旋轉(zhuǎn)粘度計使用原理及注意的幾個問題

       旋轉(zhuǎn)粘度計廣泛應(yīng)用于測定油脂、油漆、涂料、塑料、食品、藥物、膠粘劑等各種流體的動力粘度。該儀器結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、方便實(shí)用，因而廣受歡迎。在長期從事該類儀器的檢定過程中我們發(fā)現(xiàn)許多用戶，特別是中小企業(yè)的測試人員在使用過程中存在許多問題，往往我們檢定的儀器性能優(yōu)于國家計量檢定規(guī)程的要求，但是用戶在測試樣品時數(shù)據(jù)偏差很大。現(xiàn)就如何正確使用該類儀器獲得準(zhǔn)確可靠的測量結(jié)果分析如下。
首先，簡單介紹一下該類儀器的測量原理：
       旋轉(zhuǎn)粘度計開機(jī)后首先要檢測零位，這一操作一般在不安裝轉(zhuǎn)子的情況下進(jìn)行，然后在半徑R1的外筒里同軸地安裝半徑R2的內(nèi)筒,其間充滿了粘性流體,同步電機(jī)以穩(wěn)定的速度旋轉(zhuǎn),接連刻度圓盤,再通過游絲和轉(zhuǎn)軸帶動內(nèi)筒(即轉(zhuǎn)子)旋轉(zhuǎn), 內(nèi)筒(即轉(zhuǎn)子)即受到基于流體的粘性力矩的作用，作用越大, 則游絲與之相抗衡而產(chǎn)生的扭矩也越大,于是指針在刻度盤上指示的刻度也就越大。將讀數(shù)乘以特定的系數(shù)即得到液體的動力粘度。
根據(jù)其測量原理,為了獲得準(zhǔn)確可靠的測量數(shù)據(jù)必須注意以下幾點(diǎn)：
       一、儀器的性能指標(biāo)必須滿足國家計量檢定規(guī)程度要求。使用中的儀器要進(jìn)行周期檢定,必要時(儀器使用頻繁或處于合格臨界狀態(tài))要進(jìn)行中間自查以確定其計量性能合格,系數(shù)誤差在允許范圍內(nèi),否則無法獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
      二、特別注意被測液體的溫度。 許多用戶忽視這一點(diǎn),認(rèn)為溫度差一點(diǎn)無所謂,我們的實(shí)驗證明:當(dāng)溫度偏差0.5℃ 時,有些液體粘度值偏差超過5％ ,溫度偏差對粘度影響很大,溫度升高, 粘度下降。所以要特別注意將被測液體的溫度恒定在規(guī)定的溫度點(diǎn)附近,對精確測量最好不要超過0.1℃。
      三、測量容器(外筒)的選擇。對于雙筒旋轉(zhuǎn)粘度計要仔細(xì)閱讀儀器說明書,不同的轉(zhuǎn)子(內(nèi)筒)匹配相應(yīng)的外筒, 否則測量結(jié)果會偏差巨大。對于單一圓筒旋轉(zhuǎn)粘度計,原理上要求外筒半徑無限大,實(shí)際測量時要求外筒即測量容器的內(nèi)徑不低于某一尺寸。例如上海天平儀器廠生產(chǎn)的NDJ-1型旋轉(zhuǎn)粘度計,要求測量用燒杯或直筒形容器直徑不小于70mm。實(shí)驗證明特別在使用一號轉(zhuǎn)子時,若容器內(nèi)徑過小引起較大的測量誤差。
      四、正確選擇轉(zhuǎn)子或調(diào)整轉(zhuǎn)速,使示值在20~90格之間。 該類儀器采用刻度盤加指針方式讀數(shù),其穩(wěn)定性及讀數(shù)偏差綜合在一起有0.5格,如果讀數(shù)偏小如5格附近,引起的相對誤差在10％以上,如果選擇合適的轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)速使讀數(shù)在50格,那么其相對誤差可降低到1％。如果示值在90格以上，使游絲產(chǎn)生的扭矩過大，容易產(chǎn)生蠕變，損傷游絲，所以一定要正確選擇轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速。
       五、頻率修正。 對于國產(chǎn)儀器名義頻率在50Hz,而我國目前的供電頻率也是50 Hz,我們用頻率計測試變動性小于0.5％,所以一般測量不需要頻率修正。但對于日本和歐美的有些儀器, 名義頻率在60Hz, 必須進(jìn)行頻率修正,否則會產(chǎn)生20％的誤差,修正公式為:
實(shí)際粘度=指示粘度×名義頻率÷實(shí)際頻率
       六、轉(zhuǎn)子浸入液體的深度及氣泡的影響。 旋轉(zhuǎn)粘度計對轉(zhuǎn)子浸入液體的深度有嚴(yán)格要求,必須按照說明書要求操作(有些雙筒儀器對測試的液體用量有嚴(yán)格要求,必須用量筒量取)。在轉(zhuǎn)子浸入液體的過程中往往帶有氣泡,在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后一段時間大部分會上浮消失,附在轉(zhuǎn)子下部的氣泡有時無法消除,氣泡的存在會給測量數(shù)據(jù)帶來較大的偏差，所以傾斜緩慢地浸入轉(zhuǎn)子是一個有效的辦法。
       七、轉(zhuǎn)子的清洗。測量用的轉(zhuǎn)子(包括外筒)要清潔無污物,一般要在測量后及時清洗,特別在測油漆和膠粘劑之后。要注意清洗的方法,可用合適的有機(jī)溶劑浸泡,千萬不要用金屬刀具等硬刮,因為轉(zhuǎn)子表面有嚴(yán)重的刮痕時會帶來測量結(jié)果的偏差。
       八、其他需注意的問題。
      1．大部分儀器需要調(diào)整水平,在更換轉(zhuǎn)子和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子高度后以及在測量過程中隨時注意水平問題,否則會引起讀數(shù)偏差甚至無法讀數(shù)。
      2．有些儀器需裝保護(hù)架,仔細(xì)閱讀說明書按規(guī)定安裝, 否則會引起讀數(shù)偏差。
      3．確定是否為近似牛頓流體,對于非牛頓流體應(yīng)經(jīng)過選擇后規(guī)定轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)時間,以免誤解為儀器不準(zhǔn)。
      綜上所述, 旋轉(zhuǎn)粘度計雖然結(jié)構(gòu)簡單、使用方便,但如果不正確使用,一臺檢定合格的儀器卻不能得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果,影響產(chǎn)品質(zhì)量。