測量不同類型的流體系統(tǒng)的流變特性對于確定不同情況下的系統(tǒng)特性至關(guān)重要，這些特性可以使工程師充分了解流體的流動特性。用于牛頓流體的方法很多，但是對于非牛頓流體只有少數(shù)幾種方法。在本文中，我們將研究一種可用于兩種類型的流體系統(tǒng)的技術(shù)，即通過使用金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)。

 

    流體的流變特性很重要，因?yàn)樗鼈儧Q定了流體的流動方式及其某些特征。由于流變學(xué)是與液體如何流動有關(guān)的領(lǐng)域，因此流體的粘度在流體所具有的流變性質(zhì)中起著重要的作用。在許多情況下，這是要測量的。

 

    盡管有許多方法可以單獨(dú)確定流體的粘度，但流變學(xué)要比確定流體粘度大，并且還可以用于確定非牛頓液體的特性。這擴(kuò)展到包括功能更像流體的系統(tǒng)，例如乳液，油漆，溶劑和油，這些系統(tǒng)具有實(shí)際用途。

 

    對于許多基于牛頓的流體，粘度是主要的可測量特性，可以簡單地使用粘度計(jì)進(jìn)行測量。對于非牛頓液體，標(biāo)準(zhǔn)選擇已成為可以實(shí)時(shí)測量流變特性的不同類型的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)。

 

    除了粘度，這些金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)還可以測量與剪切速率有關(guān)的粘度（即，剪切增稠），剪切稀化特性，振蕩變形和流體的剪切模量。在許多情況下，流體的性質(zhì)取決于在“傳感表面”上通過的流體，因此許多用于研究流體流變性質(zhì)的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)都是在線（或同相）金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)。在這里，我們將介紹幾種類型。

 

    電化學(xué)流量計(jì)

    今天發(fā)現(xiàn)了各種電化學(xué)流量計(jì)，其中一些使用電阻原理，而另一些應(yīng)用電磁原理。

 

    非常好種是電阻流變儀，是一種在線金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)（如果流體在管道中，則為管道內(nèi)金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)）。這些類型的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)使流體的波動相互關(guān)聯(lián)，并且使用斷層掃描金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)和被劃分為像素化區(qū)域的管道區(qū)域來計(jì)算流體的徑向速度分布和其他流變數(shù)據(jù)。牛頓流體和非牛頓流體都可以與這種類型的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)一起使用，并且眾所周知，它們都具有很高的精度。該技術(shù)還可以提供有關(guān)局部和完整系統(tǒng)混合行為的信息。

 

 

 

    第二種方法是通過將傳統(tǒng)的電磁粘度計(jì)與壓差流量計(jì)相結(jié)合來構(gòu)造流體過程粘度計(jì)。這是一種非侵入性金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)系統(tǒng)，能夠獲取速度曲線和流體粘度。該系統(tǒng)利用具有在空間上變化的幅度的外部磁場。因此，當(dāng)流體流過磁場時(shí)，設(shè)備中的電壓會根據(jù)流體流的形狀而變化，這可用于確定流體的流動性和流變特性。

 

    金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)

    可以使用很多不同的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)，由于它們在低粘度下具有高靈敏度，可以做得很小并且可以與自動化和在線數(shù)據(jù)系統(tǒng)結(jié)合使用，因此它們已成為近年來的替代選擇。 。一些更常見的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)是板式諧振器和金屬彈簧板式諧振器。

 

    非常好種是平板諧振器，它高度依賴于引起諧振器變化的流動特性。因此，這些設(shè)備比某些其他類型的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)更重要，因?yàn)榕c流體的剪切波穿透深度相比，這些設(shè)備的尺寸較大。考慮到它們的大小，它們并不總是非常實(shí)用的選擇。

 

    第二種是金屬彈簧板諧振器，通常由懸掛在類似于彈簧的結(jié)構(gòu)上的敏感組件組成，該結(jié)構(gòu)附著在印刷電路板（PCB）上。這些金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)利用一個(gè)yongjiu磁場，該磁場使電流平面內(nèi)施加到液體流動的地方。由于這些金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)使用高壓，因此可以在不同端子之間進(jìn)行測量。至于測量本身，當(dāng)流體通過磁場時(shí)，它改變了磁場的共振頻率，該共振頻率被快速測量并可以用來確定流體的特性。

 

    基于MEMS的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)

流體流變金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的發(fā)展領(lǐng)域是微機(jī)電系統(tǒng)，也稱為MEMS。各種類型的基于MEMS的設(shè)備都可以用作測量流體流變特性的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)，但我們將研究這些MEMS設(shè)備如何工作的一般機(jī)制。

 

    通常，MEMS裝置采用振動懸臂-就像在AFM機(jī)器中可以找到的那樣-并​​將該懸臂浸入待分析的流體中。當(dāng)流體流過懸臂時(shí)，由于剪切力和來自流體的壓力，它會向懸臂施加流體動力。懸臂在這些力作用下加速的程度以及隨后發(fā)生的位移被用來確定流體的流變性。