基于拉格朗日抛物线插值的 毛细管粘度仪液位检测方法

温冠华, 滕召胜, 林海军, 唐 求, 任 建

( 1. 湖南大学 电气与信息工程学院, 湖南 长沙 410082; 2. 湖南师范大学 工学院, 湖南 长沙 410081)

1 引 言

近年来,液体粘度测量的应用领域日益广泛。毛细管粘度仪凭借原理简单、测量精度高等特点成为最常用的粘度测量仪器[1]。毛细管粘度仪基于相对测量原理,通过测量液体在重力作用下流经计时起点刻度线和计时终点刻度线的时间差来确定液体粘度[2]。因此,在使用毛细管粘度仪进行粘度测量时液位检测起着关键作用,其检测精度、速度对粘度测量结果具有重要影响[3]。早期的毛细管粘度仪测量过程中由操作人员肉眼观察、判断液面,确定计时起点与终点[4],过程繁琐,误差大。现有自动粘度仪多采用光敏元件进行液位检测[5～8],凹形液面易对采样时刻的确定造成误差。为此,文献[4]提出一种基于最小二乘拟合的自适应液位检测方法,一定程度上克服了凹形液面及采样间隔对测量结果的影响,但计算量较大,实时性受限,且当采样间隔不同时,获得的计时点差异较大。

本文提出一种基于拉格朗日抛物线插值的液位检测方法,对采样得到的液位检测电压信号进行一阶差分处理,搜索一阶差分最小的采样时刻,选取该采样时刻与其前后两个采样时刻的电压一阶差分值作为插值点进行插值,并将插值多项式对时间求导确定液位检测的计时点,有效克服凹形液面和采样间隔对液位检测结果的影响,减少计算量,提高毛细管粘度仪液位检测的准确性与实时性。……