摘要:通过建立毛细管导波衰减率与波导内充液体粘度的基本关系可实现微量液体粘度快速测量,这对于样本量稀缺的工业 及医学检测场景具有显著意义。 然而,为实现微升级样本测量需要将管道尺寸缩减到毛细管级(外径 2 mm 及以下),但传统导 波激励方法难以在毛细管上实现非接触式换能器装配以及纯净导波激励。 本文基于磁致伸缩换能原理开发了一种适用于微量 液体粘度检测的毛细管纵向导波检测传感器,成功地在外径为 1. 4 mm,壁厚 0. 1 mm 的毛细管上激励纯净 L(0,1)模态导波,单 次测量所需样本量仅为 113 μL 且重复性良好。 通过仿真和实验探究包括永磁体与毛细管间距、毛细管壁厚和激励频率等测量 相关影响因素的基础上证明了该设计的可行性和实用性。 研究结果表明:收发两端永磁体与毛细管最优间距不同,当激励端永 磁体与毛细管间距为 10 mm,接收端永磁体与毛细管间距为 7 mm 时的接收信号幅值最优;在低频散范围内(500 kHz 以下),检 测分辨率总是随着频率的提高而增加;此外,毛细管壁厚的减薄也可提高粘度检测分辨率。 最后,对比毛细管导波法与锥板法 测量标准粘度液的实验结果,误差范围不大于 3. 04% ,验证了毛细管导波法可对微量液体粘度实现准确测量。