粘度是对流体内部摩擦力的一种度量,它是表征流体流动性质的重要参数。目前,粘度测量广泛应用于工业、医学、民用等各个领域,例如,在医学中,血液粘度测量已经成为诊断心脑血管疾病的重要依据;在石油化学工业中,原油粘度是原油管道输送的一个重要指标;粘度对各种润滑油的质量鉴别和确定各种燃料油的燃烧性能具有重要意义;在石油开采中,钻井液粘度对钻杆的寿命有重要影响。粘度测量在纺织、食品加工、制药等行业也都起重要的作用。因此,对液体粘度实时、准确的测量,具有重要的经济和社会效益。传统粘度计包括毛细管粘度计、落体粘度计等,种类繁多,这些粘度测量仪器比较笨重,不便携带;仪器制造成本高;而且,响应时间长,难以实现实时监控。本课题根据浸入液体的石英晶体传感器受到液体粘性阻力作用时,不仅使等效电感增加,而且使等效电阻增加的特点,比较传统的谐振式石英晶体传感器的缺点,综合利用压电学、电子学和单片机技术,设计了一种新型的激励响应式石英晶体液体粘度传感器。当外加高频信号激励浸入液体的石英晶体时,等效电阻的变化引起采样电阻上信号的幅值变化;与此同时,等效电感的变化引起采样电阻上信号的相位与激励信号相位之间相位差的变化,利用幅值变化和相位变化与液体粘度之间的相关关系实现对液体粘度的测量。本文分析了浸入液体的石英晶体阻抗特性,并以此作为设计传感器的理论依据;完成了激励响应式石英晶体液体粘度传感器的结构设计;设计完成了变频激励源驱动电路,包括单片机系统、直接数字频率合成器(DDS)等部分;设计并完成了信号采集与处理电路;实验完成了幅值-粘度和相位-粘度响应曲线。实验表明,该传感器在谐振频率处,其输出电压的幅度变化和相位变化对于液体粘度变化具有较高的灵敏度。因此,激励响应式石英晶体粘度传感器为液体粘度的测量提供了一种新方法。