压电传感器测定离子液体粘度温度系数
压电传感器的应用工作原理
压电传感器的应用工作原理1. 什么是压电传感器压电传感器是一种将物理量（如压力、力、加速度等）转换为电信号的传感器。
它利用压电材料的压电效应，将外界作用力转化为电荷或电压信号。
压电传感器具有高灵敏度、高频响和广泛的应用领域。
2. 压电传感器的工作原理压电传感器的工作原理基于压电效应。
当压电材料受到外界力的作用时，其结构会发生微小的形变，导致内部的电荷分布发生改变。
这种形变和电荷分布的变化可通过电荷放大器转化为电压信号。
3. 压电传感器的应用领域压电传感器广泛应用于以下领域：•汽车工业：用于测量引擎的振动和冲击，以及轮胎的压力。
•医疗器械：用于测量血压、心率和呼吸频率等生理参数。
•工业自动化：用于测量流体压力、液位和温度等。
•空气质量监测：用于测量空气污染物的浓度和颗粒物的大小。
•智能手机和智能手表：用于测量姿势和运动状态。
4. 压电传感器的优势压电传感器具有以下优势：•高灵敏度：能够感知微小的力和压力变化。
•宽工作范围：可适应不同的工作环境和温度范围。
•高频响应：能够检测高频振动和震动。
•可靠性高：长寿命、稳定性好、抗干扰能力强。
5. 压电传感器的局限性压电传感器也存在一些局限性：•温度敏感性：温度变化可能会影响压电材料的性能。
•电源要求：压电传感器需要外部电源供电才能正常工作。
•信号处理复杂：输出信号通常需要经过放大和滤波等处理才能得到有用的信息。
6. 压电传感器的发展趋势随着科技的不断进步，压电传感器也在不断发展。
•小型化：压电传感器正朝着更小、更轻、更方便集成的方向发展。
•多功能化：压电传感器在信号处理和数据分析方面越来越智能化。
•无线化：压电传感器正朝着无线通信和远程监测的方向发展。
•智能化：压电传感器将与人工智能技术结合，实现更智能的应用。
总结压电传感器是一种将物理量转化为电信号的传感器，利用压电效应将外界作用力转化为电荷或电压信号。
它广泛应用于汽车工业、医疗器械、工业自动化、空气质量监测等领域。
压电式压力传感器工作原理
压电式压力传感器工作原理
压电式压力传感器是一种常用的传感器，广泛应用于工业控制、机械设备和汽车等领域。
其工作原理是利用压电晶体材料的特性。
压电晶体材料具有压电效应，即受到外力作用时会产生电荷。
常用的压电材料有石英、铅锆钛酸钽等。
压电材料通常以石英片或圆盘的形式存在。
当外部施加压力时，压电材料会发生微小的形变，从而改变了材料中的电荷分布。
这个电荷的改变可以被连接在材料两端的电极感知到，并转换成电压信号。
传感器的结构中通常有一个压电材料圆盘，两侧分别接上金属电极。
当外界施加压力时，压电材料圆盘发生微小形变并产生电荷，在电极上产生电位差。
这个电位差通过连接在电极上的导线传输到电路中。
在电路中，可以使用放大器对信号进行放大处理，并转换成标准的电压或电流输出。
这样，我们就可以通过测量输出的电压或电流值来间接测量外界的压力大小。
需要注意的是，压电式压力传感器在使用时要注意避免过大的压力，以免损坏压电材料。
此外，还要注意传感器与被测量物体的垂直压力方向，以确保测量的准确性。
总结起来，压电式压力传感器通过利用压电材料的压电效应来
实现对外界压力的测量。
它具有结构简单、响应速度快、精度高等优点，在各个领域中都有广泛的应用。
压电传感器测定离子液体粘度温度系数
ｏ ｏ ｉ ｉ ｕ ｄ ｂ ｉｚ ｅｅ ｔ ｉ ｅ ｓ ｒ ｆ ｉ ｎ ｃ ｌｑ ｉ ｙ ｐ ｅ ｏ ｌｃ ｒｃ ｓ ｎ ｏ
Ｌ Ｎ ｈｎ —ｕ ， ＡＮ ｉ， Ｈ Ｎ Ｄ — ｏｇ Ｏ Ｇ Ｃ ａｇｙ Ｋ Ｇ Ｑ Ｓ Ｅ ａｚ ｎ ｈ
（． ｉｎ ｘ Ｐ ｏｉｃ ｕｅ ｕｏ ｒｄ ｃｉ ａ ｔ ｎ ｅｈ ｉｕ ｕ ｅｖ ｉｎ Ｎ ｃａ ｇ３０ ２ ， ｈｎ ； １Ｊａ ｇｉ ｒｖｎｅＢ ｒａ ｆ ｏ ｕ ｔ ｎＱｕ ｌｙａ ｄＴ ｃｎｑ ｅＳ ｐｒｉｏ ， ａｈ ｎ ３０ ９ Ｃ ｉａ Ｐ ｏ ｉ ｓ
关键词 ：硅酸镧镓 ； 电传感器 ； 压 离子液体 ； 粘度
中图分类号 ：０ ５ ６７
文献标识码 ：Ｂ
文章编号 ：１０ －９
Ｄｅ ｅ ｍ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｉｃ ｓｔ ・ｅ ｔ ｒ ｎ ｔｏ ｆｖ ｓ ｏ ｉｙ・ ｍｐｅ ａ ｕｒ ｏ ｆ ｃｅ ｔ ｔ ｒ ｔ ｅｃ ｅ ｉ ｉｎ ｓ
龙 昌玉 ，康 琪 ，申大忠
（． １ 江西省产品质量监督检测院 。 江西 南 昌 ３０ ２ ； ３ ０ ９
２ 山 东师 范 大 学 化 学化 工与 材 料 科 学 学 院 ， ． 山东 济 南 ２０ １ ） ５０ ４
摘
要：硅酸镧镓微 天平是一种能在高粘度液体应用的新 型压 电传感器 ， 以用于液体粘度 的快速传感 可
监测。随着液体粘度增加 ， 传感器 的动态 电阻增 加 ， 而谐振频率下 降。采用该传感器实时监测离子液体 的 粘度 随温度的变化曲线 ， 结果表明： 溴代 ｌ 甲基－ 一 已辛基咪唑的粘度和粘度一 ～ ３正 温度系数均随温度升高呈
指数下降 ， 电传感器 为测定离子液体粘度提供 了一种新 的快速测量方法。 压
２ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｈ ｍｉ ｒ ， ｈｍｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇａ ｄ Ｍａｅｉ ｄｅｃ ，ｈ ｎ ｏ ｇＮｏｍａ Ｕ ｉ ｒｉ ，ｉａ ５０ ４ Ｃ ｉａ ． ｃ ｏｌ ｆ ｅ ｓ ｙ Ｃ ｅ ｃ ｇｎｅｉ ｎ ｔｒ ｌ ｎ ｅＳ ａ ｄ ｎ ｒ ｌ ｎｖ ｓｙ Ｊｎ ｎ２０ １ ， ｈｎ ） Ｃ ｔ ａＥ ｎ ａＳ ｅ ｔ
简述压电传感器的工作原理及应用
简述压电传感器的工作原理及应用压电传感器的工作原理压电传感器是一种基于压电效应的传感器，能够将压力或力的变化转化为电信号。
其主要工作原理是压电材料的压电效应。
压电材料是一种特殊的材料，当受到压力或力的作用时，会产生电荷的极化，从而在其表面上产生电势差。
压电传感器通常由压电材料和电极组成。
当外界施加压力或力时，压电材料会发生形变，从而使其内部产生电荷极化。
电极会将产生的电荷捕捉并转化为电信号输出。
压电传感器的输出电信号与施加的压力或力成正比，通过对电信号的测量和处理，可以获得压力或力的准确测量结果。
压电传感器的应用压电传感器由于其工作原理简单、反应速度快、体积小等特点，被广泛应用于各个领域。
以下是几个常见的应用领域：1. 汽车工业压电传感器在汽车工业中有广泛的应用。
例如，压电传感器可用于检测汽车的轮胎压力，以确保轮胎正常运行。
通过安装在轮胎内部的压电传感器，车辆可以实时监测轮胎的压力状态，并及时给出警报或提醒驾驶员，以确保行驶安全。
2. 机械设备监测压电传感器可以用于监测机械设备的压力状态。
例如，压电传感器可以安装在液压系统中，检测压力变化，从而实时监控液压设备的工作状态。
这样可以提前发现设备故障或压力异常，并及时进行维修或调整，以保证设备的正常运行。
3. 医疗设备在医疗设备领域，压电传感器也有广泛的应用。
例如，在心脏监测设备中，压电传感器可以用于测量心脏收缩时产生的压力变化，从而监测心脏的功能状态。
此外，压电传感器还可以用于测量血压、呼吸等生理参数，为医疗诊断和治疗提供重要的数据支持。
4. 环境监测压电传感器可以应用于环境监测领域。
例如，可以使用压电传感器来测量空气中的压力变化，以监测天气变化或预测气候模式。
此外，压电传感器还可以用于测量土壤的压力情况，为农业生产提供重要的数据支持。
5. 建筑结构监测在建筑结构监测领域，压电传感器可以用于检测建筑物的压力变化，以监测建筑物的结构稳定性。
通过安装在建筑结构内部的压电传感器，可以实时监测建筑物的压力变化情况，并及时预警或修复，以保证建筑物的安全。
压电式传感器测量的基本参数
压电式传感器测量的基本参数
压电式传感器测量的基本参数可以包括以下几个方面：
1. 灵敏度（Sensitivity）：指传感器输出信号与输入量之间的
关系。
通常以电压或电流的变化率表示，单位为V/m、
mV/kPa等。
2. 测量范围（Measurement Range）：指传感器能够测量的输
入量的最小值和最大值。
通常表示为最小值和最大值的差值，单位为Pa、kPa等。
3. 静态特性（Static Characteristics）：包括零点漂移、线性度、重复性等。
零点漂移是指在零输入条件下，输出信号的变化；线性度是指输入量与输出信号之间的关系是否是线性的；重复性是指在多次测量同一输入量后，输出信号的变化程度。
4. 动态特性（Dynamic Characteristics）：包括响应时间、输出
信号的频率响应等。
响应时间是指传感器从接收到输入信号到输出信号达到稳定状态所需的时间；频率响应是指传感器对输入信号的频率变化所作出的响应。
5. 温度特性（Temperature Characteristics）：包括温度影响、
温度稳定性等。
温度影响是指传感器输出信号随温度变化而产生的变化；温度稳定性是指在一定温度范围内，传感器输出信号的稳定性。
以上是压电式传感器测量的基本参数，实际应用中还可以根据具体需求添加其他参数。
液体粘滞系数的测定
液体粘滞系数的测定在流动的液体中，各流体层的流速不同，则在相互接触的两个流体层之间的接触面上，形成一对阻碍两流体层相对运动的等值而反向的摩擦力，流速较慢的流体层给相邻流速较快的流体层一个使之减速的力，而该力的反作用力又给流速较慢的流体层一个使之加速的离，这一对摩擦力称内摩擦力或粘滞阻力，流体的这种性质称为粘滞性。
不同流体具有不同的粘度，同种流体在不同的温度下其粘度的变化也很大.测定粘度在化学、医学、水利工程、材料科学、机械工业和国防建设中有着重要意义。
从实验中得到的粘滞定律：粘滞力f 的大小与所取流体层的面积S ∆和流体层之间的速度空间变化率dr du 的乘积成正比，即drdu s f ∆=η。
其中η为粘滞系数（也称内摩擦系数)，它决定于液体的性质和温度，对液体而言，它随温度的升高而迅速减少.η的国际单位：s Pa ⋅但是根据粘滞定律直接测量难度很大，一般都采用间接测量的方法。
测量液体粘滞系数的方法有很多种，如常用的落球法、落针法、转叶法。
本实验是用变温落针计测量液体在不同温度下的粘度系数。
中空长圆落针在待测液体中垂直下落,通过测量针的收尾速度确定粘度。
采用霍尔传感器和多功能秒表计测量落针的速度，并将粘度显示出来。
对待测液体进行水浴加热,通过温控装置，达到预定的温度。
巧妙的取针和提针装置,使测量过程极为简单。
本实验既适用于牛顿液体，又适于非牛顿液体，还可测定液体密度。
【实验目的】1. 用落针法测液体的粘度系数。
2。
研究液体粘度系数在不同温度下的变化规律.【实验仪器】PH ——IV 型变温粘度器、落针图1 实验仪器实图【实验原理】一个物体在液体中运动时，将受到与运动方向相反的摩擦阻力的作用,这种力即为粘滞阻力.它是由粘附在物体表面的液层与邻近的液层相对运动速度不同而引起的，其微观机理都是分子之间以及在分子运动过程中形成的分子团之间的相互作用力.不同的液体这种不同液层之间的相互作用力大小是不相同的.所以粘滞阻力除与液体的分子性质有关外，还与液体的温度、压强等有关。
压电式传感器的工作原理
压电式传感器的工作原理压电效应是压电式传感器的基础。
压电效应存在于许多晶体材料中，如石英、压电陶瓷等。
这些材料在受到外力作用时会发生电荷的分布变化，即在晶体表面产生相应的正负电荷。
这种电荷分布变化可以用一个称为压电电荷常数的物理量来描述。
当一个物理量作用在压电传感器上时，引起了晶体材料的形变。
这种形变引起了电荷的分布变化。
具体来说，当物理量作用在传感器上时，在晶体的表面产生了正负电荷。
这些电荷可以通过电极和引线传输到外部电路中。
传感器的电极连接到一个外部电子电路中，测量电路对产生的电荷进行放大和处理。
传感器的电极可以是金属薄片，也可以是涂有导电材料的晶体表面。
外部电路可以是一个放大器，也可以是一个模数转换器。
这样，传感器产生的电荷可以转换成一个电压信号或一个电流信号。
通过对这个信号的测量和分析，我们可以获得物理量的数值。
压电式传感器有许多应用。
例如，在压力传感器中，外部压力会引起晶体材料的压缩或拉伸。
这种形变会产生电荷分布变化，进而产生电压信号。
通过测量这个电压信号，我们可以获得外部压力的数值。
另外，压电式传感器还可用于测量加速度、振动、声音和温度等物理量。
总结一下，压电式传感器是一种利用压电效应来测量物理量的传感器。
当物理量作用在传感器上时，晶体材料发生形变并产生电荷分布变化。
这些电荷通过电极和引线传输到外部电子电路中，最终转换成一个电压或电流信号。
通过对这个信号的测量和分析，我们可以获得物理量的数值。
压电式传感器具有广泛的应用领域，在工业控制、仪器仪表、医疗设备和航空航天等领域中发挥着重要的作用。
离子液体在传感器中的应用研究
离子液体在传感器中的应用研究离子液体，又称离子溶液，是指温度在常温以上的温度下，液态离子体系中的化合物，它们的一些性质近似于气体和液体的中间状态，具有优异的物理和化学性质，因此在许多领域都有广泛的应用。
其中，离子液体在传感器中的应用研究日益受到研究者的关注。
一、离子液体在传感器中的基本原理离子液体是一种极优异的电解质。
离子液体中，正负离子呈现对称分布，其碳氢成分的最低分解温度为230℃，也就是说，离子液体的热稳定性极好，能够在较高的温度范围内仍保持离子液体的液态。
因此，将离子液体与传感器结合，可以有效地提高传感器的灵敏度和选择性。
离子液体在传感器中的应用原理主要包括两个方面：1、离子液体增强传感器灵敏度传感器是一种将物理量或化学量转换为可供测量或记录的电信号的装置。
但是，传感器本身的灵敏度很难达到所需的要求。
离子液体的强极性和高离子化能力能够明显影响传感器的灵敏性能。
将离子液体添加到传感器中，能够增强传感器对检测物质的响应灵敏度，使得传感器在测量物质时具有更高的精度和灵敏度。
2、离子液体提高传感器选择性离子液体分子结构中的正、负离子可供选择，因此离子液体具有很高的选择性和分辨率。
离子液体可以与检测物质之间的化学反应和交互作用，如范德华力、氢键等等，来实现对检测物质的选择性检测。
因此，离子液体在传感器中的应用，可以提高传感器对特定目标物的选择性，从而更准确地进行测量和分析。
二、离子液体在传感器领域的应用离子液体在传感器领域有着广泛的应用，可以与多种传感器相结合，如电化学传感器、气体传感器、生物传感器等，从而实现多种检测和分析目标的快速检测。
1、电化学传感器离子液体电极是一种新的电化学传感器，它可以经受高温、高压和高电流密度等条件下的连续使用，并保持电化学活性。
因此，离子液体电极在电化学传感器中广泛应用，可应用于离子浓度、气体分析、蛋白质检测、DNA序列分析等领域。
2、气体传感器离子液体材料具有很高的选择性和灵敏度，可以通过离子液体敏感层改善气体传感器的响应时间、选择性和灵敏度。
离子液体吸附性能的压电传感监测
浴 控制在 ２ ４ ． ℃。Ｌ Ｍ 的动态 电阻 由高频 阻抗 分 析 ０－ １ － ０ Ｃ
仪 （ ｇ ｅｔ４ ９ Ａ） 量 。 Ａ ｉ ｎ ，２ ４ 测 ｌ
Ｎ
—
所用 试剂均 为分 析纯 ， 验用 水 为石 英亚 沸 蒸 馏水 。 实 离 子液体 ［ ８ ｍ］ Ｂ 参 照 文献 ［ ］ 成 ， 粘 度 曲线 Ｃｍｉ ［ Ｆ］ ９合 其 采用 特制 的 毛细 管 粘 度 计 测量 。实 验 重 复 三 次 ， 结果 取 平 均值 。
其动态电阻（ ｍ 随所接触液体粘度的增加而增加这一传感模式 ， Ｒ ） 实时传感离子液体 １ 一甲基 一 一 ３ 正辛基 咪唑 四氟硼酸 盐 （ Ｃ ｍｍ］ Ｂ ） 变温过 程 中 的粘 度 变 化 以及 吸 附 四氯 化 碳蒸 气 时 的动态 吸 附质量 ， ［ ｉ ［Ｆ］在 为
研究离 子液体 的 吸附性能提 供 了一种 简便 的方法 。
收稿 日期 ：０ ７— ５— ９ ２０ ０ ２ 基 金 项 目： 山东 省 自然 科 学基 金 （ ２０ Ｂ １ Ｙ ０ ４ ０ ）资 助 项 目。 作者简介 ： 亓 永 （９ １ ） 男 ， １７ 一 ， 山东 莱 芜 人 ， 芜 职 业 技术 学 院信 息 工 程 系 讲 师 。 莱
维普资讯
第 ２ 卷第 ８期 １
２０ ０ ７年 ８月
常熟理 工学院学报（ 自然科 学版 ） Ｊｕ ａ ｏ ｈｎｓｕＩｓｔｔ ｏ Ｔ ｃｎｌｇ（ ａ ｒｌ ｃｅｃｓ ｏｒ ｌ ｆ ａｇｈ ｎｔｕｅ ｆ ｅｈ ｏ ｙ Ｎ ｔ ａ Ｓｉ ｅ） ｎ Ｃ ｉ ｏ ｕ ｎ
Ｖ １２ ｏ ８ ｏ． ｌＮ ．
Ａｕ ．，０ ｇ ２ ０７
离 子液体 吸 附性 能 的压 电传 感 监测
利用智能手机磁力计测量液体黏滞系数
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分析与研究[J].大学物理实验,2015,28(1):32-34. [4] 杨述武.普通物理实验(力学及热学部分第三版)
a=
(2)
其中D是烧杯内径,H是烧杯内液体高度。
修正后的黏滞阻力表达式:
/ =-3nanvd
(3)
令:Y = 3nand
(4)
可得:/ =-yv
(5)
此时弹簧振子的动力学微分方程为：
d2 x
m-d--t-2= -kx -yv
(6)
令:e 0=m=孑m 2m
可得:將e沖扌=°
欠阻尼振动状态运动学方程： x = Ae卡cos(e't+a) ,e' = Je0-02 联立(2)、(4)、(7)可得：
4结语
图3磁感应强度化曲线与相应拟合曲线
本实验借助手机磁力计，通过欠阻尼振动测 量了黏滞液体的黏滞系数。 实验结果与标准值相 比相对误差较小，说明本方法具有可行性。实验 中小球在液体中振动幅度较小，未形成湍流，无须 考虑雷诺修正［3］,减少了影响实验精度的因素。 本实验采用磁力计传感器实时采集数据,无须直 接观察小球的运动状态，因此本方法还可用于测 量不透明液体的黏滞系数。本实验装置搭建对设
[M].北京:高等教育岀版社,2000：205-208. [5] 漆安慎，杜婵英.普通物理学教程(力学第三版)
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新型离子液体在电化学传感器中的应用
新型离子液体在电化学传感器中的应用电化学传感器是一种广泛应用的传感器技术，应用于环境监测、医学诊断、食品安全等领域。
传统电化学传感器通常使用有机溶剂作为电解质，但这些溶剂具有挥发性和易燃性，可能对环境和健康构成威胁。
近年来，新型离子液体作为一种有前途的替代品被广泛应用于电化学传感器中。
本文将讨论离子液体在电化学传感器中的应用，以及离子液体相比传统有机溶剂的优势。
一、离子液体的定义和种类离子液体是在常温下存在的离子化合物，其离子对可由阳离子和阴离子组成。
离子液体的特点是具有高的离子电导率和较低的蒸汽压力，大约在5×10-9 Pa左右，在大气下几乎没有挥发性和毒性，因此被认为是一种绿色的溶剂。
现有数千种离子液体，主要根据阳离子和阴离子的结构组成分类。
常见的离子液体包括1-烷基-3-甲基咪唑盐(HMDIM)、1-烷基-3-烷基咪唑盐(LAIL)、1-烷基-3-甲基咪唑-2-烯盐等。
二、离子液体在电化学传感器中的应用离子液体具有多项优异的特性，在电化学传感器领域中得到了广泛的应用。
1. 提高传感器灵敏度离子液体可以提高电化学传感器的灵敏度。
离子液体是一种高稳定性和易离子化的溶液，其较高的电导率和低的硬度可以减小电化学界面电阻，并增加传感器的灵敏度。
2. 改善传感器性能离子液体可以改善电化学传感器的性能。
由于离子液体中没有水，因此离子液体中电化学反应速率比水中快，这可以提高传感器的响应速度。
3. 增强传感器的稳定性离子液体的高稳定性可以提高电化学传感器的稳定性和可靠性。
其不挥发和易燃责任向提高了传感器的稳定性、可靠性和耐环境性。
4. 拓展传感器的应用场景离子液体的绿色、无毒性等特性使其良好的生物相容性，使之在分析生物大分子，如蛋白质、DNA、RNA等方面有着巨大的应用前景。
三、离子液体相比传统有机溶剂的优势离子液体相比传统有机溶剂在电化学传感器中具有很多优势，主要有以下几方面：1. 环境友好传统有机溶剂挥发性强，对环境和人体健康有较大的危害，而离子液体没有挥发性，不会对环境产生污染和危害。
基于电磁感应的液体粘度测量方法
基于电磁感应的液体粘度测量方法
现今的全球问题无疑是能源问题，因为能源引起的战争也不计其数，而未来国与国之间的竞争主要还是能源战。
因此研究石油的粘性至关重要，由粘性测试数据可以判断石油所在的层次从而分辨出其纯度，这样可以判断测试区域内的石油含量以决定是否开采。
这样可以节省资源，不浪费人力物力在没有利用价值的地域上。
当今社会商品的质量也是很值得关注的问题，有些音频都掺杂其他有害的成分，也可通过本项目的成品测试其粘度用来判断真假。
液体粘度概述
当液体在稳定流动时，一般情况下属于稳定层流的情况，也就是同一层面上的液体流动状态完全相同。
如果液体的内部各层之间的流动速度不同，那幺液体内部相邻的层之间就会产生相对运动，则液体内部的该两层之间便会产生相互作用力，称为粘性力，衡量这个粘性力大小的一个物理量称为粘度［25］。
粘度是液体的一个固有属性，其大小由于液体的种类不同而不同，同时外界环境的温度、压力等因素也影响着液体的粘度。
液体粘度随温度变化的实验研究
液体粘度随温度变化的实验研究Test research that the liquid viscositychanges with the temperatureSurvey below the distinct temperature ，The castor oil sticks the sluggish factor ，Thereby find out liquid （Castor oil ）Viscosity what changes the relationship with the temperature 。
粘度(viscosity)是液体重要的物理性质之一，它反映液体流动行为的特征。
粘度与液体的性质、温度和流速有关，测量这个量在材料的工艺技术方面有实际应用价值，如机械的润滑、石油在管道中的传输、油脂涂料、有机合成、医疗和药物等方面，都需要测定液体的粘度。
在液体中，如果各层液体的流速不同，在两层相互接触而速度不同的液体层之间便有力的作用。
两相邻液层间的这一作用力称为内摩擦力或粘滞力，一般液体都有这种性质，称为粘滞性。
测量液体粘度的方法有多种。
纺织、轻工、医药和化工等行业的工厂中常采用旋转法，它使用方便，测量范围可达0.1~0.01Pas。
实验室中，对于粘度较小的液体，如水、乙醇、四氯化碳等，常采用毛细管法。
落球法（落针法）是最基本的一种，它可用于测量粘度较大的液体，如蓖麻油(castor oil)、变压器油、甘油等。
一实验仪器装置本实验采用PH－Ⅲ型变温粘滞系数实验仪，如图一所示。
由实验器、落针、霍尔传感器、测量－控温系统四部分组成。
仪器已经安装完好，待测液体（蓖麻油）已经注入实验器，循环水已经注入测量－控温仪。
图一变温粘滞系数测量系统1 实验器实验器结构如图二所示。
用透明玻璃管制成的内外两个圆筒容器，竖直固定在水平机座上，机座底部有调水平的螺丝。
内筒盛放待测液体(如蓖麻油)，内外筒之间通过控温系统灌水，用以对内筒水浴加热。
感应式落球法液体粘滞系数实验仪说明书
HLD-IVM-III 型 感应式落球法液体粘度测定仪一、概述各种实际液体具有不同程度的粘滞性，当液体流动时，平行于流动方向的各层流体速度都不相同，即存在着相对滑动，于是在各层之间就有摩擦力产生，这一摩擦力称为粘滞力，它的方向平行于接触面，其大小与速度梯度及接触面积成正比，比例系数η称为粘度，它是表征液体粘滞性强弱的重要参数，液体的粘滞性的测量是非常重要的，例如，现代医学发现，许多心血管疾病都与血液粘度的变化有关，血液粘度的增大会使流入人体器官和组织的血流量减少，血液流速减缓，使人体处于供血和供氧不足的状态，这可能引起多种心脑血管疾病和其他许多身体不适症状。
因此，测量血粘度的大小是检查人体血液健康的重要标志之一。
又如，石油在封闭管道中长距离输送时，其输运特性与粘滞性密切相关，因而在设计管道前，必须测量被输石油的粘度。
测量液体粘度有多种方法，本实验所采用的落球法是一种绝对法测量液体的粘度。
如果一小球在粘滞液体中铅直下落，由于附着于球面的液层与周围其他液层之间存在着相对运动，因此小球受到粘滞阻力，它的大小与小球下落的速度有关。
当小球作匀速运动时，测出小球下落的速度，就可以计算出液体的粘度。
实验目的：1． 用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘度 2． 了解PID 温度控制的原理3． 学习用感应法测量液体粘度系数4． 练习用停表记时，用螺旋测微器测直径实验仪器：变温粘度测量装置，温控实验仪，，钢球若干 二、实验原理1、当金属小球在粘性液体中下落时，它受到三个铅直方向的力：小球的重力mg （m 为小球质量）、液体作用于小球的浮力gV ρ（V 是小球体积，ρ是液体密度）和粘滞阻力F （其方向与小球运动方向相反）。
如果液体无限深广，在小球下落速度v 较小情况下，有rv F πη6= （1）上式称为斯托克斯公式，其中r 是小球的半径；η称为液体的粘度，其单位是s Pa ⋅。
小球开始下落时，由于速度尚小，所以阻力也不大；但随着下落速度的增大，阻力也随之增大。
测定液体的粘度系数
1测定液体的粘度系数（Coefficient of Viscosity of Liquid ）关于液体中物体运动的问题，19世纪的物理学家斯托克斯（George Gabriel Stokes ， 1819~1903，英国力学家、数学家）建立了著名的流体力学方程组“斯托克斯组”，它较为系统地反映了流体在运动过程中质量、动量及能量之间的关系：一个在液体中运动的物体所受力的大小与物体的几何形状、速度以及液体的内摩擦力有关。
粘滞系数是液体的重要性质之一，它反映液体流动行为的特征，因此粘滞系数的测量在工程技术方面有着广泛的使用价值，如机械的润滑，石油在管道中的传输，油脂图料，医疗和药物等方面，都需测定粘滞系数。
测量液体粘滞系数的方法有多种，如落球法、转筒法、毛细管法等，其中落球法是最基本的一种，它可用于测量粘度较大的透明或半透明液体，如蓖麻油、变压器油、甘油等的粘滞系数。
实验目的1．学习和掌握用激光和光敏接收器结合单片计时仪测定液体的粘度系数。
2．学习用落球法测定液体的粘度系数。
3．学习直接测量量标准偏差及不确定度的计算方法。
4．学习间接测量量不确定度的计算。
仪器用具VM-1落球法粘度系数测定仪、直尺、螺旋测微器。
实验原理落球法是将小球放在液体中让其落下，以测定液体的粘度，此法适用于对粘度较大的液体的测量。
直径为d 的小钢球，在密度ρ、粘度为η的液体中以速率ν落下，下落时小钢球将受到向上的阻力，这种阻力为粘滞力，它是由于粘附在小球表面的液层与邻近液层的摩擦而产生的，但它并不是小球与液体之间的摩擦阻力，当液体体无限广延，小球的半径很小时，根据斯托克斯定律，小球受到的粘滞力为6f rv πη= （3.6-2） 式中η是液体的粘度系数，d 是小球的直径，v 是小球的运动速度。
小球在液体中下落时，受到三个力的作用，即重力、浮力及粘滞力的作用，开始时，小球的速度较小，相应的粘滞力也较小，小球作加速运动，随着速度的增加，粘滞力也增加，最后三个力达到平衡，小球作匀速运动,即2 6mg vr Vg πρ=η+ (3.6-3)可得： ()6m V g rvρηπ-= (3.6-4) 实际上无限广延的条件在实验室里是无法实现的，小球是在内半径为R 的量筒中下落,筒内液体高度为h ，考虑到器壁的影响，式(3.6-4)应加修正值。
离子液体黏度
离子液体黏度离子液体黏度是一种特殊的物理性质，它指的是液体中离子结构和离子间相互作用的结果，并反映了液体的粘度和流动特性。
离子液体黏度已成为研究液体粘度和流动性能的重要指标，被广泛应用于石油行业、化工行业、农业行业等。
离子液体黏度与传统的液体黏度有很大的不同。
首先，它是一种特殊的黏度，由离子结构和离子间相互作用产生的粘性液体，它的特征主要与液体中的离子组成有关。
其次，它的流动性不仅决定于液体的结构，而且受离子间的相互作用影响，这与传统的液体黏度不同。
离子液体的粘度测定是研究其流体性质的重要方法之一。
首先，研究人员需要准备一定量的离子液体，然后将其放置在一个流变仪中。
流变仪可以测量液体在给定加载条件下的流动特性。
这些数据可以用来计算液体粘度，并分析不同流动条件下液体粘度的变化情况。
离子液体黏度是影响液体流动性能的重要参数，它的具体表现受离子的结构，离子的种类，离子间的相互作用，温度和压力等因素的影响。
目前，学者们正在深入研究离子液体的粘度，加深对离子液体流体性能的理解，为其应用提供技术支持。
通过提高液体的离子结构和离子间的相互作用，我们可以改善液体的流动性，提高其粘度。
这是一种经济高效的方法，可以有效地改善液体的性能。
除此之外，我们也可以通过控制液体的温度和压力，来调节液体的流动性能和黏度，从而使其能够应用于不同的环境下。
离子液体黏度是一种重要的物理性质，它可以提供一些有用的信息，帮助我们更好地了解液体的流动性能。
通过改善离子间相互作用和改变温度、压力等参数，我们可以改善液体的流动性和粘度，从而更好地应用这种液体。
因此，研究离子液体粘度有重大的意义，将为液体的应用提供重要的技术支持。
变温度液体粘滞系数的测量
g × R (ρs - ρL )
2 2
2 × V∞
×
2 1+ 3Lr R1 3 1 × (ln 1) 2CwLr R2
R1 × (ln 1) R2
仪器结构
1.粘度计本体
2.针磁铁,同名磁极间的距离为L（170mm）. 3.霍尔传感器:每当磁铁经过输出一个矩形脉冲 4.控温系统控温系统由水泵、加热装置及控温装 置组成 ,通过水循环，对待测液体进行水浴加热 5.控温开关:预定加热温度,并控制恒温 5.单板机测量下落时间,计算粘滞系数并送LED显 示
5.重复测量 5.重复测量 3次 6.将温度调高3℃，重复上述步骤, 将温度调高3℃ 6.将温度调高3℃，重复上述步骤,测出室温 到室温+12℃(温差为3℃)的5个温度的蓖 到室温+12℃(温差为3℃)的 +12℃(温差为3℃) 麻油粘滞系数。 麻油粘滞系数。 7.以温度 为横座标， 以温度℃ 7.以温度℃为横座标， 蓖麻油粘滞系数为纵 座标， 单位为10 Pa.S)， 座标，(单位为10-3Pa.S)，在直角坐标纸 上描出上述温度下所测出蓖麻油粘滞系数 所对应的点，并联成一条平滑曲线——蓖 所对应的点，并联成一条平滑曲线 蓖 麻油粘滞系数与温度的关系曲线。 麻油粘滞系数与温度的关系曲线。
测量方法
1.加热液体 :按下控温按钮，启动水泵，将温度控制器 加热液体 按下控温按钮 启动水泵， 按下控温按钮， 编码开关调到某一温度， 编码开关调到某一温度，(第一次测量调到低于室 到达设定温度后， 温)到达设定温度后，红色指示灯熄灭进行保温 2.按控温机箱上的复位键 显示“PH- ， 按控温机箱上的复位键， 2.按控温机箱上的复位键，显示“PH-2”，表示已经进 入复位状态 3.起针 3.起针 4.按 4.按“2”键，数码显示“H”表示毫秒计进入计时待命状 键 数码显示“ 表示毫秒计进入计时待命状 态 5.将投针装置的磁铁拉起 让针落下, 将投针装置的磁铁拉起， 5.将投针装置的磁铁拉起，让针落下,数显表显示落针 经过霍尔传感器的时间（单位：毫秒）， ），按 经过霍尔传感器的时间（单位：毫秒），按A键， 显示落针的有效密度（ 显示落针的有效密度（226O kg/ m3）， 第二次按 显示蓖麻油的有效密度（ ），第三次按 第三次按A A显示蓖麻油的有效密度（950kg/m3），第三次按A 键显示该设定温度下的液体粘度。单位为10 Pa.S。 键显示该设定温度下的液体粘度。单位为10-3Pa.S。
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传感器与微系统(Transducer and M icr osyste m Technol ogies) 2007年第26卷第12期计算与测试压电传感器测定离子液体粘度温度系数3龙昌玉1,康 琪2,申大忠2(1.江西省产品质量监督检测院,江西南昌330029;2.山东师范大学化学化工与材料科学学院,山东济南250014)摘 要:硅酸镧镓微天平是一种能在高粘度液体应用的新型压电传感器,可以用于液体粘度的快速传感监测。
随着液体粘度增加,传感器的动态电阻增加,而谐振频率下降。
采用该传感器实时监测离子液体的粘度随温度的变化曲线,结果表明:溴代1—甲基—3—正已辛基咪唑的粘度和粘度—温度系数均随温度升高呈指数下降,压电传感器为测定离子液体粘度提供了一种新的快速测量方法。
关键词:硅酸镧镓;压电传感器;离子液体;粘度中图分类号:O657 文献标识码:B 文章编号:1000-9787(2007)12-0100-02D eter m i n a ti on of v iscosity2te m pera ture coeff i c i en tsof i on i c li qu i d by p i ezoelectr i c sen sor3LONG Chang2yu1,K ANG Q i2,SHEN Da2zhong2(1.J i a ngx i Prov i n ce Bureau of Producti on Qua lity and Techn i que Superv isi on,Nachang330029,Ch i n a;2.School of Che m istry,Chem i ca l Eng i n eer i n g and M a ter i a l Sc i ence,Shandong Norma l Un i versity,J i n an250014,Ch i n a)Abstract:A langasite crystal m icr obalance,as a new type of p iezoelectric sens or,is app licable in high viscousliquids.A s the viscosity of the liquid increases,the moti onal resistance of the sens or increases while its res onantfrequency decreases,which is used t o monit or the changes in viscosity.The changes in viscosity with te mperatureof a r oom te mperature i onic liquids,12hexyl232methyli m idazoliu m br om ide,is monit ored in real ti m e by the sens or.It is shown that the viscosity and viscosity2te mperature coefficient of this i onic liquid decrease exponentially as thete mperature rises.The p iezoelectric method offers a si m p le and rap id way t o measure the viscosity of i onic liquids.Key words:langasite;p iezoelectric sens or;i onic liquid;viscosity0 引 言近年来,离子液体作为一种新型绿色溶剂已引起人们广泛的研究兴趣[1],并在化学合成、电化学、生物催化,纳米材料、色谱分离、化学传感器等领域得到广泛的应用[2]。
离子液体的一些独特的性质与它们的结构密切相关,因此,离子液体也被称为可设计性溶剂,人们可以根据需要通过改变阴阳离子的不同设计合成出不同特性的离子液体。
为了更好地开发应用离子液体这类溶剂,研究其基本的物理化学性质是一项基础性的工作[3]。
硅酸镧镓晶体微天平(langasite crystal m icr obalance, LC M)是最近报道的一种新型压电传感器[4,5],它的负载能力明显高于常用的石英晶体微天平,能在高粘度的溶液体系中使用。
本文以LC M为研究工具,根据其谐振频率与动态电阻对接触液体粘度的响应模式,实时传感离子液体溴收稿日期:2007-03-133基金项目:山东省自然科学基金资助项目(Y2004B01)代1—甲基—3—正已辛基咪唑([C6M I M][B r])的粘度随温度的变化曲线,测量其粘度—温度系数,为快速传感离子液体的粘度提供了一种简便的方法。
1 实 验本文所用LC M由Y切硅酸镧镓单晶片自行制备[4],基频为9.35MHz,晶体直径为15mm,采用真空喷镀方法在晶片的双面制备2个“乒乓球拍”形的金膜电极,电极直径为6mm,用还原树脂沿晶片边缘于固定于带恒温水浴的检测池中,其构造与先前论文相似[5]。
为防止空气中水分等对粘度测量的干扰,检测池置于可抽真空的密闭玻璃容器中。
检测池的温度由恒温水浴控制。
离子液体[C6M I M] [B r]参照文献合成,其粘度曲线采用特制的毛细管粘度计测量。
实验重复3次,结果取平均值。
实验前,先后用丙酮、蒸馏水清洗LC M表面,用N2吹001第12期 龙昌玉,等:压电传感器测定离子液体粘度温度系数 干,然后,加入一滴约0.1m l 的离子液体[C 6M I M ][B r]于LC M 晶片表面,通过水浴加热80℃,并抽真空以脱除吸附在离子液体中的水分。
LC M 的谐振频率与动态电阻由高频阻抗分析仪(Agilent 4294A )测量。
待LC M 的响应值稳定后,以1℃/m in 的速率降低离子液体的温度,记录温度时间曲线与LC M 响应的时间曲线。
2 结果与讨论2.1 LC M 传感离子液体膜的粘度变化粘度是液体的基本性质之一,它对物质在液体中的传质速率有重要影响。
近年来,许多惰性的离子液体在绿色化学中作为新的反应介质得到了广泛的应用,但在实际应用中发现,大部分的离子液体的粘度比传统用于合成的有机溶剂的粘度高得多,高粘度不仅增加了过滤、转移、溶解等操作过程的难度,同时也将影响反应速率。
离子液体的粘度由其形成氢健的倾向和范德华力的强度决定。
氢键越强,粘度越小,范德华力越强,粘度越高。
此外,还与温度和溶解在离子液体中的微量组分浓度有关。
测定粘度的方法很多,LC M 传感器监测离子液体的粘度,具有需要试样量小、测量速度快、操作简便的优点。
图1为在[C 6M I M ][B r]变温过程中LC M 的响应曲线,由图可见,随着温度下降,LC M 的谐振频率差下降,而动态电阻增加。
需要说明的是,无离子液体的空载LC M 在从80～25℃的降温过程中,其动态电阻的变化下降约2Ω,而谐振频率大约升高0.8kHz 。
因此,图中负载离子液体的LC M 的谐振频率变化主要来自离子液体的粘度改变,但还有一小部分则来自传感器本身的频率温度特性,而LC M 的动态电阻变化则可归结为离子液体的粘度变化。
图1 负载[C 6M I M ][Br]LC M 的谐振频率差和动态电阻随温度的变化F i g 1 Tem pera ture dependence of changes i n resonan t frequencyand m oti ona l resist ance of LCM load i n g [C 6M I M ][Br]2.2 LC M 响应值与粘度的关系为获得[C 6M I M ][B r ]的粘度值,尚需对LC M 的响应值进行校正。
因为离子液体的粘度变化范围很大,所用粘度校正溶液为[C 6M I M ][B r]+正丁醇混合物,该混合溶液的粘度随正丁醇浓度的增加而下降。
由图2可见,随着混合物的粘度增加,LC M 谐振频率下降,而动态电阻增加。
其响应机理是:LC M 是一种高灵敏的质量传感器,它对晶片表面的质量变化有灵敏的有频率响应。
当LC M 表面覆盖液体时,LC M 的厚度剪切波通过振动的晶片表面进入液体中,虽然它的强度随传播距离呈指数急剧衰减,但仍有一层很薄的离子液体紧密地附着在晶体表面并随晶体一起同步运动,这部分的液层的作用等效为一种质量负载,由此导致谐振器振荡频率的降低,随着离子液体的粘度增加,随LC M 同步运动的液层厚度增加,因此,频率下降幅度增加。
另一方面,随LC M 运动的液层厚度越大,LC M 振动过程中的能量损耗也就越大,由此表现为它的动态电阻上升。
图2 LCM 的谐振频率差及动态电阻随[C 6M I M ][Br]+正丁醇混合物粘度的变化F i g 2 D ependence of resonan t frequency sh i fts and m oti ona lresist ance of LC M on v iscosity of the m i xturesof [C6M I M ][Br]+n 2butyl a lcohol . 根据图中的实验数据,采用非线性回归的方法可以得到谐振频率差Δf 和动态电阻R m 与离子液体粘度η的回归方程如下Δf =-31.82+613.5η-1-4850η-2+1.583×104η-3,(1)R m =331.4+25.06η-0.2188η-2+1.098×10-3η3.(2)在所用实验条件下,式(1)和式(2)均可用于粘度计算,考虑到动态电阻可以测得绝对值,而且,影响因素也比谐振频率单纯,因此,采用式(2)从动态电阻换算粘度更为方便可靠。
但在振荡器法中只能测量LC M 的振荡频率,也可以用修正LC M 自身温度变化的频率差计算粘度。
2.3 [C 6M I M ][B r]的粘度温度系数根据式(2)的动态电阻与粘度的回归关系,可得变温过程中[C 6M I M ][B r ]的粘度变化曲线,见图3,采用LCM图3 [C 6M I M ][Br]的粘度和粘度温度系数的变化F i g 3 D ependence of v iscositi es and v iscosity 2te m pera turecoeff i c i en ts of [C 6M I M ][Br]on te m pera ture(下转第105页)101第12期 朱光辉,等:无线传感器网络中能量有效的加权分簇算法 处理,当节点较多时,可以扩充成二跳为一个基本的簇来处理;5)对于单层组网此算法不受节点数目的限制,适合于大规模传感器网络的分簇;6)此算法可以方便地和电源管理、通信代价结合起来,簇头选举时,电源充足和度数大的节点可以提高它的参与竞选概率,簇头节点的电能消耗都比较大,当簇头节点剩余能量小到一定数值时,可以立即解散本簇,不会影响大规模的簇重建,簇结构稳定性强,同时,引入软阈值,在保证能量负载均衡的前提下,减少了分簇的次数,有效地节省了能量。