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智能液位测量技术在毛细管黏度计自动永利电玩城过程中的应用

编辑:永利电玩城????来源:未知????发布时间:2020-02-22 09:06????浏览量:
0 引言
黏度是液体溶液黏性的度量,它是反映液体流动行为的特征。液体黏度通常是指单相液体内部的黏度,即液体流动时所表现的内摩擦,与溶液的结构、质量浓度,溶剂的性质、温度以及压力等要素相关[1]。液体黏度的测量方法有多种,传统的测量方法主要采用毛细管测量法[2 - 3]、振动波测量法[3]、陀螺旋转测量法[4]和落球测量法等[5 - 6]。黏度的准确测定在许多工业部门和科学研究领域中都具有重要意义[1,7]。在石油化工、建材、煤炭、医药、冶金和食品等行业,黏度的准确测量能为聚合物的成型加工提供工艺参数,也可有效地控制生产过程,还能进行医学诊断及科学研究和评定产品质量[2]。因此,黏度测定技术一直以来备受关注,提高黏度测量的智能化水平具有极大的生产和研究意义。本文对有代表性的传统测定方法 - 毛细管法的测定方法、原理及自动液位检测技术做些先容。
 
2 液位自动检测技术
对被测液体的液位进行准确的判断计时是毛细管型黏度仪的关键技术之一。毛细管黏度计校准遵照 JJG 154—2012《标准毛细管黏度计》和 JJG155—2016《工作毛细管黏度计》校准规程进行。黏度计常数是毛细管黏度计特征指标,为了检测黏度计是否符合标准必须进行常数校准。传统的液位检测是通过人眼判断被测液体的凹液面流经黏度仪计时刻度线计时,从而获取黏度参数,需手动校准、目视读数、掐表计时,自动化程度低且永利电玩城误差大。

 
 热敏电阻毛细管黏度计自动检定装置
毛细管黏度计上的刻线 a 和 b( 如图2) ,是提供给测试人员观察液面下降时经过的液位以便计测时间。在使用自动测试技术时,传感器安装在两条刻线位置。用仪器设备来检测液位,无需人工掐表计时。目前市场上大部分是对液体黏度进行测量的自动化仪器,而对毛细管黏度计进行智能化校准的仪器很少。研究者对计时刻度线的检测方法予以改进,实现了一定程度的自动化。尽管技术还处于不太成熟的阶段,但是,可以肯定自动测试技术会大大地消除人为误差、提高测试效率和大大地减轻劳动强度,同时也防止了人为的数据修改,确保检测数据正确和安全性。

2. 1 基于热敏电阻的液位自动检测技术
热敏电阻是开发较早、种类多、发展较为成熟的敏感元器件,它由半导体陶瓷材料组成,包括正温度系数( PTC) 和负温度系数( NTC) 热敏电阻,以及临界温度热敏电阻[10]。美国凯能仪器企业研制的 CAV2100 全自动运动黏度测定仪[11],通过热敏电阻和光电管两种方式采集时间,时间检测精度 0. 01s。该仪器的优点是测量需要的样品少,测量速度快等。但是,每测量一次都要重新恒温( 测量温度是 20℃ ~ 150℃) ,由于温度变化频繁,测量结果将会受到一定程度的影响。上海神开石油化工装备股份仪器有限企业研发的黏度计自动液面检测装置[12],同样采用热敏电阻技术。
 
这种方法目前有些弊端难以克服,黏度计的永利电玩城工作是在恒温下进行,采用热敏电阻的方法是在黏度计的上下刻度线的位置处打 2 个孔( 如图 3) ,破坏了原来黏度计的结构; 另外,热敏电阻会发热,且油料( 各种标准黏度液) 和空气的散热不同,造成热量扩散不均,影响测量结果的准确性。
 
2. 2 基于光电传感器的液位自动检测技术
光学技术和电学技术的快速发展,促进了液位测量技术的逐步完善,光电液位传感器和电容式液位传感器等各种非接触式的测量技术被应用到毛细管法液位测定系统中( 图 3 和图 4) 。迟海等提出了基于 Lab VIEW 的智能黏度测定仪的设计方法,采用光电传感器进行液位检测[13]。结果表明: 该仪器操作简单、测量准确、智能化程度高,各项参数指标均达到或优于国家标准要求,计时误差小于 0. 01s,同列重复性 0. 3% ,水浴温度控制准确度达 0. 05℃。
光电传感器毛细管黏度计自动检定装置
杨圣洁等提出并设计了一种基于重力式毛细管黏度计,采用光电液位精确读数和 MSP430F449超低功耗单片机进行信息处理的智能黏度仪[14]。专用的红外光电液位检测装置辅以基于最小二乘法线性拟合和罗曼诺夫斯基准则的自适应液位检测方法,使得黏度测试的重复性远远优于黏度测量国家标准 GB 10247—2008( ≤0. 35% ) 。
 
林海军等提出了以一种以光电传感器为液位检测部件的毛细管黏度计自适应液位检测方法,并利用最小二乘法对毛细管黏度计计时刻度线的液位检测数据进行线性拟合,获得计时起点和计时终点,实现黏度计自适应液位检测和自动计时[15]。其运动黏度标准差小于手动计时方式,运动黏度的重复性优于手动计时方式。
 
任龙等提出类似的处理方法,但是,采用了 avr单片机作为处理中心[16]。用釆集红外传感器代替人眼来实现液位的自动检测,提高了测量的精度和仪表的自动化程度。液位自动检测单元设计,采用光电传感器来自动测液位,设计了红外传感器测量的电路,提出一种以最小二乘法减小测量液位误差的方法。减小了误差,取得了精确的计时效果。
 
吴阳平等提出了基于电容式液位传感器的毛细管黏度计自动液位检测方法,通过实时跟踪电容量的变化,采用基于极大值判别的一阶差分阈值法自动判定计时起点和计时终点[17]。这种液位检测方法测量准确、测试速度快、抗干扰能力强。
 
人们开展了毛细管黏度计的自动测量法研究及产品开发的工作,所用技术方法的原理即是使用光敏元件探测黏度计液面。但这种方法每次检测前都要将光敏元件固定在黏度计上、下刻线处,由于光敏元件的位置直接关系到自动检测结果的准确程度,因此,对安装位置的要求非常高。另外,光敏元件的自身特性以及外界环境条件也对检测结果有非常大的影响,检测后还需拆卸,不方便操作,比较费时。
 
2. 3 基于差压变送器的液位自动检测技术
张博驰等采用差压变送器作为测量部件通过跟踪压力变化采集液体流动时间,进而运用公式计算出液体的黏度[18]。此系统在测量低黏度液体时,黏度测量精度高。
 
2. 4 基于视觉处理技术的液位自动检测技术
上述大多数设计都需要在黏度计上、下计时刻度线处安装有线或无线的光电传感器或电容式传感器,安装过程较复杂,且黏度计需要水浴得到一个恒定温度,紧贴黏度计的传感器势必影响最终测量结果。近年来,人们开始研究采用图像处理的方法测量液体流动时间,这种方法不需要安装任何传感器,只需要在恒温槽外架设摄像机。
 
Z. H. Silber-Li 设计的自动调温微管黏度计[19],通过 CCD 连接立体显微镜和计算机观测液流情况,进而推得黏度值,利用热电塞贝克效应( Seebeckeffect) 进行控温。它的优点是所 需 样 品 量 少 于60μL,测量精度高。但是它的管径只有 20μm,如果测量的液体不纯净( 含有某些杂质) ,就会将毛细管堵塞而影响测量结果[20]。
 
梁西银等通过研究视频提取黏度计中运动前景并删减背景进行判断油液运动情况的图像处理方法,对实际毛细管黏度计四通道进行测试[21]。由于采用图像处理的方法,本方法可以同时对多毛细管黏度计进行永利电玩城或者测量黏度,较好地解决了在黏度计校准工作、黏度测量工作以及水银温度计测温等工作都中无法克服人工肉眼读数的主观误差,以及永利电玩城精度低、自动化程度不高且误差大的问题。
 
徐海英等提出了一种基于视觉处理技术的毛细管黏度计校准方案[22]。该方案在计算机平台上采用 OpenCV 视觉库中的一些图像处理算法,实现了毛细管黏度计的刻度线检测和液面目标移动检测等处理过程,代替了传统的目视读线操作。设计并制作完成的仪器相比现有的手工校准方式,时间计量精度和位置计量精度均提高了一个数量级,并具有操作简单、处理速度快、永利电玩城精度高和智能化程度高等特点。
 
邢志红等提出的自动检测系统是基于图像识别技术,其基本原理是利用光电耦合元件( CCD) 图像传感芯片采集黏度计图像,采用自适应阈值叠加比较法对毛细管黏度计图像的特征进行分析与判断,根据阈值对图像进行分割,准确地识别毛细管黏度计的毛细管以及上、下标线[23 - 24]。该系统无需拆装,且所有的图像数据均在嵌入式微处理器中完成,实时性较高,无人为视觉误差干扰,性能可靠。同时,配备了数据自动处理、原始记录自动生成和证书自动生成等功能,满足黏度计检测全过程的需要。
 
3 结论
本文详述了基于毛细管黏度计的液体黏度测量系统中液位自动检测技术以及各自的优缺点。在计算机技术和人工智能技术越来越成熟的今天,自动化校准液体黏度已成为必然趋势。如何快速、准确地实现液体黏度的测定和毛细管黏度计的永利电玩城工作仍然是大家值得探讨的方向。

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