【求助】跪求各种流变仪的工作原理

1.旋转流变仪：有两种，控制应力型和控制应变型
A：控制应力型:使用最多，如Physica MCR系列、TA的AR系列、Haake、Malven，都是这一类型的流变仪；其中Physica的马达属于同步直流马达，这种马达相对响应速度快，控制应变能力强；其他厂家使用的属于托杯马达，托杯马达属于异步交流马达，这种马达响应速度相对较慢。
这一类型的流变仪，采用马达带动夹具给样品施加应力，同时用光学解码器测量产生的应变或转速。

B：控制应变型：目前只有ARES属于单纯的控制应变型流变仪，这种流变仪直流马达安装在底部，通过夹具给样品施加应变，样品上部通过夹具连接倒扭矩传感器上，测量产生的应力；这种流变仪只能做单纯的控制应变实验，原因是扭矩传感器在测量扭矩时产生形变，需要一个再平衡的时间，因此反应时间就比较慢，这样就无法通过回馈循环来控制应力。

2.毛细管流变仪
毛细管流变仪主要用于高聚物材料熔体流变性能的测试；工作原理是，物料在电加热的料桶里北加热熔融，料桶的下部安装有一定规格的毛细管口模（有不同直径0.25～2mm和不同长度的0.25～40mm），温度稳定后，料桶上部的料杆在驱动马达的带动下以一定的速度或以一定规律变化的速度把物料从毛细管口模种挤出来。在挤出的过程中，可以测量出毛细管口模入口出的压力，在结合已知的速度参数、口模和料桶参数、以及流变学模型，从而计算出在不同剪切速率下熔体的剪切粘度。

3.转矩流变仪

实际上是在实验型挤出机的基础上，配合毛细管、密炼室、单双螺杆、吹膜等不同模块，模拟高聚物材料在加工过程中的一些参数，这种设备相当于聚合物加工的小型实验设备，与材料的实际加工过程更为接近，主要用于与实际生产接近的研究领域。

4.界面流变仪：目前这种流变仪有振荡液滴、振荡剪切等几种原理；是流变测试中最难以准确实现的一个领域；还没有一种特别好而又通用的方法。

以上几点只是最基本的一些概念，流变研究范围非常广泛，也比较复杂，很难用很短的篇幅讲的很清楚；现在我们国家的流变发展的还很慢，比国外落后很多，希望大家能够多多交流，共同学习进步。

美国Brookfield公司正式向中国推出R/S Plus系列流变仪
美国Brookfield工程实验室（有限公司）是全球首屈一指的粘度测定/流变学研究仪器的专业厂家，70多年来，始终致力于在流体流变学领域研制简单易用的，功能多样的，产品系列齐全的粘度计/流变仪产品，Brookfield的表盘式粘度计（VT），数字式粘度计（DV-E、DV－I+、DV-II+Pro、DV-III_ULTRA）包含4种不同型号（LV， RV， HA， HB）近二十个产品系列，成为全球最畅销的粘度测定仪器，产品覆盖面达到70%以上，并成为一些粘度计生产厂家争相模仿的对象。 最近，Brookfield公司正式向中国推出R/S Plus系列流变仪：R/S-CPS流变仪、R/S-SST软固体测试流变仪、R/S-CC同轴圆柱体流变仪等系列产品，连同LFRA和QTS-25系列质构分析仪一道，使得Brookfield的产品门类更加齐全，产品种类数量达到了40种以上。
R/S Plus系列流变仪主要应用在聚合物（热固性、热塑性、弹性体）、黏合剂、涂料（油墨、粉末）、食品（面团、凝胶、分散液）、个人化妆品（面霜、凝胶、分散液）、陶瓷（浆料）、油脂、油品、润滑剂油品等物料生产和加工行业中的流变特性研究和质量控制，研究范围涵盖了从水到复合材料，使材料的微观结构信息与产品加工过程紧密联系在一起。
原 产 地： 美国BROOKFIELD
技术参数： 粘度范围 转速范围
R/S-CC：　 1－30McP，　 0.01－1000RPM
R/S-CPS： 锥/板：20-3.2McP，板/板：20-9.9McP， 0.01－1000RPM
R/S-SST： 6－109.2KPa（剪切应力范围）， 　0.01－1000RPM
下面介绍其中的R/S-CPS流变仪，与国外同类产品相比较，R/S-CPS流变仪至少在以下几点具有明显的先进性和技术优势：
1.    RS-CPS 是采用高科技圆筒同心軸旋转技术动态控制和测量剪切率 (CSR - Controlled Shear Rate) 及旋转轴控制和感应切变应力 (CSS - Controlled Shear Stress)系统。
2.    采用应力控制模式, 可进行蠕变测试, 屈服应力测试, 有较多功能拓展空间。
3.    较宽的扭矩范围, 控制精确度高, 保证所得数据准确可靠。
4.    实时读取、保存、输出和分析所需数据。
5.    可采用多种形式控制样品温度：恒温水浴、内置式Peltier加热装置或电子加热器。温度控制准确，且可以使用RHEO2000软件系统自动控制温度和温度梯度，便于进行温度流变特性研究。
6.    可以同时使用多种几何结构的转子：同轴圆柱体、锥／板或板／板、桨式转子，可适用于大多数场合下进行粘度、流动曲线分析、屈服应力和应变、模量、蠕变、触变性和剪切后回复状态的多方面的测量和研究。
7.    具有坚固的设计，可以长期无故障的使用。快速的转子连接和容易清洗的表面可以为用户节省大量的时间和金钱。
其中，R/S-CPS的主要技术指标 ：
1    R/S-CPS流变仪特点：
1.1    既能进行控制应力测试，又能进行控制应变测试；
1.2    可以单机操作进行快速单点粘度测试，或者采用面板上的程序进行控制。
1.3    提供锥/板系统，还可以使用板/板系统，测试含较大颗粒样品的流变曲线；
1.4    强大流变性能表征工具，包括RAMP，回环，单点测试；
1.5    可恒定剪切速率测试，也可测试不同剪切速率下的粘度曲线；
1.6    可得粘度~温度，粘度~剪切率，粘度~剪切力，粘度~时间，剪切力~形变曲线等， 得到不用实验的曲线叠加比较；
1.7    宽范围的剪切率，剪切力和扭矩；
1.8    灵活的流动分析和屈服测试。
1.9    可以进行连续样品的流动行为测试，包括剪切后的回复状态。
1.10    QC模式可以设定测试的边界，样品是否合格一目了然。
2    主机特性：采用高科技同筒同心轴旋转技术测量动态变化的转轴，控制剪切率（CSR-Controlled Shear Rate）及控制剪切应力（CSS-Controlled Shear Stress）。
2.1    可单机操作，联机操作，配置RS232打印口，方便生成实验报告并打印；
2.2    结构坚固耐用，几乎没有维护需求，易于更换和清洗；
2.3    友好界面方便初学者使用；
2.4    扭矩范围: 0.05－50mNm，解析度0.01mNm/0.8mrad，准确度：±1%（全量程）；
2.5    恒温速度快，可自动完成测试过程。
3    锥/板（Cone/Plate）,板/板(Plate/Plate)测量系统：
3.1    方便拆卸,易于清洗和维护；
3.2    所需样品量小，0.08ml至4ml；
3.3    非常宽的剪切范围，剪切应力：0-16297Pa，剪切率：0.01－1000RPM, 0－6000 s-1；
3.4    粘度范围： 1-9.9MmPas
4    专业流变程序编制,数据采集和分析软件Rheo2000：
4.1    通过软件程控和数据分析增强R/S流变仪功能；
4.2    实现对R/S流变仪程控，和对剪切应力和剪切率的控制。
4.3    利用多个步骤的测试程序可以将数据保存下来，以及计算粘度的平均值、触变性和屈服应力。
4.4    可以对用户在进行质量控制时设定的参数指标进行自动分析。
4.5    能够用以下数学模型处理各种数据: NEWTON, OSTWALD, BINGHAM, STEIGER-ORY, CASSON, HERSCHEL –BULKLEY；
4.6    可以绘出各种流动曲线和屈服应力图等；
4.7    得到的数据有: 剪切力, 剪切速率, 时间, 粘度, 温度, 剪切模量, 柔量, 形变量, 角位移, 转动速度等；
4.8    设定并自动生成实验报告，数据输出功能，便于数据管理；
4.9    控制恒温水浴升温，达到设定要求。
由于R/S Plus系列流变仪使用同样的主机，因而R/S-CC、R/S-SST在性能上与R/S-CPS没有太大区别，但由于使用的转子不同，所以在测量的物料种类上存在一些差别（如果有需要我们还可以将三种流变仪整合为一台仪器使用，同时拥有三种流变仪的功能）。
R/S-CC同轴圆柱体流变仪
1.    同轴圆柱体转子/样品杯的几何形状可以精确的控制剪切速率， 可以测试QC的单点绝对粘度或进行完全的流变分析。
2.    所需样品量少，测试时容易控制温度。
3.    单机操作允许在生产现场使用。
4.    通过电脑控制可以在R&D或者QC部门实验室进行快速的测试分析。
R/S-SST软固体测试流变仪
1.    利用桨式转子，可以很容易的对悬浮体、浆状体和刚性的膏体等难测量的样品进行测量。
2.    可提供与物质粘弹性有关的数据例如屈服盈利、剪切模量（在未被破坏前的物体结构的原始刚度）和蠕变性。
3.    可以量化物体的某些有意义的性能如波动性、流质性、稠度和结构等。
4.    桨式转子在插入时不会损坏样品的结构。
5.    也可以配用同轴圆柱体转子，绘出液体的流变曲线。

谢 谢 共同努力

pawkybird;
您觉得 ISR 400界面流变仪如何?

ISR400采用的是一种比较新的方法，施加应力的方法比较特别，应变也是通过光学观察的方法得到的，个人认为应变测试精度不会太高；目前还不知道哪里有用的；就像我前面所说的，界面的测试非常复杂，没有亲眼见过这台仪器，不知道使用效果怎样；其实像这种剪切作用的界面流变仪，难点是无法确确实实的肯定测试探针是否是真的在界面上，测出的参数是否真的就是界面的特性；一直没弄明白的是，它是如何吧探针确定在液/液界面上的？

谁知道哪里有用的，分享一下啊！

所谓"控制应变型旋转流变仪ARES设计很老,近20年前的老产品,并且声生产和维护成本很高,三年前因为原来的厂家,销售很差,仪器质量不好,倒闭了,后来现在的一家美国热分析仪公司花很少的钱买过来,又接着卖...,并且价格加了50%,说实在的仪器很差,并且因为这家美国公司是生产热分析仪的公司,流变仪设计和制造水平还不如先前倒闭的那家公司,问题更多...,现在做的最多变化和改进,就是换换颜色..

就目前来说,流变仪技术已经提到很高的水准,已没有什么应变控制或应力控制之说,好的公司生产的旋转流变仪应该是全能的,目前德国Phyica, Haake等最好.

只有那家美国公司的流变仪还分应变控制或应力控制,用户若买他们任何一种仪器,功能上都有缺陷,有要花好多的钱...并且仪器也不好...

您在文章中说这家美国公司的东西不好，说ARES属于20年的老产品，不知道您如何下这样的结论。首先，这家美国公司的流变仪设计理念早就脱离了应力控制与应变控制的范围，目前ARES采用的是CMT技术，而非应变控制。ARES目前很好的克服了所有其他流变仪存在的夹具惯量问题，因为其马达与传感器分离。德国Phyica, Haake等仍然存在家具惯量问题，而且具我所知Phyica甚至都不做家具惯量校正。而这家美国公司另外一个产品AR系列，目前已经可以做到纳牛米级，远远超过了其他竞争对手。而且创新的磁轴承技术比空气轴承更加提高了一步，所以不知道这位仁兄的观点从何而来？

这里只讲几个客观事实：
1.毫无疑问，ARES就是应变控制型流变仪：
首先，所谓SMT（separate motor and transducer)和CMT(Combined Motor and Transducer)是美国公司故弄玄虚的技术术语，没什么神秘性；ARES采用的是SMT，请老兄在发言前搞搞清楚；
其次，应变控制型流变仪的设计思想本身就是SMT方法，两者是一样的；如不明白，请看看流变方面的基础读物；
第三，不要总把惯量问题夸大其次，ARES的惯量控制确实不错，但不容忽视其传感器同样是有惯量的，惯量不光是马达的问题。

2.您如何知道Physica不做夹具惯量校正（请注意不是‘家具’）？？？
与别人不同，Physica采用的是永磁驱动的直流马达，其响应速度比其他厂家采用的托杯马达快得多；在惯量控制上也比托杯马达好。

3.什么叫‘远远超过了其他竞争对手’，老兄不要只知道吹嘘，拿事实出来说话，不要总拿漂亮的技术指标出来唬人，实际做个实验出来看看？？
纳牛米不是什么神话，有谁做不到！

首先谢谢这位大虾指出的几点错误
有关惯量问题，想必您也亲自做过试验，的确，惯量问题不只是马达问题，夹具惯量呢？？目前市场上的流变仪几乎全部是空气轴承。ARES对于传感器同样也要做校正，并不是说ARES控制的好就不校正。Physica的马达控制的再好，轴承和夹具的惯量不知道是如何解决的。
纳牛米级的扭矩控制，的确，确实很难做到，而且试验条件也很苛刻。不知道我何来吹嘘之嫌，目前市场上的流变仪大都宣传精度如何之高，但是有多少厂家在普通试验条件下做出指标？
希望大侠留下联系方式，以便可以向您请教，谢谢