灵光一瞥: 通过压差和流量测量粘度
内容摘要:
本期的灵光一瞥主要涉及当介质粘度超出了专用粘度传感器 VLO-M2 的测量范围时的一种测定方法。该方法在很宽的温度范围内对各种介质进行了测量，结果发现可以检测的粘度范围大于 400 mPa∙s。该方法用FLT-M1_i1 科里奥利传感器流量测量。科里奥利测量原理非常适合这种方法，因为它的测量管形状精确，可以测量其上的压降。
此测试的必要性何在？
长期以来，介质粘度一直是润滑油的一个重要参数。与此同时，粘度在油漆/涂料或维护产品等领域也得到了进一步的直接应用。然而，油品质量测量等间接应用也变得越来越重要。我们将介绍一种基于 “古老 ”压差原理的粘度测量方法，该方法采用了精确的科里奥利测量技术。
灵光一瞥所谓何来？
“您是否需要快速完成测量、绘图或搭建？相较于追求严丝合缝的‘科学范式’，我们更关注高效达成目标。为此，我们推出「灵光一瞥」—— 科学之妙，亦可化繁为简。无需繁琐论证，只需以实用为纲，敏捷呈现成果。若您对此感兴趣，我们愿与您及团队深入探讨，共寻答案。”
研究结果
FLT-M1_i1 的入口处和出口处分别装有一个压力传感器（见图 1）。记录了不同介质和温度下的流速、入口压力、出口压力和温度等测量变量。
图 1: 测试装置包括两个压力传感器、FLT-M1_i1 科里奥利质量流量传感器和一个温控循环系统
各种液体（从水到高粘度 ISO 100 液压油）在温控循环系统中通过传感器装置泵送。在 10 °C 至 70 °C 的温度范围内，粘度从约 0.5 mPa∙s 到约 450 mPa∙s 不等。
图 2: 所有使用介质的粘度随温度变化的测量值
介质的动态粘度 𝜂 可以通过测量变量流量 Q、压差 Δp 和科里奥利测量管的几何变量长度 L 和半径 R 计算得出，计算公式为哈根-普瓦耶定律:
必须使用额外的校正系数来校正流体阻塞和管道曲率的影响。然后将用这一简单公式计算出的粘度与参考值进行对比:
图 3: 粘度测量值与参考值的比较
测量结果在很大范围内都非常符合理想的哈根-普瓦耶定律。偏差主要出现在介质温度非常高或非常低的情况下。这可能是由于管道沿线的温度梯度以及介质与环境之间的温差造成的，因此无法确定 “实际 ”温度。这也导致了参考温度的不确定性，从而导致了参考粘度的不确定性。在这个简单的测试中，这些误差为 ±10%。不过，通过校准和/或限制温度范围，可以大大改善这种情况。TrueDyne Sensors AG 的一个合作伙伴已经成功并高度发展了用于测量原油质量的测量原理:
流量和密度作为有价值的附加测量变量被 “免费 ”包含在内。
结论
通过压力传感器和科里奥利质量流量传感器的组合，成功测定了 0.5 mPa∙s 至约 450 mPa∙s 范围内介质的粘度。除粘度测量外，还可测量质量流量和密度，因此这种多参数解决方案的应用范围非常广泛。