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09 2026.04
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探讨粘度计基本概念原理及测试影响因素
粘度计一般用于测量流体(液体和气体)的粘度的仪器，粘度是表示流体在流动时，流体内部发生内摩擦的物理量，是流体反抗形变的能力，是用来鉴定某些成品或半成品质量的一项重要指标。液体在流动时，在其分子间产生内摩擦的性质，称为液体的粘性，粘性的大小用粘度表示，是用来表征液体性质相关的阻力因子。绝缘油的粘度与一般液体的粘度概念相同，就是液体的内摩擦，即表示绝缘油在外力作用下，作相对层流运动。绝缘油分子问产生内摩擦阻力的性质。绝缘油的内摩擦力愈大，粘度也愈大，流动愈困难，散热性能差。粘度随流体不同而不同，随温度变化而变化。
粘度计的分类及原理
1.1 按操作方式分类
1.1.1 毛细管式粘度计工作原理
毛细管式粘度计通常为赛氏粘度计，是一种常见的粘度计。其工作原理是：样品容器（包括流出毛细管）内充满待测样品，处于恒温浴内，液柱高度为h。打开旋塞，样品开始流向受液器，同时开始计算时间，到样品液面达到刻度线为止（如图1示意图）。样品粘度越大，这段时间越长。因此，这段时间直接反映出样品的粘度。
1.1.2 旋转式粘度计工作原理
常见的旋转式粘度计是锥板式粘度计（如图2示意图）。它主要包括一块平板和一块锥板。电动机经变速齿轮带动平板恒速旋转，依靠毛细管作用使被测样品保持在两板之间，并借样品分子间的摩擦力而带动锥板旋转。在扭矩检测器内的扭簧的作用下，锥板旋转一定角度后不再转动。此时，扭簧所施加的扭矩与被测样品的分子内部摩擦力（即粘度）有关：样品粘度越大，扭矩越大。扭矩检测器内设有一个可变电容器，其动片随着锥板转动，从而改变本身的电容数值。这一电容变化反映出的扭簧扭矩即为被测样品的粘度，由仪表显示出来。
图1 示意图
1.1.3 振动式粘度计工作原理
振动式粘度计的工作原理是：处于流体内的物体振动时会受到流体的阻碍作用，此作用的大小与流体的粘度有关。常用的振动式粘度计有超声波粘度计，其探测器内有一个弹片。在受脉冲电流激励时，弹片产生超声波范围的机械振动。当弹片浸在被测样品中时，弹片的振幅与样品的粘度和密度有关。在已知密度的情况下，可从测出的振幅数据求得粘度数值。
1.2 按测量产品的种类
1.2.1 锡膏粘度计工作原理
图2 示意图
锡膏粘度计采用了螺旋泵式传感器的共轴双重圆筒型回转粘度计，主要用来测量锡膏、膜厚粘膏、粘合剂、锡膏抗焊漆、液状抗焊漆、其他的油墨、粘膏类等。根据测定部密封性，具有温度调整技能，能够连接到个人电脑，自动测量，数据读取做自动计算。
1.2.2 斯托默粘度计工作原理
斯托默粘度计是用于测定油漆和其他用KU值表示涂料粘稠度的测试仪器。该仪器遵循的设计依据为ASTM标准及GB9269—88标准。天津市精科材料试验机厂是专业生产油漆、涂料、油墨设备材料试验机及涂料行业试验室专用设备的最大型企业。本粘度计采用单片微机，操作者不用查表即可从本仪器上直接读得测样品的KU值。
1.2.3 粘度控制仪工作原理
粘度控制仪能够很好地管理涂料、墨水、粘着剂、食品、药品、油等各种各样的流体的粘度；采用共轴二重圆筒式；螺形线滑法泵传感器维持固定流，能得到稳定了的数值；接连根据搅拌粘度变化的粘性体的粘度能正确测量。
1.2.4 便携式粘度计工作原理
便携式粘度计是采用共轴二重圆筒式，螺形线滑法泵传感器维持固定流，根据连接搅拌粘度变化能正确测量粘体的粘度。
2 影响粘度测量的因素
根据其测量原理，为了获得准确可靠的测量数据必须注意以下几点：
2.1 温度
特别注意被测液体的温度。许多用户忽视这一点，认为温度差一点无所谓，我们的实验证明：当温度偏差0.5℃时，有些液体粘度值偏差超过5%，温度偏差对粘度影响很大，温度升高，粘度下降。所以要特别注意将被测液体的温度恒定在规定的温度点附近，对精确测量最好不要超过0.1℃。
2.2 测量容器（外筒）的选择
对于双筒旋转粘度计要仔细阅读仪器说明书，不同的转子（内筒）匹配相应的外筒，否则测量结果会偏差巨大。对于单一圆筒旋转粘度计，原理上要求外筒半径无限大，实际测量时要求外筒即测量容器的内径不低于某一尺寸。例如上海天平仪器厂生产的NDJ-1型旋转粘度计，要求测量用烧杯或直筒形容器直径不小于70mm。实验证明特别在使用一号转子时，若容器内径过小引起较大的测量误差。
2.3 频率修正
对于国产仪器名义频率在50Hz，而中国的供电频率也是50Hz，用频率计测试变动性小于0.5%，所以一般测量不需要频率修正。但对于日本和欧美的有些仪器，名义频率在60Hz，必须进行频率修正，否则会产生20%的误差，修正公式为：实际粘度=指示粘度×名义频率÷实际频率。
2.4 转子浸入液体的深度及气泡的影响
旋转粘度计对转子浸入液体的深度有严格要求,必须按照说明书要求操作（有些双筒仪器对测试的液体用量有严格要求，必须用量筒量取）。在转子浸入液体的过程中往往带有气泡，在转子旋转后一段时间大部分会上浮消失，附在转子下部的气泡有时无法消除，气泡的存在会给测量数据带来较大的偏差，所以倾斜缓慢地浸入转子是一个有效的办法。
2.5 清洗
测量用的转子或毛细管要清洁无污物，一般要在测量后及时清洗，特别在测油漆和胶粘剂之后。要注意清洗的方法，可用合适的有机溶剂浸泡，千万不要用金属刀具等硬刮，因为转子表面或毛细管内部有严重的刮痕时会带来测量结果的偏差。
3 结语
多年来，采用各种样式和方法进行粘度测量已得到发展。归功于ASTM和国际标准化组织（ISO），粘度计的检定方法，程序，校准，清洁和其他因素也得到了发展，以确保不同粘度计之间的准确性和一致性。根据其测量原理仪器的性能指标必须满足国家计量检定规程度要求。使用中的仪器要进行周期检定，必要时（仪器使用频繁或处于合格临界状态）要进行中间自查以确定其计量性能合格，系数误差在允许范围内，否则无法获得准确数据。
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