基本信息
- 项目名称：
- 超声多普勒黏度测量实验设计
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力阻碍分子间的相对运动而产生一种内摩擦力，液体的这种性质叫做液体的黏性。了解流体的黏度不仅有助于物性的研究 ,而且在工业生产和科学研究中也具有重要的实际意义。 超声多普勒黏度测量实验系统以落球法为基础，以频移信号处理电路和数字存储示波器作为数据测量的核心，根据多普勒效应原理准确地测算出落球的终极速度;而得出液体的黏度
- 详细介绍：
- 实验室液体黏度的测量方法比较多，典型的传统测量方法主要有毛细管法、落球法、旋转柱体法等。但以上的测量方法存在较大的不确定度，测量精度无法保证，测量效率较低，易受外界干扰，可重复性差。 目前实验室常用落球法测量液体的黏度，由于液体的折射以及视觉暂留效应的影响，很容易产生视觉误差；同时，若小球偏离容器轴线非铅直下落，则小球终极速度的测量值与实际值间也存在较大的不确定度，使得测量精度无法保证。最后，实验过程中每次抛球只能测得1组数据，测量效率较低，易受外界干扰，可重复性差。 设计该超声多普勒黏度测量实验系统是根据多普勒效应原理，利用实验室现有的数字存储示波器等设备，以落球法为基础结合的。 通过超声波发射器连续不断地向在液体中下落的小球发射超声波，利用接收器接收小球反射回来的超声波，然后由频移信号处理电路和数字存储示波器测量多普勒频移，应用多普勒效应原理准确地计算出小球的终极速度，进而得出液体的黏度。 利用该实验系统测量液体的黏度可以避免落球法实验中由于液体的折射以及视觉暂留效应的影响，产生的视觉误差；同时，可以保证小球偏离容器轴线非铅直下落时，小球终极速度的测量值与实际值间确定度，而且此实验可以多次测量求均值；结合电路处理信号，能够进一步提高实验的精确度。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 实验室液体黏度的测量方法比较多，典型的传统测量方法主要有毛细管法、落球法、旋转柱体法等。但以上的测量方法存在较大的不确定度，测量精度无法保证，测量效率较低，易受外界干扰，可重复性差。 设计本实验是应用多普勒效应原理中超声波对小球定位准确，每次抛球可以连续测得多组数据，测量效率较高，可重复性较高。 该实验系统以落球法为基础，以频移信号处理电路和数字存储示波器作为数据测量的核心，根据多普勒效应原理准确地测算出落球的终极速度;而得出液体的黏度． 设计本实验的创新点有 1、利用此方法测量的粘度系数误差控制在10％以内，且重复性高。 2、应用多普勒效应原理准确地计算出小球的终极速度，避免了传统落球法实验中出现视觉暂留效应的影响。 3、使用电路处理频移信号，提高了接收信号的抗干扰性和稳定度，方便、直接从信号存储示波器读取数据。 4、利用共振干涉法(驻波法来)测量超声波在液体中传播速度，操作简单而准确。 主要的技术指标是测量小球的终极速度和超声波在液体中传播速度。
科学性、先进性
- 目前实验室常用落球法测量液体的黏度，由于液体的折射以及视觉暂留效应的影响，很容易产生视觉误差；同时，若小球偏离容器轴线非铅直下落，则小球终极速度的测量值与实际值间也存在较大的不确定度，使得测量精度无法保证。最后，实验过程中每次抛球只能测得1组数据，易受外界干扰，可重复性差。 设计该超声多普勒黏度测量实验系统是根据多普勒效应原理，利用实验室现有的数字存储示波器等设备，以落球法为基础结合的。 通过超声波发射器连续不断地向在液体中下落的小球发射超声波，利用接收器接收小球反射回来的超声波，然后由频移信号处理电路和数字存储示波器测量多普勒频移，应用多普勒效应原理准确地计算出小球的终极速度，进而得出液体的黏度． 利用该实验系统测量液体的黏度可以避免落球法实验中由于液体的折射以及视觉暂留效应的影响，产生的视觉误差；同时，可以保证小球偏离容器轴线非铅直下落时，小球终极速度的测量值与实际值间确定度，而且此实验可以多次测量求均值；结合电路处理信号，能够进一步提高实验的精确度。
获奖情况及鉴定结果
- 五邑大学 第十届科技节物理实验设计大赛一等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 待定
作品可展示的形式
- 实物，图片，录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本实验设计可以通过测量测量小球的终极速度和超声波在液体中传播速度得出液体黏度值，尤为突出的是该作品的综合性强，把多门学科结合在一起。实验误差相对较小，且重复性高。具有很高的实用性和很强的市场推广性。
同类课题研究水平概述
- 实验室液体黏度的测量方法比较多，典型的传统测量方法主要有毛细管法、落球法、旋转柱体法等。 毛细管测量法的原理根据泊肃叶公式的，它的优点是操作简单、数据读取方便，但是也存在不足：数学关系较复杂，给积分带来难度，对实验仪器、测量前的调试、环境、测量者处理数据的能力等要求较高，误差较大。 旋转柱体法测量适用范围广，不妨碍生产正常进行，不需要将待测液体从生产过程中取出，但旋转圆筒测量液体黏度时圆柱端面液体，转轴摩擦及空气等阻力影响；摩擦力矩分析也不严格。 目前实验室常用落球法测量液体的黏度，实验中由于液体的折射以及视觉暂留效应的影响，很容易产生视觉误差；同时，若小球偏离容器轴线非铅直下落，则小球终极速度的测量值与实际值间也存在较大的不确定度，使得测量精度无法保证。最后，实验过程中每次抛球只能测得1组数据，测量效率较低，易受外界干扰，可重复性差。 根据多普勒效应原理，利用实验室现有的数字存储示波器等设备，我们小组设计了超声多普勒黏度测量实验系统．该实验系统以落球法为基础，通过超声波发射器连续不断地向在液体中下落的小球发射超声波，利用接收器接收小球反射回来的超声波，然后由频移信号处理电路和数字存储示波器测量多普勒频移，应用多普勒效应原理准确地计算出小球的终极速度，进而得出液体的黏度．实验中超声波对小球定位准确，每次抛球可以连续测得3组数据，测量效率较高，可重复性高。
