旋轉粘度計的基本結構和測量原理

一、 旋轉粘度計的基本結構和測量原理：

我們以經典的表盤式粘度計的結構為例，馬達與變速齒輪在儀器 頂端的機殼內，通過轉軸傳動，帶動轉子旋轉，轉子受到樣品的阻力，阻力的大小由一個精確標定的鈹銅合金彈簧感應，由胡克定律（Hooke'slaw）知道，彈簧的形變和受到的力成正比，彈簧的一端接在寶石尖座軸承上，另一端直接接在指針上,這個指針可以指示出彈簧的形變量，進而計算出 扭力和粘度值。寶石尖座軸承摩擦力的大小決定了儀器的靈敏度和使用壽命。數顯粘度計中，位移轉換器測量軸承的偏轉角并顯示在數字儀表板上。

從上面的儀器結構分析可以看出，粘度計的核心部件是彈簧和寶石尖 座，彈簧決定儀器的線性和準確性，寶石尖座決定儀器的靈敏度和壽命。

二、 彈簧/游絲、儀器的線性和準確性關系分析

粘度可以認為是樣品內部的阻力大小，粘度計是用來測量這個阻力的， 而其中的部件就是彈簧/游絲，胡克定律（Hooke's law）告訴我們彈簧的形 變和受到的力成正比，理想狀態下，不同作用力下的彈簧形變應該是等比 例變化的，但在實際情況下，只有良好品質的彈簧才能表現出良好的線性，滿足胡克定律（Hooke's law）的要求。

優質的彈簧游絲采用鈹銅合金，這樣的彈簧具有良好的彈性和穩定的 形變和恢復性，保證儀器在量程范圍內的線性和重復性。從上圖可以看出，Brookfield的彈簧在100%形變范圍內和受到的力成良好的直線關系，儀器也只要用一個標準點進行標定就完成儀器的校準，同時不同批次間的彈簧 也有嚴格的統一標準，保證不同批次儀器的重復性。Brookfield 的每一根彈 簧都經過測試，不同量程的儀器對彈簧有不同規定的嚴格要求，LV 673.7 dyne.cm、RV 7187 dyne.cm、HA 14374 dyne.cm、HB 57496 dyne.cm。上圖中紅色和綠色的是其他廠家產品的彈簧形變曲線，它們不是成線 性關系的，同時不同批次甚至同一批次的彈簧形變曲線也不同，因此最終儀器的準確性和重復性較差。

由于粘度計在生產過程中需要用標準油進行定標，針對彈簧線性不好的情況，其它生產廠家大多選在較高扭矩范圍進行一點定標，然后將全量程范圍進行整體旋轉處理，從曲線上可以看到，在標定點的左右，會產生不同的誤差。這樣處理的結果是，在進行樣品測試時，即使是用同樣的測量條件，不同廠家的儀器或者是同一廠家的不同儀器測得的數據會有偏差， 經常發生和行業標準的 Brookfield 數據對不上，其中的主要原因就在于彈簧的品質。

三、 寶石尖座、儀器的靈敏度和壽命分析在儀器的內部，寶石尖座是起到支撐作用，這一接觸點的要求是摩擦 力越小越好，因此一般都是做成接觸面積很小的尖狀，同時對下面的支撐 面的強度有相應的要求，要求強度大、耐磨性好、壽命長。Brookfield 采用人造寶石，有足夠的強度和壽命，保證儀器的靈敏度和 使用壽命；而其它廠家采用的材質（硬質玻璃）會差，相應的靈敏度和壽 命都會受影響，這可以通過震蕩試驗進行檢查：用手輕輕地按順時針旋轉連接頭半圈，放開，觀察連接頭，果連接頭能來回擺動 4-5 次的，表明尖 座性能良好，儀器的靈敏度和壽命都不錯；如果看到連接頭沒有來回擺動或擺動1次的，儀器的尖座已經損壞，靈敏度也差了。

當使用靈敏度差的儀器時，儀器的讀數經常沒有變化，客戶往往以為 這樣的儀器很穩定，其實儀器已經不能正常使用了，讀數也往往是不準的。

綜上所述，我們可以發現，通過彈簧/游絲和寶石尖座的比較就知道，為什么Brookfield可以幾十年保持同樣的品質，成為行業的標準，而其它廠家，尤其是便宜產品的使用壽命和測量結果是多么令人失望了！