一种新的在线粘度测量系统可以让整理经理实时监测和控制油漆和涂料的质量。

在生产环境中，油漆和涂料的应用中，控制粘度(衡量流体稠度的指标)对于保持一致的质量和控制成本至关重要。粘度可以确定多配方流体的混合特性，并可以提供相对于分子量和分子量分布等特性的产品一致性的间接测量。粘度的变化可能表明溶剂损失或其他质量问题。

许多设备依赖离线粘度测量。然而，离线方法不能提供准确的实时数据，因为粘度直接受到温度、剪切速率和其他变量的影响，这些变量在离线时可能与生产中不同。如今的精加工经理需要实时检测变化的能力，从基线进行测量，而不是简单地测量绝对值。

拥有实时、在线的粘度数据可以消除基于从周期性采样中获得的间歇“快照”数据做出决策的需要。获取这些实时数据需要一个传感器，该传感器可以直接嵌入到流程流中，并通过标准USB端口与计算机平台或控制系统接口。理想情况下，传感器应该是固态设备。它足够小，所以可以嵌入工艺管道中，当与手持阅读器结合使用时，可以被质量控制和实验室人员用作便携式、独立的仪器，用于抽查配药、混合、泵送和涂层系统的正在进行的操作。

当前粘度计技术

由于堵塞、污垢和振动等问题，通过开发用于油漆和涂料行业的熟悉的旋转粘度计的微型版本来满足在线粘度测量的需求的尝试在很大程度上是不成功的。开发工作集中在微机电系统(MEMS)上，要么是微加工硅，要么是硅和单晶压电传感器的混合系统。

与此同时，人们也在努力开发固态粘度传感器。例如，桑迪亚国家实验室展示了两个声波(AW)传感器的原型。其中一种方法使用了一种流行的厚度剪切模式(TSM)石英晶体装置，并在一种先进的电子电路中跟踪共振阻尼和频移，以测量粘度的变化。第二种方法使用晶体石英板作为波导，并将TSM器件的传感机制与用于构建表面声波(SAW)传感器的晶圆规模制造工艺相结合。

此外，为了克服设计、再现性和测量范围方面的挑战，还进行了协调一致的商业努力。单片压电传感器(MPS)提供TSM设备的简单性，同时具有用于差分测量的不同输入和输出端口，从而有助于再现性和克服电路影响。多反射声波装置(MRAWD)融合了谐振器和延迟线的特性，在单个传感器中提供了广泛的动态范围(空气到数千centipoise [cP])，克服了早期原型设计的主要缺陷。

声波粘度计

最近推出的声波粘度计为同时在线实时测量粘度和温度提供了可行的固态解决方案。声波传感器结合了固体表面化学和超灵敏声学。而且，由于它不包含任何运动部件，传感器不受冲击，能够承受30g或更高的振动。声波传感器的工作剪切速率比流体流动特性高几个数量级，不受静态、层流或湍流的影响，因此可用于高流量在线应用，在-20至+135°C的温度下瞬间测量粘度，范围从0到远远超过10,000 cP，重复性为±3%。

最常见的粘度测量方法是运动粘度(厘泊)和动态或绝对粘度(厘泊)。这两种测量方法是相关的，厘斯托等于厘泊/比重。声波传感器以厘泊•比重为单位测量粘度。这种测量是基于声波剪切波能量从石英晶体或其他具有特征阻抗的固体波导传递。声波通过工艺流体的功率损失的平方与频率、密度和粘度的乘积成正比。由于频率是已知的，传感器测量粘度•密度。

当剪切速率和温度相等时，比重的知识允许从一种测量转换为另一种测量。因此，如果用户知道流体的比重(密度)，声波传感器的数字输出可以自动以杯秒或厘泊单位显示。

固体技术

当石英晶体波谐振器浸入或与液体接触时，固态声波传感器测量粘度。谐振器支撑驻波。波形与下表面的电极相互作用(与液体密封)，并与上表面的流体相互作用。液体的体积不受声波信号的影响，一层薄薄的(微米或微英寸量级)被振动表面移动(见图1)。液体的粘度决定了耦合到传感器表面的流体的厚度。

传感器表面在频率上匀速运动，

实时、在线测量

由于固态传感器的设计目的是测量油漆和涂料应用中的粘度，因此它们可以集成到现有的控制系统中，嵌入到生产设备中，或用作便携式设备，在实验室和生产操作中进行质量抽查。它们可以使整理经理集成和设计即时、实时、过程中的粘度测量仪器，以提供持续的审计跟踪，以控制运营成本和保持质量标准。