旋轉(zhuǎn)粘度計是測量流體動態(tài)粘度（Dynamic Viscosity） 的精密儀器，其核心原理基于流體在剪切力作用下表現(xiàn)出的內(nèi)摩擦力。

ATAGO的旋轉(zhuǎn)粘度計（如常見的Viscomate系列）采用經(jīng)典的旋轉(zhuǎn)柱筒法，其工作原理可以分解為以下幾個核心部分：

一、 核心物理原理：粘度的定義與斯托克斯定律

粘度（η）的物理定義是：流體對流動的阻力。在旋轉(zhuǎn)粘度計中，這一定義被轉(zhuǎn)化為一個可測量的物理量：

剪切應(yīng)力（τ） = 粘度（η） × 剪切速率（γ）

即 η = τ / γ

這個公式是旋轉(zhuǎn)粘度計工作的基石。儀器的工作就是通過機械結(jié)構(gòu)精確地創(chuàng)造一個已知的剪切速率（γ），并精確地測量出流體為了抵抗這個運動而產(chǎn)生的剪切應(yīng)力（τ），然后通過計算得到粘度（η）。

二、 機械結(jié)構(gòu)與工作過程（以常見的同心圓筒結(jié)構(gòu)為例）

ATAGO旋轉(zhuǎn)粘度計通常包含以下關(guān)鍵部件：

1. 轉(zhuǎn)子（或稱為內(nèi)筒，Bob）： 連接在精密電機軸上的旋轉(zhuǎn)部件。

2. 定子（或稱為外杯，Cup）： 盛放待測樣品的容器。在許多便攜式設(shè)計中，定子就是樣品杯本身，轉(zhuǎn)子浸入其中旋轉(zhuǎn)。

3. 同步電機： 提供穩(wěn)定、精確的旋轉(zhuǎn)動力。

4. 扭矩傳感器： 測量流體阻力產(chǎn)生的扭矩。

5. 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)： 將扭矩值轉(zhuǎn)換為粘度值并顯示。

其工作流程如下：

• 步驟一：創(chuàng)造剪切速率
  電機驅(qū)動轉(zhuǎn)子在以一個恒定且精確的轉(zhuǎn)速（N） 在待測流體中旋轉(zhuǎn)。這個旋轉(zhuǎn)運動會對與之接觸的流體層施加一個力，使其流動。轉(zhuǎn)速（N）與轉(zhuǎn)子的幾何尺寸（半徑等）共同決定了剪切速率（γ） 的大小。轉(zhuǎn)速越高，產(chǎn)生的剪切速率越大。

• 步驟二：感知剪切應(yīng)力
  流體具有粘性，會抵抗轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。這個阻力會施加一個與旋轉(zhuǎn)方向相反的扭矩（T） 或扭力在轉(zhuǎn)子上。流體的粘度越高，產(chǎn)生的阻力扭矩就越大。

• 步驟三：測量與轉(zhuǎn)換
  連接轉(zhuǎn)子的扭矩傳感器會非常靈敏地檢測到這個微小的阻力扭矩。這個扭矩值直接對應(yīng)于流體的剪切應(yīng)力（τ）。

• 步驟四：計算與顯示
  儀器的微處理器內(nèi)置了計算公式（基于斯托克斯定律和轉(zhuǎn)子幾何參數(shù)），它接收轉(zhuǎn)速（N） 和扭矩（T） 的信號，通過公式 η = (常數(shù) × T) / N 自動計算出流體的粘度值，并在屏幕上顯示出來。這個“常數(shù)"由轉(zhuǎn)子的具體形狀和尺寸決定，通常每個轉(zhuǎn)子都有一個特定的系數(shù)（因子）。

三、 ATAGO旋轉(zhuǎn)粘度計的關(guān)鍵特點與技術(shù)

1. 多種轉(zhuǎn)子系統(tǒng)： ATAGO提供不同形狀和尺寸的轉(zhuǎn)子（如螺旋槳式、圓盤式、圓筒式），以適應(yīng)不同粘度范圍的樣品（從低粘度的水、溶劑到高粘度的膏狀物、樹脂）。用戶通過更換轉(zhuǎn)子來匹配最佳的測量范圍。

2. 多速控制： 儀器可以在多個固定轉(zhuǎn)速下運行。這對于研究流體的流變特性至關(guān)重要：

• 牛頓流體： 其粘度值與剪切速率（轉(zhuǎn)速）無關(guān)（如水、礦物油）。在任何轉(zhuǎn)速下測得的粘度值都相同。

• 非牛頓流體： 其粘度值會隨著剪切速率（轉(zhuǎn)速）的變化而變化（如番茄醬、油漆、酸奶）。通過測量不同轉(zhuǎn)速下的粘度，可以繪制出流體的流變曲線，分析其剪切稀化或剪切增稠等行為。

3. 便攜性與數(shù)字化： 許多ATAGO型號（如Viscomate VM-10A）設(shè)計為便攜式，內(nèi)置電池和數(shù)字顯示，可直接讀取粘度值，非常適合現(xiàn)場快速檢測和質(zhì)量控制。

總結(jié)

ATAGO愛拓旋轉(zhuǎn)粘度計的工作原理可以概括為：通過一個同步電機驅(qū)動特定形狀的轉(zhuǎn)子在流體中恒速旋轉(zhuǎn)，從而對流體施加一個已知的剪切速率；流體因粘度而產(chǎn)生的反向阻力扭矩被高精度的傳感器捕獲；最后，儀器內(nèi)部的處理器根據(jù)預(yù)設(shè)的算法和轉(zhuǎn)子系數(shù)，將扭矩和轉(zhuǎn)速值轉(zhuǎn)換為直接的粘度讀數(shù)并顯示出來。

這種設(shè)計使其成為實驗室和工業(yè)生產(chǎn)中測量流體粘度一種準確、可靠且靈活的工具。