整，即可根據(jù)毛細管黏度計上、下計時刻度線的具體位置進行調(diào)節(jié)，從而本發(fā)明的自動計時裝置可以適用于不同尺寸的玻璃毛細管黏度計。

更具體地，第一光電開關(guān)21和第二光電開關(guān)22分別通過第一定位旋鈕31和第二定位旋鈕32可以上下調(diào)節(jié)地固定在連接桿33上。優(yōu)選地，所述連接桿33為帶標尺的連接桿，從而便于根據(jù)黏度計上、下計時刻度線間的距離進行調(diào)節(jié)。

第一光電開關(guān)21可以通過連接桿25連接在第一定位旋鈕31上，第二光電開關(guān)22可以通過連接桿26連接在第二定位旋鈕32上，從而第一光電開關(guān)21和第二光電開關(guān)22可以在連接桿33上進行上、下移動并固定。例如，通過縱向位移裝置30，將第一光電開關(guān)21固定在毛細管黏度計的上計時刻度線上，第二光電開關(guān)22固定在毛細管黏度計的下計時刻度線上，并使得光電開關(guān)發(fā)射點A與接收點B間的連線與黏度計的計時刻度線對準。

為了使得第一光電開關(guān)21和第二光電開關(guān)22的光路(即發(fā)射點A與接收點B間的連線)在黏度毛細管法測量時對穿毛細管，本發(fā)明采用了第一開關(guān)限位夾23和第二開關(guān)限位夾24，第一開關(guān)限位夾23用于調(diào)節(jié)和固定第一光電開關(guān)21使得第一光電開關(guān)21的光路在黏度毛細管法測量時對穿毛細管，第二開關(guān)限位夾24用于調(diào)節(jié)和固定第二光電開關(guān)22使得第二光電開關(guān)22的光路在黏度毛細管法測量時對穿毛細管。

更具體地，第一開關(guān)限位夾23和第二開關(guān)限位夾24為圓形夾頭的夾子，圓形夾頭帶有兩個尾翼，通過兩個尾翼來調(diào)節(jié)圓形夾頭的大小，從而可以夾在不同尺寸的毛細管黏度計。第一開關(guān)限位夾23由定位旋鈕上下可調(diào)節(jié)地固定在連接桿27上，連接桿27垂直固定在連接桿25上，使得第一開關(guān)限位夾23與第一光電開關(guān)21、連接桿25和第一定位旋鈕31所在的平面平行。作為選擇，第一開關(guān)限位夾23也可以通過連接桿27上的卡槽由旋鈕固定在連接桿27上，連接桿27垂直固定在連接桿25上，使得第一開關(guān)限位夾23與第一光電開關(guān)21、連接桿25和第一定位旋鈕31所在的平面平行。

與此相同，第二開關(guān)限位夾24由定位旋鈕上下可調(diào)節(jié)地固定在連接桿28上，連接桿28垂直固定在連接桿26上，使得第二開關(guān)限位夾24與第二光電開關(guān)22、連接桿26和第二定位旋鈕32所在的平面平行。作為選擇，第二開關(guān)限位夾24也可以通過連接桿28上的卡槽由旋鈕固定在連接桿28上，連接桿28垂直固定在連接桿26上，使得第二開關(guān)限位夾24與第二光電開關(guān)22、連接桿26和第二定位旋鈕32所在的平面平行。

為了保證光電開關(guān)A、B點間的光路在黏度毛細管法測量時對穿毛細管，如圖4所示，以第一光電開關(guān)21和第一開關(guān)限位夾23為例，光電開關(guān)發(fā)射點A與接收點B的中點O與開關(guān)限位夾圓形夾頭的中心O’的連線OO’與二者間的連接桿27平行，圓形夾頭所在平面與U型光電開關(guān)所在平面平行。此時，當開關(guān)限位夾夾在黏度計上后可保證從A點射出的光線正好穿過玻璃管中的毛細管，從而不會出現(xiàn)誤讀和漏讀。同理，第二光電開關(guān)22和第二開關(guān)限位夾24也如此設(shè)置。

如上所述，本發(fā)明的自動計時裝置通過縱向位移裝置將兩個分別用于觸發(fā)和終止計時的光電開關(guān)的位置設(shè)置成縱向可調(diào)，使得該自動計時裝置可適用于各種尺寸的毛細管黏度計；開關(guān)限位夾保證U型光電開關(guān)的光路始終穿過玻璃管內(nèi)的毛細管，保證測量的準確性和有效性。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供自動計時毛細管黏度測量裝置，其包括毛細管黏度計和上述自動計時裝置。

圖5示出本發(fā)明一種實施方式的自動計時毛細管黏度測量裝置，其中毛細管黏度計為平氏黏度計(計時裝置10未示出)。如圖5所示，調(diào)整縱向位移裝置30使得第一光電開關(guān)21的紅外線恰好對穿計時球上計時刻度線，然后將第一開關(guān)限位夾23固定在平氏黏度計緩沖球上方，以固定住第一光電開關(guān)21；第二光電開關(guān)22的紅外線恰好對穿計時球下計時刻度線，再將第二開關(guān)限位夾24固定在計時球下方，以固定住第二光電開關(guān)22?？v向位移裝置30的連接桿33帶有刻度，幫助實驗人員調(diào)節(jié)上下光電開關(guān)間的距離。試驗中當液體樣品凹液面降至計時球上計時刻度線時第一光電開關(guān)21的紅外線探測到并觸發(fā)計時鐘啟動，當凹液面降至下計時刻度線時第二光電開關(guān)22的紅外線探測到并發(fā)送信號至計時鐘停止計時。整個計時過程均在顯示器上體現(xiàn)并顯示出計時結(jié)果。將計時得到的流出時間乘上平氏黏度計常數(shù)，即得到被測樣品的運動黏度。

圖6是本發(fā)明另一種實施方式的自動計時毛細管黏度測量裝置，其中毛細管黏度計為逆流黏度計(計時裝置10未示出)。如圖6所示，調(diào)整縱向位移裝置30使得第一光電開關(guān)21的紅外線對穿計時球下計時刻度線，然后將第一開關(guān)限位夾23固定在逆流黏度計下球；第二光電開關(guān)22的紅外線對穿計時球上計時刻度線，再將第二開關(guān)限位夾24固定在上球。試驗中當液體樣品液面中點從緩沖球升至計時球下計時刻度線時第一光電開關(guān)21的紅外線探測到并觸發(fā)計時鐘啟動，當液面中點升至上計時刻度線時第二光電開關(guān)22的紅外線探測到并發(fā)送信號至計時鐘停止計時。將計時得到的流出時間乘上平氏黏度計常數(shù)，即得到被測樣品的運動黏度。

圖7是采用本發(fā)明的自動計時裝置進行毛細管黏度計校準，其中毛細管黏度計為烏氏黏度計(計時裝置10未示出)。如圖7所示，調(diào)整縱向位移裝置30使得第一光電開關(guān)21的紅外線恰好對穿計時球上計時刻度線，然后將第一開關(guān)限位夾23固定在烏氏黏度計緩沖球上方；第二光電開關(guān)22的紅外線對穿計時球下計時刻度線，將第二開關(guān)限位夾24固定在計時球下方。試驗中當標準黏度液凹液面降至計時球上計時刻度線時第一光電開關(guān)21的紅外線探測到并觸發(fā)計時鐘啟動，當凹液面降至下計時刻度線時第二光電開關(guān)22的紅外線探測到并發(fā)送信號至計時鐘停止計時。用標準黏度液運動黏度除以計時得到的流出時間，即得到被校準烏氏黏度計的黏度計常數(shù)。