任何人在開(kāi)始研究有關(guān)流變的過(guò)程時(shí)一定會(huì)先問(wèn)一個(gè)問(wèn)題，那就是“為什么要做粘度的測(cè)量呢？從事相關(guān)實(shí)驗(yàn)的研究人員告訴我們，“它可以提供數(shù)據(jù)，包括流程的影響、公式的改變以及對(duì)象對(duì)時(shí)間的變化狀況，以幫助我們更進(jìn)一步的了解實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的行為，并且做相當(dāng)程度的推測(cè)。”
在流變特性的測(cè)量里，常見(jiàn)的是對(duì)于其品質(zhì)的控制，如一批批的原料必須有著一致的流變特性。也就是為了這個(gè)原因，對(duì)于產(chǎn)品的一致性與品質(zhì)的控制，大家相信流體的行為是一個(gè)最能夠直接測(cè)量的對(duì)象。
研究流體行為的另外一個(gè)原因，是因?yàn)樗且粋€(gè)可直接得到用于實(shí)際的估計(jì)數(shù)據(jù)的研究。如一個(gè)高粘度的液體，在傳送時(shí)我們知道需要比較高功率的泵。因此了解流變行為對(duì)于管線設(shè)計(jì)與泵的裝配設(shè)計(jì)是非常有用的。
另外在研究中也提出，物質(zhì)的特性在流變上的表現(xiàn)是敏感的，如物質(zhì)分子量的增加或是其分子量分布不一致，會(huì)直接反映在其流動(dòng)行為上。這在高分子的合成上是很重要的，我們可以藉由其流變行為來(lái)比較其分子量，而不需大費(fèi)周折地去測(cè)量其真正數(shù)值。它也是預(yù)測(cè)并控制產(chǎn)品特性、最終控制過(guò)程以保證原材料表現(xiàn)與行為的一種方法。
讓我們思考一個(gè)問(wèn)題，“對(duì)一產(chǎn)品或流程，流變的某些參數(shù)是否對(duì)它們有著關(guān)聯(lián)性呢？”要知道問(wèn)題的答案，直覺(jué)上我們必須要在材料的化學(xué)及物理現(xiàn)象上下功夫，而原因是因?yàn)樗鼈儠?huì)反映出流變行為。現(xiàn)在，我們先假設(shè)這些信息我們已經(jīng)知道并且也確定了幾種可能性。我們要做的下一步是去收集一些關(guān)于流變的初步數(shù)據(jù)，并且思考決定此系統(tǒng)所表現(xiàn)出的流體行為特性屬于哪一范疇內(nèi)。基本上，上述決定幫助我們選擇使用某一款粘度計(jì)做測(cè)量并且繪制其有關(guān)流體行為的結(jié)果。
一旦流體的行為已經(jīng)確定，我們就能對(duì)于系統(tǒng)成分間的互相作用情形有更詳細(xì)的了解。在儀器內(nèi)亦建有不少的數(shù)學(xué)模式可拿來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)做最適當(dāng)?shù)姆抡婺M。
這些數(shù)學(xué)模式范圍可以從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，有些僅是將數(shù)據(jù)繪制成圖表；其它則需要兩種變量比例的計(jì)算。有些是相當(dāng)復(fù)雜的，需要用到計(jì)算器或計(jì)算機(jī)的程序處理。這類(lèi)的分析可以將我們的資料作最有效的利用，常常也能由這些程序得到一些對(duì)流程與產(chǎn)品來(lái)說(shuō)很重要的數(shù)字。
一旦我們能得知流變數(shù)據(jù)和產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)系，這些流程就能夠被我們一再地反復(fù)使用并控制，而測(cè)得的數(shù)據(jù)也可以幫助我們預(yù)先評(píng)估和控制產(chǎn)品的品質(zhì)。
在線粘度計(jì)產(chǎn)品
目前，Brookfield公司的在線粘度計(jì)產(chǎn)品主要有：VTA、VTE、TT-100、TT-200、TT220、AST-100等主要系列，各系列產(chǎn)品的測(cè)量范圍和適用范圍也不盡相同，在測(cè)量原理上，除了AST-100是采用振動(dòng)式之外，其余均采用旋轉(zhuǎn)式的測(cè)量。
Brookfield經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)室旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)可以調(diào)整不同的轉(zhuǎn)速，由一個(gè)浸入樣品中的轉(zhuǎn)子可以測(cè)得扭力。此轉(zhuǎn)子由一個(gè)馬達(dá)彈簧或傳感器帶動(dòng)， 彈簧或傳感器的偏離由指針顯示(或者經(jīng)由數(shù)字化儀表顯示)。通過(guò)變速箱調(diào)整不同速度與使用不同轉(zhuǎn)子可以測(cè)得不同范圍的粘度。
粘度、粘力、流動(dòng)的阻力(與彈簧或傳感器的松緊有關(guān))與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子形狀有關(guān)， 當(dāng)轉(zhuǎn)速增加或轉(zhuǎn)子增大時(shí)粘力會(huì)加大。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)速增大或轉(zhuǎn)子變大時(shí)，粘度可以由彈簧或傳感器的偏離讀出。最小范圍的粘度可以由表面積最大的轉(zhuǎn)子與最高轉(zhuǎn)速測(cè)得；而最大范圍的粘度可由表面積最小的轉(zhuǎn)子與最慢轉(zhuǎn)速測(cè)得。同一個(gè)轉(zhuǎn)子在不同的轉(zhuǎn)速下，可以測(cè)量流體的流變特性。
粘度計(jì)主機(jī)包含了一個(gè)精確的鈹銅合金的彈簧或傳感器，在指針式的機(jī)型中，指針與軸承直接相連，一端接在軸承上，另一端直接接在指針上。這個(gè)指針是由變速箱所驅(qū)動(dòng)并且經(jīng)由彈簧控制軸承。在數(shù)字化儀表的機(jī)型中，一個(gè)變速度位移轉(zhuǎn)換器偵測(cè)軸承的轉(zhuǎn)角顯示在數(shù)字儀表板上。在線粘度計(jì)則可以輸出4～20mA的電信號(hào)、直流電壓信號(hào)或直接在儀表板上顯示。
在線粘度計(jì)的應(yīng)用
隨著對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)控制要求的提高，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量或滯后的檢驗(yàn)已不能滿足要求，在線測(cè)量的應(yīng)用和需求日益廣泛。
從在線粘度計(jì)的實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，使用的效果和實(shí)際收益大致可分成以下三類(lèi)：
■ 產(chǎn)品的品質(zhì)與直接粘度有關(guān)
聚合物（化纖、樹(shù)脂等）合成的反應(yīng)終點(diǎn)判定、食品（巧克力）、陶瓷漿等的配料準(zhǔn)確性，這一大類(lèi)的應(yīng)用都直接利用粘度測(cè)量確定最終產(chǎn)品的質(zhì)量。
■ 產(chǎn)品主要質(zhì)量指標(biāo)與粘度有關(guān)
膠囊的壁厚、印刷油墨的穩(wěn)定、瀝青的品質(zhì)分類(lèi)、紙張的厚度等與粘度有關(guān)，需要在工藝中控制。
■ 工程設(shè)計(jì)或控制需要粘度指標(biāo)
管道的設(shè)計(jì)、燃料的燃燒效率、輸送過(guò)程的監(jiān)測(cè)和控制等，都需要測(cè)量粘度以達(dá)到最佳或最經(jīng)濟(jì)的效果。
圖3是一石化用戶采用在線粘度計(jì)測(cè)量和用實(shí)驗(yàn)室采樣分析所進(jìn)行的數(shù)據(jù)對(duì)比分析，從分析結(jié)果看，在線測(cè)量的數(shù)據(jù)離散性明顯小于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，同時(shí)經(jīng)擬合后的曲線相關(guān)系數(shù)明顯優(yōu)于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，其主要原因在于實(shí)驗(yàn)室采樣分析的條件與實(shí)際情況已有變化，因此測(cè)量誤差較大。
在線控制的效果用簡(jiǎn)單的圖示可表證如上。
采用在線控制后質(zhì)量的波動(dòng)小，且比較平滑，更有益于質(zhì)量控制和提高效率，降低質(zhì)量成本。
