用于测量液体粘滞系数的实验装置

本技术涉及教学装置，特别涉及一种用于测量液体粘滞系数的实验装置。

背景技术：

1、液体的粘滞系数是表征液体反抗形变能力的重要参数，也成为粘度，通常是指单相液体内部的粘度，即液体流动时所表现的内摩擦，有别于液体的表面粘度。

2、在国内的大学实验中，粘度的测定方法有落球法、毛细管法、扭摆振动法、旋转法等，其中落球法是最基本的一种方法，国内有学者在落球法测液体粘滞系数实验基础上设计双球升降法，用斯托克斯供水测定液体的粘滞系数，虽然构思巧妙，但是不适用于推广。还有学者采用基于激光和ccd进行计时的落球法液体粘度测量仪，以减小测量中人为的误差。然而，激光法是通过检测落球遮挡住激光时，光电接收器信号发生突变开始计时，由于落球法中采用的小球直径较小，激光难以对准，并且调节光电门激光束操作复杂，进而导致该方法使用范围受限。而ccd法则采用ccd摄像头检测小球的下落位置进行计时，装置成本较高，并且摄像头被油污污染后影响测量精度。

3、由此可见，传统的落球法实验中，实验者将小球放在容器的中心位置释放，很难精确地让小球从容器中心轴线上下落，且难以保证小球下落初速度为零。而对于小球下落时间t的测量方法有手控秒表计时、光电门计时、ccd拍照计时等，由于存在视觉和实验者的反应偏差，小球下落时间t的计时误差也会较大。此外，更重要的是，被测液体可能为非透明液体，这更加增大了计时的难度，进而导致计时的准确性降低。因此，现有的落球法测量液体粘滞系数的实验中，对非透明液体粘滞系数的测量准确性较低。

技术实现思路

1、有鉴于此，针对以上不足，有必要提出一种用于测量液体粘滞系数的实验装置，以提高非透明液体粘滞系数测量的准确性。

2、本实用新型提供了一种用于测量液体粘滞系数的实验装置，包括：主控模块、落球模块和落球缓冲收集模块；所述落球模块包括落球释放组件、落球管和霍尔传感器，落球释放组件设置于所述落球管的顶端，用于控制磁性小球的释放；所述落球管的内部用于盛装待测液体，外壁上不重合地套接有两个环形组件，每一个环形组件上设置若干个霍尔传感器，用于采集所述磁性小球经过对应位置时的信号；所述落球管的下端与所述落球缓冲收集模块的内腔连通，该落球缓冲收集模块的内腔中用于盛装密度大于待测液体密度的缓冲液体；所述主控模块分别与所述落球释放组件和各霍尔传感器电性连接，用于控制所述落球释放组件释放磁性小球，以及用于根据各霍尔传感器采集到的信号确定磁性小球经过两个环形组件所用的时间。

3、优选的，该实验装置还包括底座，所述落球缓冲收集模块和主控模块均固定于底座上。

4、优选的，该装置还包括固定组件，该固定组件包括固定架和两个连接件；所述固定架固定于所述底座上，每一个连接件一端均连接一个环形组件，另一端可上下调节的固定连接在固定架上。

5、优选的，所述落球管的外壁上设置有距离刻度线。

6、优选的，所述落球释放组件包括：卡座、舵机和挡板；所述卡座由两个半弧形部件正对形成，该两个半弧形部件之间形成的圆柱的直径小于所述落球管内径，且具有相同的中心轴线；所述卡座的下端开设有卡槽，所述舵机与所述主控模块电性连接，该舵机固定在其中一个半弧形部件的外侧，舵机的驱动端与所述挡板的一端转动连接，以驱动挡板的另一端在卡槽内部和外部之间旋转。

7、优选的，所述底座上还设置有与所述主控模块电性连接的显示模块，用于显示磁性小球经过两个环形组件之间所需的时间。

8、优选的，每一个所述环形组件上设置有四个霍尔传感器，该四个霍尔传感器以相邻两个霍尔传感器的夹角为90°的方式分布设置。

9、优选的，每个霍尔传感器的探头均紧贴在落球管的外壁上。

10、优选的，所述落球管靠近所述落球缓冲收集模块的位置设置有球阀开关，用于控制落球管内部的导通和关闭。

11、优选的，所述主控模块包括蓝牙通信单元，该主控模块通过蓝牙通信单元与安装有计算液体粘滞系数的应用程序的移动终端通信，以通过移动终端中的应用程序计算液体的粘滞系数。

12、由上述技术方案可知，本实用新型实施例提供的用于测量液体粘滞系数的实验装置可以包括主控模块、落球模块和落球缓冲收集模块等，其中落球模块进一步包括落球释放组件、落球管和霍尔传感器，落球释放组件能够控制磁性小球的释放，以使磁性小球在落球管的内部自由下落。落球管外壁上套接有两个环形组件，每个环形组件上均设置有多个霍尔传感器，可以通过检测磁性小球经过霍尔传感器时产生的信号，确定磁性小球在落球管中的待测液体中落下时，经过两个环形组件所用的时间，进一步结合两个环形组件之间的间距计算待测液体的粘滞系数。由此可见，本方案是通过霍尔传感器采集磁性小球经过时产生的信号变化来确定磁性小球经过两个环形组件之间所用的时间，不受待测液体是否为非透明的影响，从而大大提高了计时的准确性，进而提高了液体粘滞系数测量的准确性。

技术特征：

1.一种用于测量液体粘滞系数的实验装置，其特征在于，包括：主控模块、落球模块和落球缓冲收集模块；所述落球模块包括落球释放组件、落球管和霍尔传感器，落球释放组件设置于所述落球管的顶端，用于控制磁性小球的释放；所述落球管的内部用于盛装待测液体，外壁上不重合地套接有两个环形组件，每一个环形组件上设置若干个霍尔传感器，用于采集所述磁性小球经过对应位置时的信号；所述落球管的下端与所述落球缓冲收集模块的内腔连通，该落球缓冲收集模块的内腔中用于盛装密度大于待测液体密度的缓冲液体；所述主控模块分别与所述落球释放组件和各霍尔传感器电性连接，用于控制所述落球释放组件释放磁性小球，以及用于根据各霍尔传感器采集到的信号确定磁性小球经过两个环形组件所用的时间。

2.根据权利要求1所述的用于测量液体粘滞系数的实验装置，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的用于测量液体粘滞系数的实验装置，其特征在于，该装置还包括固定组件，该固定组件包括固定架和两个连接件；所述固定架固定于所述底座上，每一个连接件一端均连接一个环形组件，另一端可上下调节的固定连接在固定架上。

4.根据权利要求1所述的用于测量液体粘滞系数的实验装置，其特征在于，所述落球管的外壁上设置有距离刻度线。

5.根据权利要求1所述的用于测量液体粘滞系数的实验装置，其特征在于，所述落球释放组件包括：卡座、舵机和挡板；所述卡座由两个半弧形部件正对形成，该两个半弧形部件之间形成的圆柱的直径小于所述落球管内径，且具有相同的中心轴线；所述卡座的下端开设有卡槽，所述舵机与所述主控模块电性连接，该舵机固定在其中一个半弧形部件的外侧，舵机的驱动端与所述挡板的一端转动连接，以驱动挡板的另一端在卡槽内部和外部之间旋转。

6.根据权利要求2所述的用于测量液体粘滞系数的实验装置，其特征在于，所述底座上还设置有与所述主控模块电性连接的显示模块，用于显示磁性小球经过两个环形组件之间所需的时间。

7.根据权利要求1所述的用于测量液体粘滞系数的实验装置，其特征在于，每一个所述环形组件上设置有四个霍尔传感器，该四个霍尔传感器以相邻两个霍尔传感器的夹角为90°的方式分布设置。

8.根据权利要求7所述的用于测量液体粘滞系数的实验装置，其特征在于，每个霍尔传感器的探头均紧贴在落球管的外壁上。

9.根据权利要求1所述的用于测量液体粘滞系数的实验装置，其特征在于，所述落球管靠近所述落球缓冲收集模块的位置设置有球阀开关，用于控制落球管内部的导通和关闭。

10.根据权利要求1至9中任一所述的用于测量液体粘滞系数的实验装置，其特征在于，所述主控模块包括蓝牙通信单元，该主控模块通过蓝牙通信单元与安装有计算液体粘滞系数的应用程序的移动终端通信，以通过移动终端中的应用程序计算液体的粘滞系数。

技术总结一种用于测量液体粘滞系数的实验装置，包括主控模块、落球模块和落球缓冲收集模块；落球模块包括落球释放组件、落球管和霍尔传感器，落球释放组件设置于落球管的顶端，用于控制磁性小球的释放；落球管的内部用于盛装待测液体，外壁上套接有两个环形组件，每一个环形组件上设置若干霍尔传感器，用于采集磁性小球经过时的信号；落球管的下端与落球缓冲收集模块连通，该落球缓冲收集模块的内腔中用于盛装密度大的缓冲液体；主控模块分别与落球释放组件和各霍尔传感器电性连接，用于控制落球释放组件释放磁性小球，以及根据各霍尔传感器采集到的信号确定磁性小球经过两个环形组件所用的时间。本方案能够提高非透明液体粘滞系数测量的准确性。技术研发人员：杨晓华,薄天利,陈晶受保护的技术使用者：宁夏大学技术研发日：20231208技术公布日：2024/8/5