超声波固体粘度测量方法及装置

摘要

本发明涉及一种利用超声波测量固体化工产品特性粘度的方法和装置。粘度本是流体的一个重要的物理特性，但许多产品又常以固体的形态出现。材料力学实验表明：弹性模量E与粘度η存在如下关系η＝αE；声学实验表明：弹性模量E与声速v存在如下关系；弹性模量E作为粘度η和声速v的桥梁，使声速与粘度之间有了一定的关联，基于此，设计了超声波固体粘度测量方法和装置。与液体粘度计相比，固体粘度计具有成本低、体积小、重量轻、非介入、可用性好的特点，这些特点从根本上创新了粘度测量手段，毫无疑问超声波固体粘度计有着广阔的应用前景。

主权项

1、一种超声波固体粘度测量方法，其特征在于：将一个固体试样夹放在超声波发射器与超声波接收器之间，超声波发射器发出的超声波分为两部分，一部分超声波[bo1]通过固体试样传播抵达超声波接收器，另一部分超声波[bo2]通过与固体试样相同厚度的空气介质传播抵达超声波接收器；然后分别测量出超声波[bo1]穿过固体试样的时间[t试样]和超声波[bo2]穿过空气介质的时间[t空气]，并利用公式(1)计算出固体试样的粘度[η]：η＝k×[v试样]2＝k×[v空气×t空气/t试样]2 (1)式中：η为待测固体试样的特性粘度； v试样为超声波在待测固体试样中传播的速度； v空气为超声波在空气中传播的速度； t空气为超声波在空气中传播的时间； t试样为超声波在待测固体试样中传播的时间； k为粘速系数；粘速系数k采用以下两种插值计算方法之一获得：①、一次插值计算，采用高、低值两个标准固体试样，在已知高、低两个标准固体试样特性粘度值分别为η高和η低的前提下，利用上述超声波固体粘度测量方法分别测量出超声波[bo1]穿过高值标准固体试样的时间[t高]和超声波[bo2]穿过相同厚度的空气介质的时间[t高’]；超声波[bo1]穿过低值标准固体试样的时间[t低]和超声波[bo2]穿过相同厚度的空气介质的时间[t低’]，并代入公式(1)分别计算出k高和k低，则粘速系数k由公式(2)表示：式中：k为粘速系数； k高为高值标准固体试样的粘速系数； k低为低值标准固体试样的粘速系数； t试样为超声波在待测固体试样中传播的时间； t高为超声波在高值标准固体试样中传播的时间； t低为超声波在低值标准固体试样中传播的时间；②、二次插值计算，采用高、中、低值三个标准固体试样，在已知高、中、低三个标准固体试样特性粘度值分别为η高、η中和η低的前提下，利用所述超声波固体粘度测量方法分别测量出超声波[bo1]穿过高值标准固体试样的时间[t高]和超声波[bo2]穿过相同厚度的空气介质的时间[t高’]；超声波[bo1]穿过中值标准固体试样的时间[t中]和超声波[bo2]穿过相同厚度的空气介质的时间[t中’]；超声波[bo1]穿过低值标准固体试样的时间[t低]和超声波[bo2]穿过相同厚度的空气介质的时间[t低’]，并代入公式(1)分别计算出k高、k中和k低，则粘速系数k由公式(3)表示：式中：k为粘速系数； k高为高值标准固体试样的粘速系数； k中为中值标准固体试样的粘速系数； k低为低值标准固体试样的粘速系数； t试样为超声波在待测固体试样中传播的时间； t高为超声波在高值标准固体试样中传播的时间； t中为超声波在中值标准固体试样中传播的时间； t低为超声波在低值标准固体试样中传播的时间。